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加强粉尘排放后由于植被扰动熊熊大火

自然地球科学体积15,页面878 - 884 (2022年)引用这篇文章

主题

文摘

减少植被和土壤水分,熊熊大火离开暂时退化景观紧急的粉尘排放来源。然而,全球范围内的火灾后尘埃事件及其影响因素尚待探索。使用卫星测量的活跃火灾、气溶胶丰富、植被和土壤水分从2003年到2020年,在这里,我们表明,54%的检查~ 150000年全球大山火其次是加强粉尘排放,产生大量的灰尘一般几天到几周的载荷/无尘区域。火灾后的发生和持续时间粉尘排放控制主要由先例野火的程度和复合植被异常和调制其次pre-fire干旱条件。加强森林大火和干燥土壤在学习期间取得了火灾后尘埃事件一天时间,尤其是在温带森林和草原。强化区域火灾预测和并发干旱在即将到来的几十年里,我们的研究结果表明未来的增强顺序火和尘埃极端和他们的社会和生态影响。

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图1:极端沙尘活动与植被扰动造成的2019 - 2020年澳大利亚的丛林大火。
图2:全球分销的火灾后尘埃事件。
图3:严重的火灾后尘埃事件受到森林大火和植被扰动程度的先例。
图4:观察火灾后尘埃的发生和持续时间的进化事件期间2003 - 2020。

数据可用性

这里给出的数据集进行分析是所有公开可用的,包括MODIS收集6活跃火灾探测研究(MCD14ML)从美国宇航局获得消防信息管理系统(https://earthdata.nasa.gov/firms);MODIS深蓝气溶胶产品获得一级和大气的存档和分配系统(LAADS)分布式有源档案中心(DAAC) (https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/);misa气溶胶产品从美国国家航空航天局兰利研究中心获得大气科学数据中心(https://l0dup05.larc.nasa.gov/cgi-bin/MISR/main.cgi);的AERONET coarse-mode气溶胶光学深度数据下载https://aeronet.gsfc.nasa.gov;欧洲航天局CCI土壤水分数据下载https://www.esa-soilmoisture-cci.org/node/238;每小时ERA5气候ECMWF(提供的数据https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5);MODIS MCD12Q1v006 Landcover 1型产品(https://lpdaac.usgs.gov/products/mcd12q1v006/);和MODIS DAAC L3增强型植被指数(MOD13C1和MYD13C1) (https://lpdaac.usgs.gov/products/mod13c1v006/)。我们生成一个列表的所有可用确定粉尘排放的情况后大火灾https://doi.org/10.6084/m9.figshare.20648055(ref。77年)。

代码的可用性

代码执行当前的分析可从相应的作者的请求。

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下载参考

确认

这项研究由北京大学物理学院的支持(Y.Y.),美国国家航空航天局授予数量NNH19ZDA001N-HMA(打开),和地球表面矿物粉尘源调查(排放),美国国家航空航天局地球Ventures-Instrument (EVI-4)任务(打开)。我们感谢j·邓恩有用的评论这篇文章的早期版本。我们感谢MODIS、MISR AERONET和CALIOP团队提供数据。我们感谢地球表面矿物粉尘源调查(排放)团队,j·林和j .毛有用的讨论。计算得到北京大学高性能计算平台的支持。

作者信息

作者和联系

  1. 大气和海洋科学,物理学院,北京大学,北京,中国

    严于

  2. 实验室对气候和大气研究,大气和海洋科学,物理学院,北京大学,北京,中国

    严于

  3. NOAA地球物理流体动力学实验室,普林斯顿,纽约,美国

    保罗·基

作者
  1. 严于
    看来作者出版物

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  2. 保罗·基
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贡献

陈文贤构思研究,分析数据和写的手稿与贡献P.G. P.G. MODIS国防部和FOD MODIS数据检索深蓝气溶胶产品。

相应的作者

对应到严于。

道德声明

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

同行评审

同行审查的信息

自然地球科学由于Junran李和其他,匿名的,审稿人(s)为他们的贡献的同行评审工作。主要处理编辑器:Xujia江,与合作自然地球科学团队。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。

扩展数据

扩展数据图1之后2010年和2012年森林大火在燃烧的粉尘活动季节在美国西部,Wagenbrenner等的分析。15,16。

活跃火灾形成的时间序列(橙色酒吧,指的是左轴),增强植被指数(以绿线,指的是右边的轴),和每日最大尘埃光学深度(国防部,黑点,指的是国际米兰右轴)在±0.05°。43°40镑,112°35 'w 2010年(Wagenbrenner et al。15)和b。42.40°N, 117.90°W 2012年(Wagenbrenner et al。16)。浅绿色和浅灰色阴影表示长期的增强型植被指数和国防部10日在第90百分位数,分别。大大小小的黑点代表国防部的时间序列;大点显示情况下相对少量的生物质燃烧气溶胶,由低于平均水平一致fine-mode光学深度(FOD)。蓝色的正方形或紫色的三角形指示日期土壤水分低于长期第十百分位或每日最大风速高于长期的第90个百分位。基于原位测量粉尘通量和可吸入颗粒物(PM10)浓度Wagenbrenner et al。15确定几个主要的风蚀事件,最大的风蚀事件在9月初,在几个月后,2010年7月杰弗逊在爱达荷州东南部,美国。基于建模框架,Wagenbrenner et al。16进一步量化粉尘排放在2012年8月5 - 6,从美国西部森林大火留下的烧伤疤痕蒿属植物景观在2012年7月。

扩展数据图2气溶胶垂直分布在2019 - 2020年澳大利亚森林大火的季节,星载激光雷达探测到,“正交极化(CALIOP)上“激光雷达和红外探路者卫星(卡利普索)。

四个夜间立交桥(所示面板的颜色匹配的文本日期)罪犯11月5日,2019年,eg 12月22日,2019年,h-j 1月4日,2020年,为1月22日,2020人所示,包括b、e、h k总后向散射(m−1 sr−1),表明大量的气溶胶,c、f,我,我去极化率,表明non-sphericity气溶胶粒子,和d、g j, m气溶胶类型取决于CALIOP操作检索算法。典型的尘埃粒子的去极化率是0.2到0.3之间。红色的三角形在虚线框内的代表地点主要野火火灾(每周活动数量超过20)发生在2019年11月在虚线框内。

扩展数据图3长期植被和尘埃。

。最低月平均增强型植被指数(增强型植被指数)在2003年到2020年。b。95的月度平均尘埃光学深度(DOD)在2003年到2020年期间。

扩展数据图4的尘埃演化光学深度(DOD)和dust-favoring环境条件期间和之后的燃烧。

的概率分布,国防部,b。, c .土壤水分和d最大风速燃烧期间和之后12周。概率分布是由每个变量的频率(%)低于长期的第2.5个百分位,在2.5日到5日5日至10日,10日到25日,25 th-50th 50 th - 75, 75 th - 90, 90 th - 95, 95 th - 97.5百分位数,和超过第97.5百分位。

扩展数据图5火灾后尘埃事件持续时间由进行火灾的严重程度和土壤湿度和风力条件。

散点图的最小土壤水分(m3米−3)和b上等分风速(m s−2重大火灾后60天)的函数的先例火灾。每个点代表的颜色对应的尘埃事件的持续时间(天)。框在5日,25日,五十,75,和95百分位数的火灾后时间尘埃(天,指的是右轴)事件与先例火灾等21 - 30之间,31-40,每周,51-60,61 - 70,71 - 80,81 - 90,91 - 100,和100燃烧一周以上。

扩展数据图火灾和火灾后尘埃高峰活动的6个月期间2003 - 2020。

一个月最大活跃的大火。只有位置超过18火灾探测到2003 - 2020年期间所示颜色。b。最高月发生火灾后尘埃事件。c g联合概率分布函数(PDF, %)高峰月的火灾和火灾后的粉尘排放。

扩展数据图7的持续时间受火灾后尘埃事件进行火灾的严重程度不同的土地覆盖类型和植被条件。

散点图的最小增强型植被指数(左轴)指在重大火灾后60天的函数进行火灾燃烧的一周,a .森林,灌丛带,萨凡纳,d .草原和农田生态区。每个点代表的颜色对应的尘埃事件的持续时间(天)。框表示10日,25日,五十,75,和90百分位数的火灾后尘埃事件的持续时间(天,指的是右轴)21 - 30之间进行火灾范围,31-40,每周,51-60,61 - 70,71 - 80,81 - 90,91 - 100,和100燃烧一周以上。

扩展数据图8概率分布的尘埃光学深度(DOD)的函数并发土壤干燥,有或没有火灾。

概率分布是由每月的意思是国防部的频率(%)低于长期的第2.5个百分位,在2.5日到5日5日至10日,10日到25日,25 th-50th 50 th - 75, 75 th - 90, 90 th - 95, 95 th - 97.5百分位数,和超过第97.5百分位。四个背景条件进行了分析,包括干燥土壤(每月平均土壤水分低于25百分位)但没有火灾在月,潮湿的土壤(每月平均土壤水分超过第75百分位)但没有火灾月期间,干燥的土壤,当月20多个火灾,期间与20多个火灾和湿土壤。

扩展数据图9和强度发生火灾后的尘埃事件,按pre-fire干旱条件分组期间2003 - 2020。

,发生火灾后尘埃事件pre-fire干燥条件(土壤水分在火灾发生前一周低于长期第25百分位)表示,点的大小,用颜色代表占主导地位的土地覆盖类型。b。最大尘埃光学深度(国防部、颜色的点)和平均持续时间(天,点的大小)的火灾后尘埃事件与pre-fire干燥条件。c。发生火灾后尘埃事件与pre-fire湿条件(土壤水分在火灾发生前一周以上长期第75个百分位)表示,点的大小,用颜色代表占主导地位的土地覆盖类型。d。国防部最大点的(颜色)和平均持续时间(天,点的大小)的火灾后尘埃事件与pre-fire湿状态。

扩展数据图10极端沙尘活动与植被扰动在2020年北美西部极端的火灾季节。

活跃火灾的。时间序列在±0.05°38.9°N, 122.3°W(位置显示在面板b)(橙色酒吧,指的是左轴),增强植被指数(以绿线,指的是右边的轴),和每日最大尘埃光学深度(国防部,黑点,指的是国际米兰右轴)。浅绿色和浅灰色阴影表示长期的增强型植被指数和国防部10日在第90百分位数,分别。大或小点代表国防部当灰尘或fine-mode粒子占主导地位,由一致表示fine-mode光学深度(FOD)低于或高于长期平均。蓝色的正方形或紫色的三角形指示日期土壤水分低于长期第十百分位或每日最大风速高于长期的第90个百分位。从NASA地球观测卫星图像。

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Yu Y。,基P。加强粉尘排放后由于植被扰动熊熊大火。Geosci Nat。15,878 - 884 (2022)。https://doi.org/10.1038/s41561 - 022 - 01046 - 6

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