DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46702-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38528012
تاريخ النشر: 2024-03-25
المؤلف: Mark R. Kreider وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار الحرائق على النظم البيئية
الطرق
في هذه الدراسة، طور المؤلفون نموذجًا لمحاكاة أحداث الحرائق الفردية بشكل مستقل، بهدف تحقيق القابلية للتعميم بدلاً من التخصص في أي منظر طبيعي حقيقي معين. يوازن النموذج بين الدقة على المقياس الدقيق والقابلية للتطبيق على المقياس الكبير، مع دمج المبادئ الفيزيائية الأساسية لسلوك النار. من خلال استخدام مجموعة متنوعة من معلمات تحميل الوقود والمناخ، تعالج المحاكاة التباين وعدم اليقين الموجودين في البيئات المعقدة، مما يظهر أن آثار التحيز في الإخماد ليست محصورة في سياقات بيولوجية فيزيائية معينة أو أنظمة حرائق.
تعتمد المعلمات والمحاكاة بشكل أساسي على متغيرات تمثل النظم البيئية الغابية في شمال غرب أمريكا، مما يضمن الصلة بإطار بيئي أوسع. تتوفر معلومات مفصلة حول المنهجيات والمعلمات المستخدمة في المحاكاة في قسم المعلومات التكميلية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى أن استراتيجيات الإخماد الرجعية، وبشكل خاص سيناريو الإخماد الأقصى، تزيد بشكل كبير من شدة الحرائق البرية عبر ظروف جفاف الوقود المختلفة. كشف مؤشر الاحتراق المركب (CBI)، الذي يقيس شدة النار على مقياس من 0 (غير محترق) إلى 3 (أقصى شدة)، أن الحرائق البرية تحت الإخماد الأقصى أظهرت أكثر من ضعف نسبة الاحتراقات عالية الشدة مقارنة بتلك التي لم يتم إخمادها. في المتوسط، زاد الإخماد الأقصى من متوسط شدة النار بمقدار 0.21 وحدة CBI، وهو تغيير يعادل آثار 102 سنة من زيادة جفاف الوقود بسبب تغير المناخ. وبالمثل، تحت ظروف تحميل الوقود المتغيرة، رفع هذا السيناريو متوسط شدة النار بمقدار 0.22 وحدة CBI، وهو ما يعادل 102 سنة إضافية من تراكم الوقود دون إخماد.
في المقابل، أظهرت استراتيجية الإخماد التقدمي تأثيرًا مفيدًا من خلال تقليل نسبة الاحتراقات عالية الشدة عبر معظم مستويات جفاف الوقود وتحميله. كانت الحرائق البرية تحت هذا السيناريو لديها متوسط انخفاض بنسبة 17% في الاحتراقات عالية الشدة مقارنة بعدم الإخماد، مع انخفاض متوسط شدة النار بمقدار 0.04 و0.03 وحدة CBI لجفاف الوقود وتحميله، على التوالي. تتوافق هذه الانخفاضات مع ظروف مشابهة لتلك التي تم تجربتها قبل 17 و14 عامًا تحت عدم الإخماد، مما يبرز إمكانية الإخماد التقدمي في التخفيف من آثار الحرائق البرية بشكل فعال.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثيرات الكبيرة لاستراتيجيات إخماد الحرائق على سلوك الحرائق البرية والنتائج البيئية. يؤكد المؤلفون أن الإخماد الرجعي، الذي يستهدف بشكل غير متناسب الحرائق ذات الشدة المنخفضة، يزيد من شدة وتكرار الحرائق البرية عالية الشدة. تشير نتائج محاكاةهم إلى أنه تحت سيناريوهات الإخماد الرجعي، تزداد المساحة المحترقة بمعدل أسرع بكثير مقارنة بالسيناريوهات التي لا يوجد فيها إخماد، خاصة في سياق زيادة جفاف الوقود وتحميله بسبب تغير المناخ. على سبيل المثال، تضاعفت المساحة المحترقة تحت ظروف الإخماد الأقصى تقريبًا ثلاث مرات أسرع من السيناريوهات غير المخمدّة على مدى فترة 240 عامًا. لا يؤدي هذا التحيز في الإخماد إلى انحراف نشاط النار نحو أحداث أكثر تطرفًا فحسب، بل يقلل أيضًا من تنوع آثار النار، مما يؤدي إلى هيمنة الحرائق عالية الشدة.
يجادل المؤلفون بأن التحيز في الإخماد له آثار بيئية واجتماعية عميقة، حيث يغير الدور الطبيعي للنار في النظم البيئية ويؤثر على تصورات الجمهور حول إدارة الحرائق. من خلال إزالة الحرائق ذات الشدة المنخفضة والمتوسطة، يخلق الإخماد الرجعي منظرًا طبيعيًا أكثر عرضة للحرائق الشديدة، مما يمكن أن يؤدي إلى زيادة تحميل الوقود ودورة من مقاومة الإخماد. في المقابل، يمكن أن تخفف استراتيجيات الإخماد التقدمي، التي تسمح بإدارة الحرائق ذات الشدة المنخفضة بينما تخمد بشكل أكثر عدوانية الحرائق ذات الشدة العالية، من هذه الآثار وتعزز المرونة البيئية. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تغيير في نماذج إدارة الحرائق لتحقيق التوازن بين إخماد الحرائق والفوائد البيئية للنار، مما يعزز صحة النظام البيئي وتكيف المجتمع مع أنظمة الحرائق المتغيرة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46702-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38528012
Publication Date: 2024-03-25
Author(s): Mark R. Kreider et al.
Primary Topic: Fire effects on ecosystems
Methods
In this study, the authors developed a model to simulate individual fire events independently, aiming for generalizability rather than specificity to any particular real-world landscape. The model balances fine-scale precision with large-scale applicability, incorporating essential physical principles of fire behavior. By utilizing a diverse array of fuel loading and climate parameters, the simulation addresses the variability and uncertainty present in complex environments, thereby demonstrating that the effects of suppression bias are not confined to specific biophysical contexts or fire regimes.
The parameters and simulations are primarily based on variables representative of forest ecosystems in western North America, ensuring relevance to a broader ecological framework. Detailed information regarding the methodologies and parameters used in the simulations is available in the Supplementary Information section.
Results
The results of the study indicate that regressive fire suppression strategies, specifically the Maximum suppression scenario, significantly exacerbate wildfire severity across various fuel aridity conditions. The Composite Burn Index (CBI), which measures fire severity on a scale from 0 (unburned) to 3 (maximum severity), revealed that wildfires under Maximum suppression exhibited over twice the proportion of high-severity burns compared to those with no suppression. On average, Maximum suppression increased mean fire severity by 0.21 CBI units, a change comparable to the effects of 102 years of heightened fuel aridity due to climate change. Similarly, under varying fuel loading conditions, this scenario raised mean fire severity by 0.22 CBI units, equivalent to an additional 102 years of fuel accumulation without suppression.
In contrast, the Progressive suppression strategy demonstrated a beneficial effect by reducing the proportion of high-severity burns across most fuel aridity and loading levels. Wildfires under this scenario had an average reduction of 17% in high-severity burns relative to no suppression, with mean fire severity decreasing by 0.04 and 0.03 CBI units for fuel aridity and loading, respectively. These reductions correspond to conditions akin to those experienced 17 and 14 years prior under no suppression, highlighting the potential of Progressive suppression to mitigate wildfire impacts effectively.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant impacts of fire suppression strategies on wildfire behavior and ecological outcomes. The authors emphasize that regressive fire suppression, which disproportionately targets lower-intensity fires, exacerbates the severity and frequency of high-intensity wildfires. Their simulation results indicate that under regressive suppression scenarios, the area burned increases at a much faster rate compared to scenarios without suppression, particularly in the context of rising fuel aridity and loading due to climate change. For instance, the area burned under maximum suppression conditions doubled nearly three times faster than in unsuppressed scenarios over a 240-year period. This suppression bias not only skews fire activity towards more extreme events but also diminishes the diversity of fire effects, leading to a predominance of high-severity fires.
The authors argue that the suppression bias has profound ecological and societal implications, as it alters the natural role of fire in ecosystems and influences public perceptions of fire management. By removing low- and moderate-intensity fires, regressive suppression creates a landscape more prone to severe fires, which can lead to increased fuel loads and a cycle of suppression resistance. In contrast, progressive suppression strategies, which allow for the management of lower-intensity fires while more aggressively suppressing higher-intensity ones, could mitigate these effects and promote ecological resilience. The findings underscore the need for a paradigm shift in fire management practices to balance fire suppression with the ecological benefits of fire, thereby enhancing both ecosystem health and community adaptation to changing fire regimes.