(2024年4月4日)
图1 各世界区域、选定国家和生物群落内的WUI面积、人口和生物量
荒地-城市界面(WUI)是建筑物和荒地植被相遇或混合的地方。它是人类与环境冲突和风险集中的地方，包括野火造成的房屋损失和生命威胁、栖息地丧失和破碎化以及人畜共患疾病的传播。然而，目前仍缺乏对WUI的全球分析。
本研究基于建筑面积和荒地植被的遥感数据集，采用全球一致且经过验证的方法，绘制了2020年WUI的10米分辨率全球地图，并分析了全球各地WUI中的人口、生物量和野火分布。具体方法包括以下六个步骤。
1. 定义荒地-城市界面。在美国联邦等登记处给出的定义的基础上，本研究将WUI划分为以林地/灌木林地/湿地为主的和以草地为主的混合型WUI和界面性WUI共四种类型。其中混合型WUI被定义为建筑密度高于6.17栋/km2、荒地植被面积占比超过50%，界面型WUI被定义为建筑密度高于6.17栋/km2、荒地植被面积占比不足50%、靠近（距离2.4km内）大型（面积大于5km2）荒地植被斑块（荒地植被面积占比超过75%）。
2. 荒地植被和建筑数据。本研究分别使用European Space Agency WorldCover和Global Human Settlement GHS-BUILT-S—R2022A用于获取土地覆盖类型和建筑位置及密度信息。作者使用 FORCE 软件将所有空间数据整理成数据立方体结构，并与 EQUI7 参考网格的第一层相匹配。
3. 绘制荒地-城市界面。首先根据土地覆盖数据划分荒地植被（林地、灌木林地、草地、草本湿地、红树林以及苔藓和地衣）和非荒地植被（耕地、建成区、裸土和稀疏植被、雪地和水体）区域。然后为了减少低建筑密度信息地区建筑密度数据的误差，分别根据地形和水面数据将坡度大于25°和年内水出现率大于20%的地区建筑密度设置为0，并且只考虑建筑密度大于20%的像元。在具体分类中，将WUI在500半径米圆形范围内的建筑密度的阈值设置为0.5%，并且将建筑密度大于15%的区域视作具有城市特征的区域，不能被归为混合型WUI（图2）。
4. 人口、生物量和野火数据。在人口和生物量方面，本研究分别选用GHS-POP和global maps of aboveground biomass carbon density for 2010用于数据处理。在野火数据方面，本研究选用MODIS和VIIRS的火灾数据产品进行分析。
5. 区域校正。研究采用的EQUI7参考网格为世界七个地区提供等距投影，会在大面积区域造成面积失真，因此利用基于像元的面积校正因子来调整面积的误差。
6. 精度验证和不确定性分析。采用分层随机抽样方法，通过对谷歌地球卫星影像的目视判读，对WUI提取结果进行验证。
研究结果
研究发现，2020年全球 WUI 总面积为 630 万km2，占全球陆地面积的 4.7%。混合型和界面型WUI的全球土地面积占比分别为 3.6%（480 万km2）和 1.1%（150 万km2）。WUI 面积的三分之二以林地、灌木林地和湿地为主，三分之一以草地为主。
全球有 35 亿人生活在 WUI 内（17 亿人生活在混合型 WUI 内，18 亿人生活在界面型WUI 内），其中三分之二生活在以林地、灌木林地和湿地为主的 WUI 内。总之，全球近一半的建筑物和人口都可能受到集中在 WUI 的人类环境危害的影响。生物量方面，仅有 4.1% 的地上植物生物量位于 WUI 内，其中大部分位于混合型 WUI 内。
图4 全球WUI（2）
分大洲来看，WUI遍布各大洲（图3-4）。北美太平洋沿岸、北美东部和加勒比海地区、巴西沿岸、整个欧洲、西非、南非和东非（包括尼日利亚和乌干达）、亚洲的东部和南部（包括印度、中国、印度尼西亚和日本）以及澳大利亚都有大面积的 WUI 地区。在其中一些地方，包括东非、巴西或亚洲的东部和南部，还没有关于大面积WUI 的研究和报道。
各大洲的 WUI 特点差异很大（图1a-c）。南美洲WUI面积占比仅为3%，而欧洲则为 15%。欧洲和亚洲的界面型 WUI 面积占比较高，而北美洲则以混合型 WUI 为主。南美洲是世界上唯一以草地 WUI 面积为主的地区，而亚洲的草地 WUI 面积最少。在人口方面，南美洲33% 的人口生活在以草地为主的 WUI 中，而亚洲只有 7%。在大洋洲，56% 的人口生活在以林地、灌木林地和湿地为主的 WUI 中，而亚洲只有 24%。在生物量方面，欧洲WUI中生物量占比最大，为 10.5%。
此外研究还考虑了WUI分布的城乡差异和收入水平差异，结果显示全球 70% 的 WUI 位于密度低或非常低的农村地区，只有 8% 位于城市群和城市中心。然而，这种模式在世界不同地区有很大差异：在北美，84%的WUI位于农村（5%位于城市地区），但在亚洲只有 53%（14%位于城市地区）。收入方面，WUI 出现在所有收入阶层的国家。
在热点国家中（图1d-f，图3-4），乌干达、斯里兰卡、牙买加和萨尔瓦多的 WUI 人口比例特别高（>80%）。黎巴嫩在 WUI 中生物量所占比例较高（60%），因为大多数 WUI 都分布在生物量集中的沿海地区附近。在日本，WUI中的人口大部分分布在界面性 WUI 内，因为日本的居住区一般都划分得很清楚，而且与荒地植被相邻。在法国和波兰，草地 WUI 的面积和人口比例都特别高。在印度尼西亚、菲律宾、巴西和厄瓜多尔，WUI 面积占比较小，但人口比例很高。
在各生物群落中，WUI高度集中在少数几个生物群落中（图1g-i）。温带阔叶林和混交林仅占全球陆地面积的 9%，但WUI面积占比达到了35%。同样，亚热带和热带湿润阔叶林仅占全球陆地面积的 15%，WUI面积占比为26%。相比之下，沙漠和旱地灌木林占全球陆地面积的 20%，WUI面积占只有3%。在温带阔叶林和混交林以及亚热带和热带针叶林中，其生物量的很大一部分都在 WUI 中，这是因为它们的WUI面积占比较高。相比之下，在温带草原等生物群落中，WUI的面积占比较低，生物量占比却较高，因为在这些地区，WUI大多分布在生物量集中的沿海地区。
由于气候变化、人为引发和可燃物负荷增加，野火频率、强度和季节长度均有所增加，因此全球对其关注程度有所上升。野火在 WUI 地区尤为严重，造成大量房屋和生命损失。2003-2020 年间，受野火影响的人口中有三分之二以上生活在 WUI 地区，但尽管如此，在全球野火发生的范围中，直接发生在WUI中的占比很小（图5a）。WUI野火对人口的影响在世界各地区和国家之间存在差异。在北美，85%受野火影响的人口居住在WUI中，但在非洲只有55%。在除欧洲和南美之外的所有地区，大多数人受到的野火影响发生在以林地、灌木林地和湿地为主的WUI中（图5b）。这表明，尽管WUI的总体面积较小，尽管野火相对较少发生，但全球范围内的WUI中的建筑物和人可能面临较高的野火危险。
在不同生物群系中，野火在WUI中的作用存在差异，但野火的分布表明未来其对人们的影响可能会增加。在某些生物群系中，例如苔原或沙漠和旱生灌木林地，WUI中的野火并不普遍，受影响的人数相对较少（图5c）。而地中海森林、林地和灌木林地虽然面积较小，但却是经常发生严重野火和造成破坏的热点地区。在其他生物群系中，居住在WUI中的人口占比较大，并且在2003年至2020年间受野火影响的大多数人口居住在WUI中，这表明未来野火机制的改变可能迅速增加未来的野火暴露的可能性。尤其是温带阔叶林和混交林以及亚热带和热带湿润阔叶林，它们是 WUI 面积最大的生物群落，也是以前在 WUI 中受到野火影响的 1.3 亿人的家园，如果野火频率和强度的上升趋势持续下去，那么到 21 世纪中期，这些生物群落将极有可能面临更大的火灾危险。
本文通过对全球WUI区域的提取以及对人口、生物量等变量的分析，揭示了WUI作为建成区与自然植被的交界地带以及人口稠密区，对其进行空间格局与过程、灾害风险等研究的重大意义，并且提供了高分辨率的全球WUI数据。此外，本文首次报告了一些WUI热点地区（如亚洲东部、东非和南美洲部分地区），分析得出了全球WUI地区在人口密度、生物量和主要植被类型等方面的多样性，并探究了野火对WUI地区造成的影响。但在对于WUI中人口、生物量和野火数据的分析部分，所利用的数据时间存在不匹配的问题，且缺少对于不同变量间关系的探索和对WUI地区高野火风险、未来野火暴露增加等的机制分析。
Abstract：
The wildland–urban interface (WUI) is where buildings and wildland vegetation meet or intermingle. It is where human–environmental conflicts and risks can be concentrated, including the loss of houses and lives to wildfire, habitat loss and fragmentation and the spread of zoonotic diseases. However, a global analysis of the WUI has been lacking. Here, we present a global map of the 2020 WUI at 10 m resolution using a globally consistent and validated approach based on remote sensing-derived datasets of building area and wildland vegetation. We show that the WUI is a global phenomenon, identify many previously undocumented WUI hotspots and highlight the wide range of population density, land cover types and biomass levels in different parts of the global WUI. The WUI covers only 4.7% of the land surface but is home to nearly half its population (3.5 billion). The WUI is especially widespread in Europe (15% of the land area) and the temperate broadleaf and mixed forests biome (18%). Of all people living near 2003–2020 wildfires (0.4 billion), two thirds have their home in the WUI, most of them in Africa (150 million). Given that wildfire activity is predicted to increase because of climate change in many regions, there is a need to understand housing growth and vegetation patterns as drivers of WUI change.
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