背景
年度全球碳预算必须整合碳动态的各种数据流和模型估计，涉及化石燃料来源的排放、土地利用变化以及大气、海洋和陆地汇[ 1 ]。毫无疑问，陆地生物圈碳储存的管理对于实现气候政策目标至关重要[ 2 ]，因此《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）对报告土地利用、土地利用变化和林业排放量提出了具体要求（土地利用、土地利用和林业) [ 3]。相比之下，化石燃料来源的温室气体（GHG）排放比土地利用、土地利用和林业更容易跟踪和控制，因为前者主要涉及不可逆转的工业过程，而土地利用、土地利用和林业则涉及人为和地球系统过程之间高度动态的相互作用[ 4 ]。考虑景观火灾造成的排放和清除是土地利用、土地利用和林业的一个复杂方面，因为这些干扰可以被视为自然、人为或两者的复杂混合[ 5,6,7 ]。另一个复杂问题是火灾还涉及多种温室气体（例如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）和颗粒物的排放[ 8]。鉴于火灾在塑造该大陆生态方面的首要重要性[ 9 ]、土地面积相对于人口的规模，以及该国历史上对土地利用、土地利用和林业活动的依赖，以满足国际减排目标[ 10 ]。

Ndalila 等人最近发表的论文。[ 11 ] 通过对 2013 年澳大利亚塔斯马尼亚州一场非常强烈的野火的案例研究，探讨了澳大利亚森林火灾核算的复杂性。本文采用自下而上的方法来估算景观火灾中的二氧化碳和颗粒物排放量。该方法随后被应用于估算澳大利亚东海岸 2019-20 年森林火灾的温室气体排放量 [ 12 ]，结果发现与涉及大气化学和遥感的独立且更复杂的方法非常一致 [ 13 ]。2013 年野火的大量排放促使 Ndalila 等人。[ 11] 讨论景观火灾在最近塔斯马尼亚温室气体核算中的作用[ 14 ]。这些报道表明，塔斯马尼亚州已经实现了碳中和，这主要是由于其对水力发电的高度依赖、成熟森林采伐所产生的排放量以及再生森林中碳封存的减少。不幸的是，这些作者错误地指出，伐木残骸的燃烧并未包含在丛林大火排放的年度估计中。在这里，我们扩展了 Ndalila 等人的研究。[ 11 ]讨论澳大利亚景观火灾的碳核算，纠正对林业部门排放核算的误解，并提出与景观火灾相关的改进核算方法。

正文
澳大利亚温室气体核算
澳大利亚的温室气体排放报告始于《京都议定书》（KP），该议定书要求有报告义务的缔约方将来自土地部门类别和活动的特定子集的净排放量包括在内[ 15 ]，并指出《京都议定书》已于 2017 年被《巴黎协定》所取代。 2020 年。自 2003 年以来，根据《联合国气候变化框架公约》提交了包括土地利用、土地利用变化和林业的清单 [ 16 ]。作为向 UNFCCC 提交的文件的一部分，澳大利亚政府目前提供了国家温室气体清单 (NGGI) 中温室气体排放的详细估算，包括土地利用、土地利用变化和林业 (LULUCF) 部门的温室气体排放量 [ 17 , 18 ]。

根据政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 制定的指南和 UNFCCC [ 19 ] 的要求，澳大利亚报告的 LULUCF 净排放量被分为六类土地：林地；农田；草原; 湿地；定居点；和其他土地；根据地理区域（例如温带、亚热带和热带）、土地利用类型（例如林业、放牧、种植）和土地利用变化进一步细分类别[ 17 ]。除“其他土地”（广泛定义为澳大利亚中部干旱的非生产性土地）外，所有土地类别均假定处于人类管理之下。“其他土地”类别被排除在 NGGI 之外，尽管有些土地被牧民和原住民焚烧以管理植被 [ 20]。尽管澳大利亚的温室气体核算方法明确基于并符合《联合国气候变化框架公约》指南中的规则[ 19 ]，但用于生成温室气体估算的数据和模型是由国家根据IPCC建立的清单良好实践确定和定制的[ 15，17 , 21 ]。澳大利亚处理火灾排放的方法并未得到科学界的广泛理解[ 17 ]。下面我们解释了估算澳大利亚景观火灾排放的方法，特别关注“自然”和“管理”森林火灾的区别。

LULUCF 的排放估算
如上所述，澳大利亚土地部门的国家温室气体清单 (NGGI) 基于五个土地覆盖/使用类别：非生产性干旱其他土地类别被排除在外（图 1 ））。据了解，景观火灾发生在除城市地区以外的所有土地覆盖类别中。尽管在空间、时间和植被类型之间存在差异，但假设景观火灾的碳排放通过随时间的再生而平衡。NGGI 还考虑了本地和非本地种植园的木材采伐、火灾后抢救伐木以及薪材收集。所有类别的排放估算均基于来自各种流的最佳可用数据的整合，包括国家比例植被类型图；土地覆盖变化的精细遥感分析（Landsat 25 m 像素）；由插值国家气候统计数据驱动的不同植被类型的景观碳动态（包括土壤碳）和机制建模[ 21]。数据包括澳大利亚一些州关于木材采伐和森林再生燃烧的数据，以及除北领地以外所有司法管辖区规定的燃烧范围的数据，北领地所有火灾均报告为稀树草原火灾，不区分野火或规定燃烧[ 22 ]。

图。1
图1
向《联合国气候变化框架公约》报告的澳大利亚政府温室气体账户中如何表示景观火灾的概念模型。该报告介绍了五个土地类别（林地、农田、草地、湿地、归为人为管理的住区）的温室气体排放和清除情况。它不包括非生产性、干旱的其他土地类别。据了解，所有消防管理区域都会发生火灾。假设碳排放随着时间的推移通过再生来平衡，尽管在空间、时间和植被类型之间存在差异。该报告还考虑了本地和非本地种植园的木材采伐、火灾后抢救伐木以及薪材收集。火可用于将一种土地类别转变为另一种土地类别的活动（导致碳损失，黑色箭头），

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火灾排放假设
NGGI 基于有关景观火灾排放的四个关键假设 [ 17]。首先，火灾干扰被认为对温室气体排放有短暂影响，因为大多数澳大利亚植物区系的火灾后植物恢复机制都非常发达。其次，与此相关的是，用于更新砍伐森林的火灾以及用于减少森林和草原燃料负荷或管理牧场和农田的火灾的温室气体排放估算，根据火灾的性质以不同的方式计算。对于某些类型的火灾，影响被认为是短暂的，根据植被类型和火灾强度，在几个月或长达 10 至 20 年内恢复植被时碳吸收会平衡排放。与森林转变为其他土地类别相关的排放采用参数进行建模，这些参数考虑了木质材料火灾和腐烂造成的直接损失以及土壤碳随时间的排放。还对通过重新造林和造林从非森林转变为森林类别相关的砍伐进行了建模[17 ]。第三，假设受管理的景观火灾比未经管理的景观火灾更不严重且更分散。最后，一些不受管理的景观火灾从澳大利亚全国总数中分类，并在国家清单报告中单独报告。认识到国家温室气体清单旨在反映人为排放，政府间气候变化专门委员会商定了一套指南，用于识别和单独报告非人为火灾的排放，通常称为“自然干扰条款”，澳大利亚使用一种建模方法，可提供证据证明自然干扰造成的排放量和随后的清除量随着时间的推移“趋于平均”[ 23]。在此过程中，受自然扰动的森林面积从受到扰动的时间点开始分别进行分类、跟踪和报告，直至森林碳恢复到原始状态，或确定森林已发生自然扰动。未能重新生长。如果森林在火灾事件后被认为未能再生，这将在时间序列中反映为森林转变，并计入国家清单中的人为排放。这项自然干扰规定的理由[ 7 , 19] 是为了满足 NGGI 报告人为排放和清除的主要目的。极端火灾天气条件造成的排放被认为是人类无法控制的，因此不是人为的。遭受此类事件影响的缔约方可能难以准确反映人为排放和清除的实际变化和趋势。这可能导致高估或低估缔约方履行承诺的进展情况，具体取决于承诺期和国情的具体情况。

区分自然（非管理）和管理森林火灾
在 NGGI 中，使用统计方法区分这些受管理的（人为）火灾和不受管理的（“自然”）火灾，并为基线期确定火灾规模阈值，超过该阈值的火灾被视为自然火灾。从操作上来说，这涉及两个步骤：

(1)
2000 年至 2012 年火灾年度总排放量基线用于确定火灾季节排放量的“正常”变化并对未来火灾季节的规模进行分类。如果随后的火灾季节的排放量超出基线平均值两个标准差以上，则该季节被归类为异常。

(2)
进一步调查每个异常火灾季节，以确定每个州和地区的燃烧面积是否比 2000 年至 2012 年基线期间的平均燃烧面积高出一个标准差。报告的规定燃烧程度不包括在本分析中。如果超过此阈值，则该州或地区的所有与火灾相关的温室气体排放（不包括规定的火灾）将被归类为源自不受管理的（“自然”）火灾[ 17 ]，并在国家温室气体账户中报告。表1提供了本次评估所使用的参数 。

表 1 澳大利亚国家温室气体清单中 1990 年至 2020 年期间澳大利亚各州和地区因失控森林火灾造成的“自然干扰”阈值和数量 [ 17 ]
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值得注意的是，NGGI 承认管理火灾和非管理火灾之间的区别是模糊的，因为一些被视为“人为”的排放也可能来自自然火灾和人为火灾[ 24 ]。为了控制剩余的年际变化，报告了碳储量的长期趋势，反映了火灾中损失的碳与再生所重新吸收的碳的平衡。

讨论
火灾和温室气体核算
考虑到现有数据的限制、所涉及过程的复杂性和当前的计算能力，将景观火灾排放纳入国家温室气体排放核算需要对当前的IPCC指南进行务实和实用的解释[ 19 ]。澳大利亚 2022 年向《联合国气候变化框架公约》提交的文件包含了 2019-20 火灾季的排放量，其中涉及单独跟踪和报告 2019-20 年丛林大火的排放量和随后的清除量，这些火灾集中在新南威尔士州的桉树林中 [ 12 ] ，因为它们在统计上是异常的并且被认为是不受管理的 [ 25 ]（图 2）。据估计，这些火灾的排放量是2019 年所有经济部门全国人为 CO 2排放总量的 1.65 倍（715 Tg CO 2 与 433 Tg CO 2 ）[ 26 ]。然而，展望未来，极端火灾季节频率的增加，加上对其生态影响的更深入、更全面的了解，需要对当前的方法进行审查。关键问题是我们是否可以继续假设澳大利亚大面积严重烧毁森林的碳储量能够迅速恢复到火灾前的水平。

图2
图2
2000 年至 2020 年期间管理林地野火产生的温室气体总通量（以 CO 2 -e 计）（红线）。还显示了根据澳大利亚政府向 UNFCCC [ 17 ] 提交的报告，按温带野火（黄色）、温带规定火灾（绿色）划分的所有森林火灾（黑线）估计的温室气体净排放量（以 CO 2 -e为单位） ）和非温带火灾（蓝色）

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气候变化、森林火灾和碳平衡
目前尚不清楚气候变化[ 27 ]导致的2019-20年澳大利亚山火造成的碳储量消耗是否会完全恢复。因此，IPCC 报告人为火灾相关排放的规则正受到这种不确定性的挑战。例如，遥感研究表明，2019-20年火灾（加上火灾前一段时间的长期干旱）造成的大量排放正在被火灾后异常高降雨量所促进的快速再生所抵消[28 ]，但尚不清楚景观碳储量是否会完全恢复。火灾的规模和强度异常严重[ 25 ]，促使人们猜测这些系统可能会从大量的碳汇转向碳源[12、13 ] 。 _

这种极端火灾挑战了所有土地类别（特别是森林）景观火灾排放迅速恢复到之前水平的假设[ 17 ]。例如，最近频繁的火灾活动导致专性播种桉树森林地区在多次火灾后遭受人口锐减，因为以前火灾后重新生长的森林尚未成熟到足以结种子，而且烧毁的树冠中没有种子来提供种子。再生[ 29 ]。最近的证据还表明，由于火灾频率和严重程度的增加，重新发芽的森林（通常是在火灾后通常会迅速恢复的干燥地区）也可能容易受到这种倒塌的影响[ 3​​0]。此外，极端干旱条件还影响了其他植被类型，例如雨林和河滨森林，这些植被通常太潮湿而无法燃烧 [ 31 , 32]。这将影响森林碳储量，因为这些生态系统对火灾的适应能力较差，而且恢复速度非常缓慢。简而言之，气候变化似乎在广泛的森林类型中导致更频繁和更严重的火灾，影响了它们恢复和恢复碳储量的能力。过去 20 年来，澳大利亚南部桉树林特大火灾的增加引发了人们对这些森林“平均”火灾状况的假设以及该平均值是否可能迅速变化的疑问。政策考虑的问题是人类是否有能力影响与这些火灾相关的排放并促进碳储量的恢复。

监测火情对碳平衡的影响
气候变化正在导致火灾状况超出历史变化范围，从而影响长期景观碳平衡。澳大利亚土地利用、土地利用和林业国家温室气体清单核算在某种程度上捕获了气候变化引起的异常火灾造成的生物量损失，因为对烧毁植被的卫星监测用于确定任何植被类型转换[ 17 ]。然而，将火灾严重程度的卫星监测明确纳入温室气体核算方法将大大改善对火灾相关排放的估计，因为它可以建立在火灾严重程度、树木死亡率和碳储量变化之间观察到的关系的基础上[ 33 ]]。澳大利亚政府已经使用季节性代理（早期和晚期旱季火灾）来衡量火灾严重程度，以估计稀树草原燃烧方法中的甲烷和一氧化二氮排放量，该方法广泛用于澳大利亚季风热带地区产生碳信用额（ACCU）[ 34 ]。该方法通过奖励旱季末火灾面积的明显减少来支持减排交易，这些火灾燃烧严重并产生更高的甲烷和一氧化二氮排放。在旱季初期，马赛克图案的燃烧会导致火灾严重程度较低，可能会增加景观中的碳储存。

我们建议澳大利亚的国家温室气体核算考虑不同严重程度的火灾的频率和程度如何影响整个大陆所有植被类型的碳平衡。虽然 Landgate AVHRR 火灾测绘为澳大利亚各州和地区的火灾活动进行更一致的监测和记录提供了基础，但国家火灾监测设施将为改进火灾影响（包括火灾严重程度）的评估和报告提供平台[25 ]。

对澳大利亚不同植被类型和管理制度中景观火灾造成的 CO 2和其他温室气体排放的进一步研究和开发也将提高全面报告与火灾相关的排放的能力。例如，已经开发出一种具体方法来估算热带稀树草原碳管理计划的非CO 2温室气体排放[ 34]，并且可以为其他植被类型开发这种方法。此外，目前，管理和未管理森林火灾造成的温室气体排放估算与用于报告生产性森林排放的更详细程度之间存在明显不匹配，后者包括森林废弃物燃烧排放估算和森林废弃物燃烧排放估算。火灾对土壤碳的影响（图 2）[ 17 ]，Ndalila 等人的事实。[ 11 ]，错误的建议并非如此。

确定研究重点以了解火情对森林温室气体排放的影响的关键一步是对澳大利亚政府目前使用的量化这些影响的方法进行明确、透明的解释。目前，这些方法论和途径在各种出版物和政府报告中都有描述，因此很难形成全面的了解并了解操作细节。

将人为火灾影响归因于碳储量的挑战
《联合国气候变化框架公约》和相关协议的重点是减少人为对全球气候系统的影响。区分人为和“自然”影响对野火排放的决定因素（即火灾范围和严重程度）的争论非常激烈。例如，澳大利亚南部最近火灾的一个关键特征是与干燥雷暴相关的点火增加 [ 27 , 35 ] 导致热火CB事件急剧增加，其中不受控制的火灾创造了自己的天气条件和雷电点火[ 36 ]。一些研究人员认为，过去的原生森林采伐加剧了这种极端的火灾行为[ 37]，而详细的分析证据表明火灾范围和严重程度主要由气候、火灾天气和地形等景观因素驱动，并且过去伐木的影响相对较小且可变[ 38 ]。其他研究人员认为，澳大利亚南部原住民火灾管理的停止加剧了火灾的范围和强度，恢复这种管理可以减少灾难性火灾[ 39 ]。

这些截然不同的观点对当前澳大利亚 NGGI 中使用的不受管理（“自然”）和受管理（人为）火灾的相对简单的分类提出了重大挑战[ 7 , 17 ]。我们建议至少，通过改进火灾监测和绘图，可以区分闪电引起的火灾和人为来源的火灾[ 25]。这样的分类将有助于区分火灾排放是自然原因还是人为原因，并指出这种基于点火的简单二元忽略了火灾随后是否超出了管理机构的控制能力。在这种背景下，我们也将棘手的、未解决的、更具哲学性的问题放在一边，即人为气候变化的间接影响、土著火灾管理的停止和土地管理实践的遗留问题，所有这些问题可能都发挥了一定的作用加剧火灾风险。显然，一个主要的研究挑战是确定野火活动的当代“反事实”，可用于了解火灾和燃料管理的有效性。

火灾管理和碳储量
在快速的人为气候变化下维持陆地碳储存需要采取一系列景观干预措施，例如规定的燃烧、森林间伐和砍伐防火带，以及采取灭火措施来减轻危险的、无法控制的火灾的影响。恩达里拉等人。[ 11] 认为，将统计上异常的大型野火的温室气体排放排除在国民账户之外，可能会抑制对火灾和森林管理的投资，以保护碳储量、减少火灾排放并提高火灾复原力和恢复能力，因为没有与火灾相关的国家碳“惩罚”这些大规模的、不受控制的丛林大火 我们建议，准确核算 NGGI 中所有管理和未管理的景观火灾将提供客观证据，以激励政府对森林和火灾管理进行更多投资，这对于在快速变化的气候中保护和增加陆地碳储量至关重要[25 ]。稀树草原燃烧计划提供了一个例子，说明如何通过政府温室气体管理计划来激励火灾管理。34 ]。

结论
将景观火灾纳入国家碳账户是一项关键但复杂的挑战。澳大利亚的方法有利于单独跟踪和报告火灾季节统计上异常的大面积烧毁森林的排放和清除，因为它们被认为是“自然的”，符合IPCC的指导方针。然而，越来越多的证据表明，由于人为气候变化，火灾频率和强度正在增加。为了更准确地了解景观火灾如何影响澳大利亚森林的排放，需要更好地了解火灾频率、范围和严重程度对一系列不同植被类型的景观碳动态的影响。澳大利亚政府目前用于评估采伐温带森林碳动态的详细分析方法，用于评估热带稀树草原燃烧计划的温室气体排放的数据可以适用于其他植被类型。这将为整个大陆的景观火灾排放提供更准确的估计。