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自：地球平衡与稳态
气候变化加剧了火灾的发生，排放出影响人类健康的有害空气污染物。然而，气候变化对火灾引起的健康影响的全球影响仍未量化。在这里，我们使用了三个经过充分检验的火灾-植被模型，结合化学传输模型和健康风险评估框架，将火灾细颗粒物（PM2.5）排放造成的全球人类死亡归因于气候变化。在 46,401 例（20 世纪 60 年代）至 98748 例（2010 年代）年度火灾 PM2.5 死亡率中，有 669 例（1.2%，20 世纪 60 年代）至 12566 例（12.8%，2010 年代）归因于气候变化。
气候变化对火灾死亡率影响最大的地区是南美洲、澳大利亚和欧洲，这与相对湿度下降以及北方森林气温升高有关
。相对湿度的增加降低了南亚等其他地区的火灾死亡率。我们的研究强调了气候变化在火灾死亡率中的作用，有助于公共卫生部门在敏感的火灾易发地区采取有针对性的空间适应措施。
日益严重的森林火灾和由此产生的烟雾构成了严重的公共卫生问题。近几十年来，南美洲和非洲热带稀树草原以及亚洲大草原的火灾活动减少了，原因是人类活动（如日益严重的地貌破碎化和灭火）。然而，气候变化同时也增加了火灾面积，尤其是在火灾的主要限制因素是天气的地区，如北方和热带森林。此外，气候变化还加剧了火灾天气的严重程度和频率。
干旱和气温升高会影响燃料的干燥度，而干燥度是易燃性的重要驱动因素。地表湿度的降低增加了火势蔓延的速度，使灭火工作更具挑战性，并导致了近期大范围的火灾活动。
这项研究探讨了过去60年中火灾PM2.5死亡率与气候变化的关系，重点是长期十年变异性。模拟是在事实气候和去趋势气候作用下进行的，以揭示气候变化对历史火灾死亡率的影响。我们使用部门间影响模型相互比较项目第 3a 阶段（ISIMIP3a） 提供的最先进的火灾-植被耦合模型进行火灾模拟，以驱动化学传输模型和健康风险评估框架。从概念上讲，我们遵循 IPCC 第六次评估报告第二工作组的归因框架，该框架侧重于将影响归因于观测到的气候变化，从而将气候信号与社会经济信号区分开来。
事实模拟表明，过去60年全球火灾PM2.5的人口加权浓度（PWC）为1.4 μg m/3，导致20世纪60年代每年46401人死亡，2010年代每年98748人死亡。火灾对全因PM2.5和死亡率的贡献在1990年之前一直下降，然后又上升。为了隔离气候变化的影响，我们比较了事实和反事实模拟的结果。虽然事实模拟尽可能地再现历史气候观测结果，但反事实模拟旨在捕捉没有历史气候变化的假设世界中的影响：CO2及其对生物量和CH4浓度的施肥效应保持在1901年的水平。这两个模拟引起了燃料特性和火灾蔓延的变化。然而，其他投入，包括土地覆被变化、人口和国内生产总值（GDP），在两次模拟中均遵循历史趋势。所有其他用于PM2.5暴露和死亡率计算的输入在模拟之间保持相等，包括人为排放、大气化学运输中的气象条件和基线死亡率。
气候变化的全球归因
研究发现，在过去60年中，PM2.5和相关死亡率的全球火灾风险在事实模拟中高于反事实模拟。全球年度火灾PM2.5的PWC的ACC从1.8%的模型平均值（代表CLASSIC，SSiB 4和JULES的个别模型结果，分别为-1.3%，4.6%和2.2%，在20世纪60年代）增加到15%（-1.9%，36.8%和10.1%，分别在2010年代）。这导致年超额死亡率从669人增加到12566人，相当于ACC的1.2-12.8%。火灾死亡率的ACC表现出相当大的变化取决于火灾植被模型，特别是，CLASSIC模拟火灾死亡率的负ACC，直到2000年。这是因为CLASSIC模拟的火灾PM 2明显较低。在实际模拟中，非洲（NHAF）和南美洲（NHSA）的北方半球、中东和印度的大气中的CO2浓度都高于5级，而其他模式模拟的CO2浓度要么高于反事实模拟，要么仅略低于反事实模拟。
图2：2010年代火灾排放及其风险的ACC
与反事实模拟相比，事实模拟中的火灾排放量更高，导致PM2.5和相关死亡率的ACC为正。2010年代，CLASSIC、SSiB4和JULES的年全球火灾有机碳排放量分别为20、28和17 Tg，ACC分别为6%、42%和21%
。请注意，全球陆地净初级生产每年从大气中向生物质中螯合约60Pg的有机碳
。特别是，热带森林和草原，北美的温带森林，欧洲的地中海森林和北方森林在2010年代具有较高的火灾排放ACC
。
气候变化的区域归因
火灾PM2.5的ACC和相关死亡率在南美洲（SHSA和NHSA），NHAF，欧洲（EURO）和北方森林中最为突出。虽然大多数地区的火灾死亡率因气候变化而增加，但中亚（CEAS）和南亚和东亚（SEAS）在气候变化下的火灾死亡率相似或更低。在实际模拟中，死亡率增加的许多地区都更干燥和更热，如与反事实模拟相比，实际模拟中相对湿度降低和空气温度升高所致。
图3：火灾死亡率的区域ACC
在SHSA中，火灾死亡率的ACC从20世纪60年代到21世纪10年代，从模型平均值35%增加到71%。火灾主要发生在南锥体地区的温带草原，火灾-植被模型之间的一致性很高。在2010年代气候变化的影响下，南锥体区域的相对湿度下降了10%以上，干燥了燃烧燃料。亚马逊盆地南部在气候变化下也经历了更高的火灾排放。然而，其对PM2.5暴露的影响被发现是微不足道的，因为强烈的纬向气流（北方风），在SHSA火灾的高峰月份将烟雾从亚马逊盆地输送到南部锥体区域。
图4：2010年代的空间模型协议
此外，我们证实了火灾死亡率的ACC增加与某些地区相对湿度的ACC减少或空气温度的ACC增加之间的强烈关系。由于气候变化，SHSA、EURO和澳大利亚和新西兰（AUST）地区遭受了更干燥的气候，因此火灾死亡率增加：相对湿度ACC下降1%导致火灾死亡率增加1.2-10.7%。除了相对湿度，空气温度升高有显著的关系，火灾死亡率在BONA，BOAS和EURO。在实际模拟中，这些地区的气温明显较高，气温的ACC每增加1%，火灾死亡率的ACC增加6.5-33.8%。
图5：20世纪60年代至21世纪10年代火灾死亡率ACC与相对湿度或气温ACC的关系
影响火灾死亡率的其他因素
本研究使用了一系列的敏感性测试来评估其他因素对火灾死亡率的影响。在2010年代，气候变化导致全球每年多死亡12566人。此外，我们还发现，火灾活动的年际间变化可能会导致火灾死亡率的增加大于气候的长期趋势：2015年（最大值）和2013年（最小值）之间的差异为32020人死亡。从区域来看，EQAS表现出最显著的差异，因为它在2015年的火灾排放量最高。然而，火灾活动最大的地区每年都有变化。
在戈达德地球观测系统-化学（GEOS-Chem）中使用固定排放量改变2010-2019年的气象条件，发现火灾死亡率的最大差异为4179人，在2015年达到峰值，在2010年达到最低点。GEOS-Chem在10年气象条件期间的平均火灾死亡率与2016年的值相似，支持在主要分析中使用该年的有效性。然而，2016年的结果显示NHSA的PM2.5浓度更高，这表明与灰尘有关的PM2.5受到气象学的高度影响。
在 20 世纪 80 年代，对基线死亡率进行内推的结果比使用固定比率的结果多出 16532 例死亡，这意味着死亡率对社会经济因素很敏感，并强调需要更高质量的基线死亡率数据。这一差异在东亚和 SHSA 地区最为明显。敏感性结果表明，建模假设对火灾死亡率有影响，推断健康风险分析需要在观察的基础上仔细设置参数。需要进一步改进健康数据，以更好地了解健康负担。
这项研究提供了过去六十年来历史火灾PM2.5及其与气候变化相关的死亡率的估计。在全球范围内，确定一致的气候变化对火灾的影响具有挑战性，因为它对不同地区的火灾天气，燃料湿度和燃料可用性的非线性依赖性。然而，我们的研究结果表明，气候变化对某些地区的火灾死亡率有明显的影响。这与气候变化影响区域火灾活动的现有证据相一致；南美洲、澳大利亚南部和欧洲南部的温带草原和亚马逊盆地经历了日益炎热和干燥，使这些地区更容易发生火灾和极端干旱。炎热和干燥的天气减少了燃料的水分，从而增加了火灾风险
。
研究结果显示，过去六十年来，气候变化增加了火灾的 PM2.5 和死亡率。
预计到 2040 年，全球气温将超过 1.5 °C，因此必须适应火灾对健康的严重影响。许多国家已经加强了应急准备，开发了火灾监测系统，并增加了野火扑救资金。在我们的研究中，年际火灾变化导致了更高的超额死亡，因此这些应对极端气候变化风险的努力至关重要。然而，政策和计划也应解决与长期气候变化相关的不断增加的火灾风险。这包括弹性土地利用规划、扩大耐火住房和医院，以治疗与 PM2.5 相关的疾病。在南美洲、欧洲、澳大利亚和北方森林等对气候变化造成的高火灾死亡率敏感的地区，适应气候变化尤其重要。
Park, C.Y., Takahashi, K., Fujimori, S.
et al.
Attributing human mortality from fire PM
2.5
to climate change.
Nat. Clim. Chang.
(2024).
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