中国学者首次发现：东北多年冻土区地质甲烷排放正加剧北方森林火灾风险

科技日报记者 李丽云 通讯员 孟姝轶

冻土和野火也能扯上关系？对，有关系！

东北林业大学单炜教授科研团队历时十年科学监测，首次发现东北多年冻土退化区地质甲烷排放会进一步促进野火的发生及蔓延。这一成果首次通过监测数据分析了甲烷气体排放与野火发生的时空相关性。12月4日，自然出版集团在线刊物《科学报告》发表了相关论文---《中国东北多年冻土退化区地质甲烷排放与野火风险》。

据单炜教授介绍，地球冰冻圈构成一个巨大的气候敏感碳储层，以土壤碳和水合物形式存在于冰盖之下和多年冻土中。随着全球气候持续变暖，环北极多年冻土带的碳库将逐渐受到扰动，并可能以释放甲烷气体形式进入大气，成为环境变化的重要影响因素。多年冻土退化区野火现象逐渐增多，森林火灾每年烧毁5-20万公顷环极地多年冻土带北方森林。而针对多年冻土融化释放的甲烷气体对局地气温的影响及其自燃机制与野火的关系认识还相对匮乏。

东北林业大学单炜教授科研团队成员在野外监测（受访者供图）

中国东北多年冻土区面积约为2.9万km2，区域内多年冻土呈岛状分布，热状态极不稳定，易受到外部环境，气候和人为因素的干扰。而中国东北地区的年平均气温(MAAT)增长高于全球MAAT的增长，使得区域内陆表温度受气温变化影响较大，多年冻土处于高温冻土状态。自1980年以来，中国东北地区的MAAT波动增加，高纬度地区出现了更加极端的升温，特别是北部大小兴安岭的气温上升幅度最大。其中大兴安岭山脉的北坡是中国东北地区多年冻土较发达区域，此区域多年冻土已出现退化，且融区显著扩展。近几十年内西伯利亚东南部的森林火灾正逐渐增加，且与大气温度、干旱指数及入射太阳辐射等密切相关。西伯利亚东南部及中国东北部（100°–150°E，45°–55°N）的多年冻土区曾多次发生过大火，随着多年冻土区南界逐渐北移，多年冻土退化区野火现象可能还将增多。

研究区火烧迹地三维重建鸟瞰图 （受访者供图）

单炜教授研究小组在位于欧亚大陆多年冻土区南缘的小兴安岭西北段，设置多个监测区域，布设大气甲烷浓度、大气温度、土壤温度、地表浅层孔隙水压力等监测设备，长期监测相关数据变化，采用高密度电法(HDR)、探地雷达(GPR)及现场钻探，勘察量测与验证冻土分布变化，结合哨兵2号卫星(SENTINEL-2 L1C)遥感影像、无人机影像三维重构，分析火灾活动和相关地质环境因素变化关系。

2015.06-2020.04第1监测点大气压力、地表浅层孔隙水压力、空气温度、地表甲烷浓度变化曲线（受访者供图）

研究表明：随着春季地面积雪融化，研究区空气湿度、气压达到年度低值，同时出现冻土沼泽地表浅层孔隙水压力陡升，地表甲烷浓度年最大值，此阶段进入地表的高浓度甲烷气体，会以升高大气温度及其自身燃烧两种方式，增加多年冻土退化区野火风险，这可能是导致中国东北及西伯利亚东南部多年冻土带季节性野火发生频率差异的一个重要因素。而野火频率的增加，会进一步对气候变化形成正反馈。需要有针对性建立火灾预警机制，有效降低野火风险。

单炜教授强调，以寒区火灾为标志的全球气候变暖所造成的一系列环境问题，不仅会进一步加剧全球气候变化，而且会影响到当地的生态安全、水文水资源安全、粮食安全与人类生存环境安全，所以需要世界各地科学家共同努力，并与相关地质部门进行合作，全面普查多年冻土区甲烷水合物的分布并加强监测站点布设，提升监测手段方法，从而实现对全区域预警及处置，并根据可能损失程度进行设防，最大程度降低野火发生，进而保护环境与资源。

多年冻土区地质甲烷排放与野火关系概念模型 （受访者供图）

论文审稿人一致认为，这是一篇来自很少被报道地区的有趣创新性论文，为研究多年冻土区的野火爆发提供了全新视角，这些发现具有潜在的全球意义，将促进森林的相关研究和管理，可能会促进地球科学的发展。

编辑圈点

全球气候变化使人类与生态环境系统之间业已建立起来的相互适应关系受到显著影响和扰动，因此受到联合国、各国政府与公众的极大关注。全球持续升温将剧烈改变人们赖以生存的自然生态、水文水资源与环境地质状况，危及人类生存环境和国家安全。多年冻土区地球关键带对气候变化更为敏感。北方森林火灾频繁发生已成为相关学科领域科学家和防灾减灾部门普遍关注的热点问题。尽管全球消防部门及科研人员投入巨大精力，但是针对寒区野火及森林火灾仍然难以预防，寒区野火及森林火灾频率仍呈逐渐增加趋势。此前，各国学者对野火及林区火灾发生进行了一系列研究，多把野火及森林火灾归因于人为、雷击及泥炭阴燃等。而随着多年冻土区退化，地质甲烷释放将成为寒区火灾的重要扰动因素。这篇论文为多年冻土区温室气体排放与气温升高、野火发生机制与过程的研究提供了一个新方向，但仍需要通过进一步深入研究，针对上述问题提出相应对策。

编辑：张琦琪

审核：朱丽