作者:约翰·斯皮奇里，阿尔贡国家实验室 野火席卷西部，影响到加州、俄勒冈州和华盛顿
信用:摄影爱好者/我的摄影伙伴 野火指数和高分辨率气候模型相结合，对美国各地的野火事件进行了详细的历史分析
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并暗示了在本世纪后半叶更严重和更频繁的火灾的可能性
名单很长，有些名字很熟悉:向日葵、天堂、白水变秃子、苹果、松溪
这些名字让人联想到远离繁忙世界的田园生活
现在这些名字是野火的同义词
从美国西部到巴西，从西伯利亚到澳大利亚，野火的数量和严重程度正在成为全球的头条新闻
野火破坏环境，毁灭大片土地和野生动物——例如，据估计，在最近席卷澳大利亚的特大火灾中，有5亿只动物死亡
除了对自然的影响，野火还会对空气质量、基础设施、家园和人类生活造成损害
结合来自完善的火灾指数和历史气候记录的数据
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能源部阿贡国家实验室正在绘制横跨本世纪剩余时间的美国和阿拉斯加相邻地区的野火事件预测图
他们还应用这一预测来预测野火会如何影响基础设施，尤其是国家电网
了解它们的位置、频率和严重程度可以帮助基础设施运营商、土地管理机构和地方政府制定计划，以减轻未来野火造成的破坏
煽风点火 2007年，冯岩是加州大学圣地亚哥分校的博士后研究员，当时她目睹了自己的第一场野火，这场野火严重到足以让学校停课几天
“人们戴着口罩是因为空气质量太差了，你可以看到到处都是灰烬，”冯回忆说，她现在是阿尔贡环境科学()分部的主要大气和气候科学家
“但这是一个如此令人印象深刻的事件，以至于我对野火产生了兴趣
" 她于2010年加入该实验室，将这种兴趣搁置了几年，直到一家研究机构寻求阿尔贡的专业知识和超级计算资源，以开发一种高分辨率的美国西部气候模型和火灾地图
冯在那个项目上的工作再次激起了她对野火的兴趣，她开始撰写资助提案，以继续这个主题的研究
很快她就会发现阿尔贡的其他人也分享了她的追求
其中之一是马克·佩特里，他是阿尔贡电网项目的主管，他的工作包括分析关键基础设施的弹性
测试这种弹性的方法之一是识别和理解外部危害，比如极端天气，它会影响电网和其他重要的基础设施
事实证明，阿尔贡已经建立了一个相当大的关于这些危险的知识库，除了一个特别的
“我们在飓风、冰暴、暴风雪和东北风方面做得很好，”佩特里说，“但我们似乎缺少的一个领域是野火
" 更具体地说，他们想要的是关注气候变化如何影响野火的数据
重新进入冯
她和同事王佳莉以及艾米丽·布朗在《环境研究快报》杂志上发表了一篇论文，研究了过去30年来野火的发展趋势
他们利用著名的基奇-拜拉姆干旱指数和来自全国各地的异常高分辨率的气候观测，说明了这些趋势如何影响未来的事件
KBDI测量上层土壤中当地植被和位于这些层之上的分解有机物质基质(或深层残渣)的水分含量
指数为零表明地面已经饱和；800时，干旱情况盛行
虽然其他人以前使用KBDI进行过历史野火趋势分析，但阿尔贡研究人员是第一个以前所未有的分辨率在如此大的区域和时间段内获得野火趋势分析的人
如果您想到一个网格，当前研究中使用的大多数网格点所占的面积或空间分辨率在10到50千米的范围内
冯的团队使用了1982年至2017年期间的观测数据，这些数据涵盖了毗邻的美国境内仅4公里的区域
2017年，加州文图拉和圣巴巴拉附近的101号高速公路上，托马斯大火在夜间燃烧
信用:Shutterstock / Rick Ra 但是，因为KBDI和其他火灾指数主要作为野火的预测指标，他们必须找到某种方法将该指数与实际火灾联系起来，他们通过寻找那段时间发生的火灾的历史数据做到了这一点
冯说:“因此，我们进行了相关性分析，发现火灾指数与过去36年中观察到的野火燃烧面积之间存在显著相关性。”
“这让我们有信心在未来的评估中使用这一预测指数
" 该指数随后被应用到由王佳莉和环境科学同事拉奥·科塔玛希在12公里的网格间距上使用天气研究和预报(WRF)模型制作的区域气候模型中
他们采取一切照旧的方法，考虑了来自不同输入数据源的不确定性，能够预测21世纪中后期美国和阿拉斯加相邻地区未来野火的频率和严重程度
这更复杂 与其他气候引发的现象相比，如更强烈的飓风或更频繁和极端的风暴，野火更加复杂
除了地区天气条件，研究人员还必须考虑其他可能引发和传播火灾的关键环境因素
这里有地形——基本上是土地的层次——和土地管理；一个面向风的斜坡会使火蔓延得更快，而一个表面堆满了干木头、树叶和灌木会给火添加燃料
阿尔贡大气和地球科学家、该论文的合著者王指出，不同的指数只考虑其中的一些变量，各有利弊
例如，KBDI侧重于温度和降水，但没有考虑风，正如我们已经看到的，风对火灾蔓延至关重要
“我们从一个相当简单的火灾指数开始，这个指数可以给你风险，但不能像天气预报那样准确地预测火灾，”王说
“对于燃料丰富的地区来说，这是非常好的，但对于没有燃料丰富的地区，我们需要考虑其他限制较少、预测能力可能更好的指标
" 尽管有这些限制，该团队能够使用其历史数据作为预测本世纪下半叶野火潜在性的可靠基线
至少可以说，前景令人担忧，主要是受气温上升的推动
西方的极端温度、强风和干旱条件已经预示着未来的严峻形势
截至9月下旬，野火造成了从南加州到俄勒冈州和华盛顿州的巨大破坏，仅在加利福尼亚州就烧毁了创纪录的400万英亩土地
冯说:“根据我们的研究和其他研究，与二三十年前相比，现在发生火灾的频率和严重程度都在增加。”
根据研究，事情只会变得更糟
“我们多次运行WRF模型，所有的输出都反映了更多、更频繁和更极端的火灾事件，特别是在西部，那里已经发生了许多火灾，”王补充说
南方和东南部也是如此，已经很容易受到飓风和其他极端危险的破坏
他们还发现，极端火灾的可能性可能会蔓延到该国过去野火几乎没有风险的地区，如中西部、东北部和阿拉斯加
尽管由于缺乏观测数据和将其添加到模拟中的计算要求，阿拉斯加在这些研究中通常被忽略，但该团队的论文中包括了阿拉斯加，他们在论文中写道，该州“变暖的速度是全国其他地区的两倍，并且正在经历冻土温度上升，这可能导致更多的野火
" 阿贡团队将使用由此产生的数据，在他们的基础设施风险评估模型中构建一个火灾风险指标，该模型已经解决了其他更广泛研究的极端危险
该模型作为一种灾害路线图，为公用事业公司和其他基础设施运营商提供长期灾害预测，无论是野火还是飓风
了解其中任何一项的潜在时机和严重性，都可以帮助他们制定更好的管理计划，以确保重要基础设施的安全，尤其是国家电网的安全
这可能意味着更好的土地管理，比如减少公用设施周围的树木和灌木丛，或者在可行的情况下移动电线
正在开发更智能的策略，在系统有过热风险时关闭电源，避免断电，就像去年席卷北加州的野火期间加州最大的公用事业公司之一受到批评的那样
“阿尔贡团队的工作将有助于加强我们正在开发的灾害恢复模型，为国家的人民、土地和基础设施的安全提供深思熟虑的战略，”佩特里说
“它也将成为整个实验室中致力于野火缓解策略的其他人的资产
" 这项研究发表在网上
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野火潜力:使用高分辨率气候数据的历史观点和未来预测”，载于《环境研究快报》，2020年7月22日
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