这篇文献研究了人类土地使用变化导致的道路碎片化如何影响全球的火灾发生情况。研究发现，尽管碎片化总体上减少了全球的燃烧面积，但在某些热带区域，特别是最近被砍伐的森林中，碎片化却导致了火灾的显著增加。这种影响通过模拟和实证验证展示，表明碎片化对不同生态系统的火灾模式有复杂的、多方向的影响。
研究背景
土地碎片化的影响：人类土地使用变化已经影响了地球表面的约三分之一，通过将栖息地分割成更小的片段，导致了生物多样性损失、栖息地退化，并影响了地表能量平衡和生物地球化学循环。这些变化还导致了全球约三分之一的碳排放。
野火与土地使用的关系：野火是地球系统生态动力学的关键组成部分，但人类活动的干扰可能会改变火灾的模式，增加火灾的发生频率和强度。人类土地使用变化和道路的修建，导致了碎片化和边缘效应，进而影响火灾的发生与传播。
碎片化的双重作用：现有研究表明，碎片化可能在某些地方抑制火灾发生，但在另一些地方反而会增加火灾的概率，这取决于生态系统的类型和局部环境的条件。这种相反的影响机制并未被完全理解。
方法
模型选择与构建：
研究使用了ORCHIDEE-MICT-SPITFIRE模型，这是一个全球尺度的陆地-火灾模型，用于研究碎片化对火灾的影响。道路密度被用作碎片化的代理变量。
模型集成了碎片化边缘效应对火灾的相关变量的影响，包括燃料湿度、风速和人类引燃概率，通过道路边界对网格单元进行平均边缘距离的定义。
模拟设置：
模型模拟了2000至2013年间全球碎片化对火灾的影响，分别进行了“有碎片化”和“无碎片化”的对照实验。此外，还进行了多个敏感性分析模拟，以研究不同碎片化程度对火灾的增量影响。
模型的输入包括全球道路密度数据，设置了多种模拟条件以测试道路密度对火灾发生率、火灾强度及燃烧面积的影响。
主要发现
碎片化对火灾的多方向性影响：
碎片化对火灾的影响具有双重性：在16%的网格单元中，碎片化引起了燃烧面积超过±10%的变化。
在总体上，碎片化导致全球燃烧面积减少约1.5%。然而，在一些特定的热带地区（例如最近被砍伐的热带雨林），碎片化使燃烧面积增加超过20%，并且这种影响在观测中也得到了验证。
与人口密度的关系：
碎片化对火灾发生的影响与人口密度有关。在全球范围内，碎片化导致的火灾发生率与人口密度呈现负相关关系。然而，在森林中，这种关系呈现“驼峰形”趋势，即在低至中等人口密度时火灾发生概率增加。
火灾强度的脱钩效应：
在一些地区，尽管碎片化导致燃烧面积减少，但火灾的强度反而增加。这表明火灾的燃烧面积与其严重程度之间的联系被打破，这意味着尽管碎片化减少了火灾的范围，但火灾的破坏力可能更大。
结论
碎片化影响的多样性：研究结果表明，碎片化的影响是多样化的，取决于具体的生态环境和人类活动的密集程度。在一些特定区域，碎片化可能导致火灾的发生频率增加，特别是在热带森林这些易燃地区，这可能会导致这些区域进入一个火灾和植被退化的反馈循环。
政策与管理意义：碎片化对火灾的影响需要被纳入未来的森林管理和土地利用政策中，特别是在热带和高火灾风险的生态系统中。未来，随着全球人口增长和经济活动增加，碎片化可能从全球火灾的抑制因素转变为火灾的驱动因素，这对未来的环境和社会福利有重要的影响。
未来研究方向：未来的研究可以通过提高模型的分辨率，进一步探讨不同类型的碎片化对生态系统和火灾的具体影响。此外，还需要进行更多的区域研究，以验证模型的预测，并为不同区域的火灾管理提供有针对性的建议。
