火灾期间估计碳释放

西勒和克鲁岑(1980)提出的基本方程用于估计生物质燃烧时释放的二氧化碳,是燃烧的总面积在指定时间内(公顷),通常每年,B是生物量密度(t公顷”1)暴露于火,fc是生物质碳分数,和P的分数是生物质在火燃烧或氧化。碳从生物质燃烧释放的初步研究西勒和克鲁岑(1980)只考虑消费的地上生物量。北方森林生物质燃烧的更复杂,因为苔藓和有机土壤中常见的深层,这个生物群落也可以消耗在火灾。考虑到这种变化,我们修改情商。(4)

在a和g下标引用近地面层和地上生物量组件(苔藓、地衣、垃圾和深层土壤有机层),分别是近地面层组件的平均碳密度。

Eq。(5)表达的模型被用来估计碳释放的火灾北美针叶林带1980年到1989年期间。本研究的第一步是把加拿大和阿拉斯加的领土分为生态区(图1)基于生态系统分类Wikens et al。(1993)和勇敢的et al。(1995)。五个生态区组成北美的北方森林:亚北极,阿拉斯加亚北极,北方东部,北方西,科迪勒拉山系。使用这些分歧,参数Eq。(5)以以下的方式获得。

图1所示。加拿大和阿拉斯加的主要森林生态区。

总面积燃烧不同生态区(A)是通过审查记录由不同的火灾和资源管理机构在加拿大和阿拉斯加。这些记录包含一个年度总结火灾的大小和位置,以及地图的边界基于现场记录,空中的调查和分析卫星图像。

的理解有多少森林面积烧伤,火记录中包含的信息可能代表估计过高。信息包含在火灾记录通常代表了区域的外边界内火,一定比例的面积内周长是森林(F),但周边也可以包含不出所料,不燃烧,如湿地。因此,估计总面积燃烧,我们使用以下关系

份火周边地图从1980年到1989年火季节是数字化和进入一个地理信息系统。合并这些地图覆盖的ecoregion边界在一个地理信息系统使估计的年度区域燃烧在每个ecoregion每年(第四列在表2),以及策划个人火灾的位置。

我们假设森林覆盖在一个给定的燃烧的比例是相同的面积被森林覆盖地区的分数(第2列在表2)基于数据从加拿大森林服务(彭纳et al ., 1997)。

图2展示了一个阴谋的年度区域燃烧在1980年代的不同生态区。数据显示,84%的地区在北美北方森林燃烧发生在两个区域:北部西(64%)和亚北极(20%)。他们还表明,三分之二的地区燃烧在1980年代发生在仅仅三年:1980年、1981年和1989年。

表2。参数用来模拟碳释放在北美北方森林生物质燃烧

Fc矿石gi或	分数	区域	年度	碳密度		平均分数碳
	的	(106公顷)	区域	(t ha ')		消费
	森林		燃烧			(最大-最小值)
	封面		(公顷)	——地面之上		地上	G round-la版本
	(F >	< c (>	iPJ	<ßs)
Suivra。:	65年0	170.02	567772年	10	110年	0.25 (0 13 - 0.35)	0.05 (0.02 - -0.25)
艾尔,墨水;】	0.75	40.24	131817年	19	56	0.23 (0.11 - -0.33)	0.38 (0.19 - -0.48)
靠近北极的
北方西	0.90	159.61	1859年.059	17	108年	0.26 (0.13 - -0.36)	0.06 (0.03 - -0.26)
亲爱的。东	0.04	91.00	134938年	27	134年	0.22 (0.11 - -0.32)	0.06 (0.03 - -0.26)
科迪勒拉山系	0.67	98.52	190808年	60	57	0 13 (0.06 - -0.23)	0.39 (0.19 - -0.59)
总	0.78	559.39	2884394年

图2。年度区域燃烧不同生态区的1980年到1989年的北美针叶林带

图3给出了总面积烧毁整个加拿大和阿拉斯加境内的1970年到1998年期间随着区域燃烧了5 1980年至1989年的北方森林生态区。这图显示大多数火灾在加拿大和阿拉斯加(97%),时间从1980年到1989年发生在这个地区的北方森林。初步分析的火灾记录从1990年代的数据显示,在1994年的大火年,1995年和1998年,绝大多数地区的燃烧也发生在北方生态区(B.J.股票,未公开的数据)。

研究气候和火灾发生之间的关系raybet雷竞技最新加拿大北方森林表明,大规模爆发时才发生期间的气候是温暖和干燥比长期规范,例如,当干旱使森林容易火(Flannigan和哈林顿,1988)。raybet雷竞技最新在六年最活跃的火灾在1970年至1998年之间,总共有3720万公顷(620万公顷年焚烧”),而在其余的23年,总共有3550万公顷燃烧(150万公顷图3也表明有明显增加火活动在过去的三十年里。平均面积烧伤1970年代150万公顷年在1980年代,300万公顷年,在1990年代,320万公顷年”)。

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

一年

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

一年

■所有加拿大和阿拉斯加北部森林地区

图3。年度区域燃烧为1970年到1998年在加拿大和阿拉斯加。

地上生物量密度不同生态区是基于加拿大汇总数据(Kurz和应用,1993)和阿拉斯加(Kasischke et al, 1995 a, b)。地上植被的碳分数(fca)被认为是0.5。平均地上碳值5列在表2中给出。地面层的碳密度生物质又从公布的数据摘要

(Kasischke et al, 1999 b;Tarnocai, 1998)(6列在表2)。

ofbiomass消费的平均水平在火灾(| 3和Pg)在不同生态区从生成的数据获得控制火灾在加拿大(股票和考夫曼,1997)和野外观察在阿拉斯加(Kasischke et al ., 1999 b)(7和8列在表2)。这些研究清楚地表明,生物质消耗的分数在火灾有着巨大的差别,根据燃料(森林)类型和燃料水分条件的时间。较高的生物量消费发生在年与温暖,干燥条件。永冻层阻碍了土壤排水,近地面层生物量的一部分消费往往是高当火灾发生在生长季节,当深处永久冻土是最大的。更深的深处永久冻土导致更好的排水的土壤和干燥燃料条件。

一个简单的模型被用来占生物质消耗的变化分数基于年度区域燃烧和分数之间的密切关联的生物质消耗和气候的年际变化。raybet雷竞技最新大区域燃烧和较高的生物量消费经历在温暖,干燥机,相反,在凉爽,湿润年,总面积燃烧和生物质消耗较低分数。

对于每个区域,在最低的火是假定

在每个区域火灾年最高,这是假定:

图4展示了一个阴谋的一部分的碳消耗北方西部地区根据表2中给出的平均值和计算值使用方程(7)和(8)绘制的功能区域烧了三年(最低、平均和最大)。这些图显示一个线性年度区域燃烧和燃烧分数之间的关系。以类似的方式,线性年度区域燃烧和分数之间的关系建立了生物质消耗的所有地区。

图5总结了平均碳释放在北美的北方森林生态区的火。提出了两种情况。第一例代表所有火灾的平均在1980年代,而第二例代表最高的年烧伤面积,1980。在1980年代,该模型预测,平均7.6 g C m“2(总土地面积)年“1被释放在火灾、总碳释放0.055 Gt C年”1。在严重火灾年(1980),平均23.2克C m“2年”1被释放在火灾、总碳释放0.189 Gt C年”1。

在1980年严重的火灾,平均114.8 g C m“年”被释放在西方北方森林火灾区域(图1),北美地区大多数火灾发生在1980年的(表2)。这个地区的森林覆盖率由黑云杉和杰克松(松果体banksiana),阿斯彭的森林。基于涡流相关测量在这些不同的林地(黑色et al ., 1996;Goulden等,1998;高尔半岛et al ., 1997),据估计,这些森林棉结是60 - 80克的这意味着严重的火灾期间,这些森林可能作为净碳源大气,不是一个水槽。

一个= 0.80 ^
/
	英航r2 = 0.0129 + 0.0000000370 = 0.95

0 1 2 3 4 5 6 7

面积烧伤(ha)(百万)

0 1 2 3 4 5 6 7

面积烧伤(ha)(百万)

图4。插图的年度区域燃烧和分数之间的线性关系基于西方北方ecoregion生物质消耗

需要慎重考虑上述结论的长期影响,某些地区的北方森林可能作为净碳汇。首先,科学家们才刚刚开始获得长期测量范围广泛的森林类型,使估计的棉结。同时,相对较少的努力一直致力于量化生物质消费的模式在不同森林类型的火灾。如在下一节中,有一个高度的可变性在北方森林生物质燃烧。很明显,如果火活动继续增加在北方森林,然后直接发布的估计数量的碳火将成为一个极其重要的词在理解北方森林是否仍然是一个碳汇,或者成为一个大气碳源(Kasischke 1996;Kasischke等等。1995 b)。

图5,平均碳ceiease du 1980 *年代。

图5,平均碳ceiease du 1980 *年代。

O < 100□200 - 300 g 400 - 500 U 600 - 700 | 800 - 900 | | > 1000□100到200 Q 300 - 400¡H 500 - 800 H / OO 800■900到1000

Figure5b。在J98Q碳释放。

□< 1 2到3□□4«5 5到7■8到9■> 10 1到2 Q 3比1 Q 6 6 7 B■■9到10

图5。总碳释放来自北美北方森林的大火),(a) 1980年至1989年的平均水平(单位是Kt C = 109克);(b)估计1980年严重的火灾(单位是公吨C = 1012克)。

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