■本报记者 严涛 通讯员 付文婷

世界气象组织发布的数据显示，2023年是有记录以来最热的年份，全年平均气温比工业化前水平（1850年至1900年）高出1.45±0.12℃，大大超出此前最热年份的升温幅度。

全球变暖使得极端林火天气呈现频发、广发、强发的趋势。9月25日，西北农林科技大学教授岳超带领团队在《自然》在线发表研究成果，首次从林火规模这一独特视角，揭示了极端大火对生态系统的破坏性、林火碳排放和地表气候反馈的放大效应，并对可能存在的恶性循环提出警示。

灵感源于十年前的疑问

“林火，我国更多称之为森林火灾，但‘森林野火’是一种更加科学和中性的说法。”岳超向《中国科学报》介绍说，“这是因为对很多森林生态系统而言，火不完全是一种灾害，而是生态系统自然过程中的一个有机组成部分。”

岳超表示，野火主要强调火灾发生的场所为空旷的野外。而极端森林大火则是指在较长时期干旱无雨的条件下，火势蔓延迅速且难以控制，燃烧时间长，导致过火面积巨大的森林野火事件。

森林野火燃烧过程会释放大量二氧化碳和颗粒物，并导致近地表温度升高，进一步加剧局部尺度气候变暖。另外，火灾后由于地表温度升高、土壤湿度下降，幼苗生长环境变得更加恶劣，经常导致种子无法萌发或幼苗大批死亡，意味着森林生态系统发生永久退化。

2010年底，岳超开始在法国凡尔赛大学攻读气象、海洋与环境物理学博士学位，从事的第一项研究工作就是在地球系统模式的陆地过程模型中开发模拟森林野火的计算机模块。

2014年，岳超完成读博期间的第二篇论文。他发现，尽管模型可以较好地模拟总过火面积以及林火排放的二氧化碳，但大大低估了单次林火事件的规模。

此后，他应邀参加了一个国际野火模式比较计划，发现大多数野火模型都无法准确模拟林火事件的大小。

于是，一个疑问萦绕在岳超的脑海：“在单位面积上，大火和小火对气候的影响是不是一样？”

这一问题成为野火计算机模拟悬而未决的谜团，也是岳超最初灵感的来源。

5.3万部高清电影的数据量

岳超希望通过对林草生态、气候变化和碳中和方面的研究，服务国家需求。2018年9月，他选择回国并就职于西北农林科技大学。

此后，岳超注意到，关于极端森林大火的新闻常见诸报端，很多科技期刊也经常发表一些关于极端大火的评论性文章，但经过同行严格评审的论文却不多见。于是，数年前的那个疑问再次浮现在岳超脑海，但对于这一问题，科学界迟迟没有回答。

岳超意识到，这是一个重要的研究课题。于是，他安排博士生赵杰于2019年初着手从事此项研究。结果显示，大火和小火的气候影响并不一样。岳超的好友、荷兰阿姆斯特丹自由大学教授Sebastiaan Luyssaert鼓励岳超向《自然》投稿。经过多次反复修改，2022年底，相关论文进入审稿阶段。曙光出现了。

然而，2023年春节过后，岳超却收到了《自然》编辑发来的拒稿信，指出该研究非常新颖独到，但审稿人提出的数据不确定性和研究时间序列较短等问题，使得该成果不能马上发表。

全新的视角要有充足的“证据”。岳超团队利用更多数据源和更长数据序列，经过大量充分和审慎的分析，证明了研究结果的稳健性，最终赢得了编辑和审稿人的认可。

从2019年入学到博士毕业，赵杰一直专注于这项研究，也是论文第一作者。面对庞大的数据量和复杂的分析任务，赵杰没有丝毫马虎。虽然论文正文只有2500余字，补充材料却多达20页，四轮审稿意见和回复更是长达99页。

赵杰告诉《中国科学报》记者，审稿意见主要集中在增加不同数据源以更好支撑研究结论、回归分析方法等技术问题上。

“我们研究了北半球中高纬度地区近9万场面积大于1平方千米的森林野火。每场火的每个相关变量都需要经过多种计算，整个项目可能需要数百亿次基础运算。”读博期间一直在和这些数据“较劲”的赵杰对记者说，每当审稿人提出质疑时，一次海量的数据分析就随之展开。

15个4T、6个5T以及两个8T的移动硬盘，见证了赵杰的工作。这些数据总量达106T，相当于5.3万部高清电影的数据量。

一直被忽视的恶性循环

岳超团队发现，气候变暖造成极端大火更加频繁，导致单次森林野火事件的持续时间更长、燃烧面积更大。北纬40度以北的温带和寒带森林中，就单位过火面积而言，极端大火具有更高的燃烧强度，燃烧过程释放更多二氧化碳，火灾后树木死亡率更高，且夏季地表温度升温幅度更大。

不仅如此，极端大火对夏季地表升温的放大效应可以持续数十年之久。此外，极端大火导致的地表升温还可能强化冻土层的退化，加速冻土有机碳的释放。这些过程意味着极端大火很可能加剧全球变暖，反过来导致更多极端大火，造成恶性循环。

如何减缓极端大火带来的气候风险？除了积极防火外，岳超团队发现，火灾后夏季地表升温及火灾规模的放大效应，会随着阔叶树比例的提高而降低。因此，适当提高阔叶树的比例可以减缓极端大火带来的气候风险。

团队还发现，得益于我国大量的防灭火投入和有效的防火策略，我国森林野火的总过火面积和单次林火事件规模在过去60年里大幅缩小——与1953年至1987年相比，1988年至2021年总过火面积和单次林火事件规模分别缩小了92.5%和80.7%。

尽管如此，未来的气候变暖仍然对我国森林防火构成严峻挑战。在人口较为稀少的加拿大、美国中西部和澳大利亚，林火总面积和单次林火事件的面积均呈显著上升态势。因此，气候变暖将在人口稀少的温带和寒带森林导致更多的极端大火。

岳超表示：“通过这项研究，我们阐明了极端大火的生态和气候影响，揭示了全球变暖背景下防控极端大火气候风险的紧迫性，从而有助于提高我们预测未来气候变化以及极端大火对全球变暖响应的能力。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07918-8