主页 > I烛生活 >複杂难理的燎原森林大火 >

複杂难理的燎原森林大火

2020-08-03
阅读指数:690


知识通讯评论第120

近年来美国西部的森林大火更加频繁也更为炽烈这与气候变化等因素有关也与过去勤于扑灭森林大火的人为因素相关面对未来在气候环境生态方面的不确定性如何才是森林最合宜的生态确实是棘手的难题

二〇一一年六月二十六日星期日午后不久,强风吹倒了新墨西哥州北部杰梅兹山区的一棵白杨树,压在电缆线上。那一年天气乾得很,当週气温又比平常高很多,结果电缆线走火引发大火,阵阵强风将火焰带到附近浓密的枞树跟松树林。

在不到一小时内,待在距离圣塔菲五十五公里远的家里的生态学家艾伦(Craig Allen),从一封美国林务局火灾控管经理寄来的电子邮件里,得知这场大火。「我希望各位能把这场大火扑灭,」他回信写道,「我们可不需要在杰梅兹山区再来一场森林大火。」

然而艾伦已经可以望见西边窜起一道灰色的浓烟。到了隔天清晨,拉斯孔恰斯地区的这场大火已经烧掉一万七千五百公顷的森林,相当于每三秒钟就烧掉一公顷。五天后烧掉的面积增加到四万两千公顷,成为新墨西哥州史上最严重的森林大火。等到几週后这场大火控制下来时,已经有超过六万公顷的森林跟灌木林被烧掉,很多地方被烧得相当彻底,除了烧焦的树干跟尘土以外,什幺也没留下。

对于在新墨西哥州洛斯阿拉摩斯美国地质调查局服务,研究杰梅兹山区森林三十多年的艾伦来说,发生森林大火并非意料之外的事,但是火势蔓延的速度跟强度却让他始料未及。后来艾伦跟其他几位森林科学家巡视烧燬的地区,都吓得无言以对。从可以追溯到一六○○年的年轮火烧痕迹研判,被大火烧得精光的森林面积,使得先前几次森林大火相形失色。艾伦说这次大火可能让森林永远都无法复元。

複杂难理的燎原森林大火

只剩焦土的森林不会留下树木种子,不但土壤里的营养物烧光,还会增加走山的可能性。

美国整个西部每年被大火烧掉的森林面积,过去数十年内明显增加(详见《烈焰愈炽》),科学家把这股趋势归咎于气候暖化和乾燥,以及近一个世纪来对野火的抑制与其他的人类活动。艾伦指出在森林大火与气候变迁交相运作之下,会将生态系统带入新的境地,而且不只是美国西部,全世界各地皆然。就拿杰梅兹地区为例,这会使当地的黄松森林转变成灌木林。「我们长久以来所认识的森林,正在逐渐消失当中,」艾伦说,「我们现在前途未卜,还不知道事情会变得怎样。」

一片死寂

在拉斯孔恰斯地区发生大火十三个月后,一个晴朗的季夏日子,艾伦沿着火场南部边缘,刚好就在班德利尔国家纪念碑外侧的一处河谷漫步,这里有错综複杂的峡谷,藏着许多哥伦布发现新大陆之前,建筑在悬崖上的住所。除了少数灌木跟野草以外,半山腰上许多原先长有松树跟枞树的地方,如今棕秃秃的一片,空无一物。烧焦的鳄鱼杜松树干,原本是可以活个好几百年的峥嵘老木,现在却像扭曲的手一样斜插在地上。树荫只不过是个虚无缥缈的希望,地貌一片寂然,只有几只猎鹰在头上盘旋。艾伦很高兴还能在地上看到一些蚂蚁。

这里看起来就像死亡谷一样乾瘠,但其实不然。这片山区一般来说,每年会降下四十公分的雨量,这在大体上气候乾旱的美国西南部来说算很多了,理论上已经足以使森林再生,至少过去就是如此。由于森林大火烧得并不平均,通常会留下一些倖存的树木,提供一些种子给烧掉的地区,让森林得以再生。

然而过去一个世纪以来,推行迅速扑灭森林大火的政策,使得美国西部许多森林长出矮林跟细小的年轻树木,因此火一烧起来就容易烧得更旺,而不像以前那样一块一块区域地烧。这十年来美国西南部的严重乾旱,也使得树木健康不如往昔,更容易受到甲虫类的侵袭,导致超过一百万公顷的杜松相继凋萎。许多死掉的树木依然伫立那里充当天梯燃料,把相对来说温度不高的地面火灾,转变成在树头上跳来跳去,一发不可收拾的燎原大火。

「最让人担心的不是这些大火烧燬的区域面积大小,而是这些死掉的树木一块块连接起来的规模大小。」艾伦说。

像拉斯孔恰斯大火的这种森林火灾,不会留下什幺树木种子,会把土壤里的营养物烧光,还会增加走山的可能性。大火过后,任何一种植物都有可能努力生根成长,然而儘管树木跟灌木确实会重新生长,该地区上升的温度以及更加频繁的乾旱期,对于抗热抗旱的物种比较有利。洛斯阿拉摩斯国家实验室的威廉斯(Park Williams)等人观察当地树木年轮,藉此评估乾旱对于美国西南部森林的影响程度如何,他们预测气温升高的程度,倘若跟气候变迁模型预测的一样的话,树木在二十一世纪前半段面临的乾旱压力,会比它们过去一千年内所经历过的更为严重,这也许会造成当地生态系统转变。

複杂难理的燎原森林大火

在蒙大拿州冰河国家公园的高山,大火跟暖化的气候可能对新型态的森林有利,也可能带来弊害。.

在杰梅兹山区的某些地方,这种转变似乎已经开始发生了。一九九六年的多姆地区大火,烧掉该山区将近七千公顷的森林,留下一块块死掉的树木区,艾伦等人说当时这些树木看起来出奇地高大。一丛一丛主要由矮橡树构成的茂密植物,在大火烧过的地区冒出来,围绕着倖存的黄松等针叶树形成的小岛生长。去年拉斯孔恰斯大火肆虐这其中一些区域时,这些矮橡树烧得火快,几乎把所有在多姆大火中倖存下来的针叶树全烧光了。

由于灌木比树木更能适应温暖乾燥的生长环境,艾伦预测灌木重新生长的块状面积,甚至会比原来的更大,最终将主宰该地区整个地貌,并建立起一个森林大火更为猛烈,发生次数更频繁,目前在加州海岸以及其它地中海类型生态系统比较常见的模式。艾伦在徒步访察烧燬地区时,转头对今年夏天到圣塔菲访问,来自西班牙格拉为那达大学的生态学家古提耶瑞兹(Jorge Castro Gutiérrez)说,「我们这里正逐渐变成你非常熟悉的那种样子。」

新常态

在全美西部各地,科学家都见到森林大火与气候变迁结合起来,形成一种「新常态」的徵兆。科罗拉多州史上规模最大的森林大火,烧燬丹佛西南方五万六千公顷的森林,十年后当地中央还是有一块两万公顷的地方没有复元,因为被另一场炽热的树冠大火烧燬了。只有美国林务局重新种植的几千公顷森林,看起来还像是原先一片青郁的黄松林。

位于科罗拉多州柯林斯堡的非营利组织「落矶山年轮研究」主任,森林生态学家布朗(Peter Brown)表示,如果林务局没有重新把黄松种回去,这里就会是一片草原跟灌木林,也许接下来几百年都会是这样子。他从年轮分析得知,即使是十九世纪的树冠大火所留下的小面积焦土,也不会回复成森林,所以对于二〇〇二年烧个精光的那些土地,他并不抱什幺指望。

在夏天变得愈来愈暖和乾燥,永冻层开始融化的阿拉斯加内陆地区,森林大火愈来愈频繁,大火季节也愈拖愈长。大火烧得更加深入土壤,改变其化学成份。这些转变对于更能适应烧过的土壤以及频繁大火的落叶树种再生比较有利,可能会打破研究者所谓该区域黑云杉森林的「遗产之锁」(legacy lock)。

複杂难理的燎原森林大火

索诺兰沙漠。如今着火的仙人掌愈来愈像是家常便饭,而外来种野草则随着燎原之火熄灭后散布开来。

类似的机制也在美国西部的大盆地跟索诺兰沙漠(Sonoran Deserts)产生作用,当地的外来种野草在野火燎原之后迅速重生,形成一条可充当迅速燃烧燃料的植被地毯,使未来更有可能发生大火。在亚利桑那州南部的巨大仙人掌森林,野火以前只是偶发事件,如今着火的仙人掌愈来愈像是家常便饭,而像野牛草之类的外来种便散布开来。

在蒙大拿州冰河国家公园的高山,大火跟暖化的气候可能对新型态的森林有利,但也有可能让山上根本长不出森林。美国林务局蒙大拿州米苏拉市火灾科学实验室的洛蔓(Rachel Loehman)和她的同事,去年利用一个生态系统过程模型,模拟大火、气候与植被之间的互动关係,藉以评估冰河国家公园的前景,结果显示气候变迁加上火灾频传,会导致西部白松在该地区散布开来;这种树种在当地原本很常见,但是后来经过砍伐,加上抑制野火的政策,对于西部红杉、西部铁杉等耐荫树种成长比较有利。然而随着落矶山区气温升高,西部白松会变得容易受到白松锈病跟甲虫侵袭。洛蔓说倘若西部白松因病而枯,冰河国家公园可能就没什幺森林可言了。

为了使公园里的森林不至于消失,洛蔓等人建议当地有关当局继续进行小型的「处方式」烧林作业,藉此限制未来发生大火的规模。她也支持持续研发、种植在遗传上能够抵抗锈病的树种。

今年八月艾伦在美国参议院能源与天然资源委员会作证时,强调了美国西部森林所面临的这些威胁。他说以最近森林凋死的情况以及未来预测来看,许多森林都快要到生死存亡的临界点了。「如果美国西南部将迅速暖化的气候预测正确的话,那幺到了二十一世纪中叶,我们今日所熟知的西南部森林将会大量死亡,预料将会有新的物种入主当地。」

「我们熟知已久的森林正在消逝当中。」

美国西部森林凋死的状况,与世界其他地区正在发生的生态转变类似。艾伦与来自世界各地的十九位同行,在二○一○年发现经过正式发表的森林凋死报告,与一九八五年之后明显增加的乾旱情况有关,影响所及从哥斯大黎加的热带雨林,澳洲的相思树林,到中国华中地区的松树林,都不能倖免。他们还发现没有任何一种森林或气候区域能够不受影响。艾伦与澳洲、欧洲与北美的同行合作,想要找出各种树种的生理限制,这将有助于预测未来森林的凋死状况,以及全世界容易发生森林大火区域可能产生的转变。「我们其实并不知道到底怎幺会弄死一棵树。」艾伦说。

複杂难理的燎原森林大火

森林大火更加频繁炽烈,不仅与气候变迁有关,也与勤于扑灭大火的人为因素相关。

修补森林

美国地质调查局加州三河市红杉与国王峡谷田野研究站的生态学家史蒂芬生(Nathan Stephenson)表示,森林管理人员或许能试着降低某些森林转变的速度,甚至遏止其发生,藉此保护生物多样性、碳积存、或是某种有象徵性的物种,他自己就在研究红杉这种有象徵性的树种。不过这种得在变得太热或太乾燥的栖息地灌溉种子的干涉工作,不但往往所费不赀,还得持续不断地做下去。

史蒂芬生说,森林管理人员某些时候会决定让森林转变。「不过最糟的情况是一阵兵荒马乱之后,植被整个被消灭殆尽,造成土壤侵蚀,营养素流失,」他说,「倘若我们能找到一些方法缓和森林转换的过程,情况就会好得多。」

其中一种做法就是让大火不要烧得那幺快、那幺炽热。美国林务局这十年来一直都在「处理」它下面的一些林场,选择性地砍掉一些树,预先放火烧掉一部份;这样做不是为了要预防所有的大火,而是要减低发生大型严重火烧林的风险。也包括杰梅兹山区在内的新墨西哥州圣塔菲国家森林,其管理人员如今打算对四万五千公顷的森林进行处理。预先火烧林专家阿姆斯壮(William Armstrong)说,「我们学到的经验之一,就是如果这套得管用,处理的森林面积就要够大。」他说这意味着放火烧掉的森林面积,可不是只有几百公顷,而是成千上万公顷。

儘管艾伦等科学家不断呼吁採取行动,大多数的处理计画却达不到这种规模。资金跟人力往往十分欠缺,而能够既快速又经济地处理大片森林面积的唯一办法,就是预先放火烧林,这个策略通常会遭到民众反对。「我们都很清楚箇中的知识道理所在,」阿姆斯壮说,「我们也非常清楚地了解到,有很多事情是我们没办法放手去做的。」

如果大型的严重大火不断发生,有些森林管理人员可能会选择让加速进行地貌转换,而不是试图减缓。奥勒冈州普林威尔市美国林务局西部原野环境威胁评估中心主任顾儿琦(Nancy Grulke)表示,大火烧掉加州洛杉矶附近山区的低海拔针叶林,造成了走山灾,她建议森林管理人员不要把针叶林种回去,而是选择种植橡树等比较能适应未来更暖和乾燥气候的树种。

考量到未来数十年内,气候变迁、虫害爆发以及其他压力,对于森林的影响有其不确定性,艾伦认为有必要在大火过后种植多种植物,藉此均摊风险。他建议打造一座「通往未来的桥樑」,把一些原生树种跟来自低海拔或温暖山坡的树种混合在一起,这样即使情况有变,也能适应良好。

对于杰梅兹山区的剧变感到难过的艾伦说,这套做法能够使得生态系统更加有弹性,但却无法让森林回复到往昔。在那一段漫长、乾燥又热得要命的拉斯孔恰斯火场巡礼尾声,艾伦巡视了光秃秃的半山腰,回忆一年前这里是怎生光景:林郁葱葱,凉爽又充满生机。「对于很多在这里工作那幺久的人来说,这感觉就像是输透透了。」

相关阅读: