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International Journal of Disaster Risk Science近日发表了应急管理部国家自然灾害防治研究院孟梦助理研究员为第一作者，姚启超副研究员为通讯作者的研究文章，分析了冬季北极涛动与同期中国南方野火的显著联系，并探讨了其中的物理机制，为华南野火的预测以及风险预估因子提供了新的视角。
野火是全球生态系统中重要的自然干扰过程之一，火灾破坏地表植被，释放大量温室气体、颗粒物和其他痕量气体，加剧水土流失和空气污染，对全球环境和气候安全造成显著影响。气候变化可通过可燃物、火源、区域气象条件等调控火灾的发生。除此以外，一些大尺度的环流系统和下边界因子通过调控区域气候也会间接影响野火的发生。北极涛动（Arctic Oscillation，AO）可通过遥相关对低纬度的气温、降水等产生影响，但针对AO与低纬区域的野火研究还很少。探讨AO对区域野火的影响机制，对增强野火预测、以及火灾风险预估具有重要意义。
研究区位于中国南方（20–30°N，105–115°E）。由于季风的调控，该地区会经历季节性的干旱。通常10月至次年4月是较为干旱的季节，在此期间，月平均降水量仅为70.7mm和89.2mm；月平均气温约为15℃（图1）。这时华南会执行严格的防火政策，如封闭林区、控制火源等。尽管实施了如此严格的防火政策，由于干燥的气象条件，仍然有大量野火发生。在2005–2021年间，中国高达72%的野火均发生在南方。特别在冬季和春季，南方的火灾密度和数量均高于我国其他地区（图2）。![]()
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图2 研究区火点数（a）和过火面积（b）的季节变化
为了探讨冬季（2–3月）AO与同期华南野火的联系，本文采用一元线性回归和相关分析方法，结果如图3所示。当AO指数偏大一倍标准差（即正位相）时，中国南方的过火面积异常偏低（图3a）。同时为了探究大尺度环流系统的一致性，我们还研究了中国南方火点数偏小1倍标准差情况下的同期500hPa位势高度的变化（图3b）。结果显示，北冰洋及邻近地区的位势高度偏低约100–150hPa，与此同时北太平洋北部位势高度升高，北大西洋-欧洲-亚洲北部一带位势高度偏高100–200hPa。显然，这种500hPa位势高度异常的分布与正位相的AO型十分相似。此外，本文还计算了冬季AO指数与中国南方火点数（图3c）、过火面积（图3d）的相关系数，发现均呈负相关，相关系数分别为–0.37（p<0.1）和–0.47（p<0.05）。为了解冬季AO对中国南方野火可能的滞后影响，还分别计算了滞后1个月、滞后2个月和滞后3个月AO与中国南方野火的相关系数，结果在统计上均不显著。因此，冬季的AO与同期中国南方野火的联系是最显著的。需要指出的是，中国南方野火还会受到厄尔尼诺-南方涛动（El Niño-Southern Oscillation，ENSO）和印度洋偶极子（India Ocean Dipole，IOD）等热带气候信号的影响，因此在计算时均已通过多元线性回归去除了ENSO和IOD信号的影响。![]()
图3（a）冬季过火面积对AO的回归系数；（b）500hPa位势高度对火点数的回归系数；（c）和（d）分别表示冬季AO与中国南方火点数、过火面积的相关性高纬度的AO很可能通过影响中国南方地区的气候状况导致野火的显著异常。在中国南方暖干的冬季气候背景下，降水是该区域冬季野火的主要胁迫因子，降水与火点数以及过火面积的相关系数为–0.43（p<0.05）、–0.61（p<0.01）（表1）。同时冬季AO与中国南方降水呈显著的正相关，相关系数为0.38（p<0.1），因此降水是联系AO与野火的中间气候要素。![]()
那么冬季AO影响同期中国南方降水的物理机制是什么呢？大气水汽含量和大气环流是影响区域降水的重要因素。首先，文章分析了AO指数偏大一倍标准差情况下中国南方气柱整层水汽量以及大气环流的变化（图4）。结果发现，在AO正位相情况下，中国南方气柱整层水汽量显著增加，偏高0.90 kg·m-2，同时北纬15°–27°N，东经85°–100°E区域上空出现异常气旋性环流，该气旋性环流位置和印缅槽位置保持一致，意味着印缅槽活动增强。研究区位于印缅槽的前方，受偏南气流控制，与AO相关的异常偏南风有利于孟加拉湾暖湿气流向中国南方的输送，利于降水的增加。![]()
图4 500hPa水平风和整层水汽含量对AO的回归系数同时，本文分析了当AO偏大一倍标准差时，对流层各个高度比湿、垂直速度以及经向风的变化（图5）。结果显示，当AO呈正位相时，中国南方的比湿异常偏多，集中分布在600hPa高度以下。此外在500–850hPa高度范围内，空气呈显著的上升运动。以上均有利于降水的增加。![]()
图5 103°–105°E各气压层经向风、垂直速度和比湿对AO指数的回归系数AO是如何影响中国南方大气环流的变化呢？鉴于此，本文还分析了与冬季AO指数相关的300hPa经向风和波活动通量的变化（图6）。结果显示，北大西洋和东亚对流层存在的遥相关波列，经东欧、中东到达华南地区，并且该波列引起中国南部偏南风异常，加深了印缅槽，意味着有利于华南降水的增加。![]()
图6 与冬季AO相关的300hPa经向风和波活动通量的变化
基于观测资料、气象资料和再分析资料，本研究分析了冬季AO与中国南方野火之间的显著关系，发现降水是联系二者的关键桥梁。通过探讨其中的物理机制，本研究加深了对中国南方野火与气候联系的理解，同时为华南野火的预测以及风险预估因子选择提供了新的视角。
