大兴安岭林火烈度空间格局对气候变化的响应

来源 :江西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YINGWU2008
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在北方森林中火干扰是森林景观变化的主导因素。林火烈度作为衡量林火动态的重要指标,较为直观地反映了火干扰对森林生态系统的破坏程度。林火烈度空间格局深刻地影响着森林景观中的多种生态过程(如树种组成、种子扩散以及植被的恢复)。解释林火烈度空间格局有助于揭示林火干扰后森林景观格局的形成机制,对预测未来林火烈度空间格局以及制定科学合理的林火管理策略均有重要意义。本研究基于LandsatTM/ETM遥感影像,将2000-2018年大兴安岭呼中林区的42场火的林火烈度划分为未过火、轻度、中度、重度4个等级。采用FRAGSTAT景观格局分析软件从类型水平上计算了斑块所占景观面积比、面积加权平均斑块面积、面积加权平均斑块分维数、面积加权边缘面积比、斑块密度5个景观格局指数,以对林火烈度空间格局进行定量化描述。并且采用随机森林(Random Forest)模型,分析了气候、地形、植被对林火烈度空间格局的影响及其边际效应。最后,使用历史火灾发生期间的气象数据,预测和比较了在不同火险气象等级条件下潜在林火烈度空间格局。通过研究得出以下结果:(1)轻度火烧斑块在火场中所占比例小,总体形状较为规则(偏向矩形)但边缘复杂(边界波动明显);中度火烧斑块在火场中所占比例较大,总体形状较不规则,且边缘复杂;重度火烧斑块在火场中所占比例最大,总体形状较为规则且边缘不复杂。相对于未过火、轻度、以及中度火烧斑块,重度火烧斑块的面积更大、形状更简单。(2)植被覆盖度和相对湿度是影响轻度火烧斑块空间格局最重要的因素。当植被覆盖度大于0.6时,轻度火烧斑块在景观中所占比例增加;相对湿度、风速等气象因子是影响中度火烧斑块空间格局最重要的因素。当相对湿度小于60%时,中度火烧斑块在景观中所占比例和面积加权平均斑块面积的边际效应值显著增加;海拔对重度火烧斑块的空间格局起着至关重要的作用,其次是坡向、坡度、植被覆盖度、相对湿度、温度等;随着海拔的升高,面积加权平均斑块面积和面积加权平均斑块分维数的边际效应曲线呈上升趋势,而面积加权边缘面积比和斑块密度呈下降趋势。(3)随着火险天气等级的升高,轻度火烧斑块空间格局对气候/气象条件变化的响应不敏感;中度火烧斑块空间格局对高火险天气变化较为敏感。在高火险天气条件下,中度火烧斑块的面积变大,形状变复杂,斑块的数量减少;在高火险天气条件下,重度火烧斑块的边缘和斑块的数量有增加的趋势,但斑块所占景观面积比和面积加权平均斑块面积的并没有增加。(4)总体来看,2000-2018年大兴安岭呼中森林景观中重度火烧斑块与未过火、轻度以及中度火烧斑块存在显著差异性。相对于气候而言,地形和植被对于塑造重度火烧斑块空间格局具有重要作用。在高火险天气条件下,重度火烧斑块的形状变得简单,不利于森林火烧迹地植被的恢复。因此,应针对重度火烧区域进行可燃物处理,从景观层面上合理配置森林斑块,从而降低高烈度森林大火发生的风险。
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