火地理学
山火事の分布に関する研究
火災の空間パターンとその主な制御：植生の種類、気候、発火

火災地理学は、山火事の過去、現在、および予測される分布を研究する学問です。山火事は、気候、植生、地形、発火源などの特定の条件下で発生するため、独自の生物地理学、つまり空間的および時間的なパターンを持ちます。[1] [2]この用語が初めて出版されたのは1990年代半ばのようで、その意味は主に火災の地図作成に関連していました。[3] [4]現在の火災地理学の理解は、火災発生、植生被覆、気候に関する地球規模のデータセットの利用可能性によって促進され、生物地理学と火災生態学の組み合わせとして2000年代に生まれました。火災地理学は、生物学、地球物理学的環境、および火災に対する社会と文化の影響の接点にも位置付けられています。[5]

火成地理学では、生態学的地位の概念という枠組みを用いて、火災に対する環境制御を評価することがよくあります。環境要因がどのように相互作用して火災活動を促進するかを研究することで、火成地理学の研究者は新たな条件下での火災の挙動を予測することができます。火成地理学の研究は、世界中の様々な地域における土地管理政策に貢献し、情報を提供しています。

概念

火星地理学の枠組み

火成地理学の枠組みでは、世界中の火災レジームを制御する3つの基本カテゴリー、すなわち消費資源、発火、そして気象条件が挙げられます。これら3つの要因はそれぞれ空間と時間によって変化し、異なる火災レジームを引き起こし、形成します。火災は、これら3つの要素が交差することで発生します。

  • 消費資源- この用語は、山火事において燃料源として消費される植生を指します。植生の種類によって生産性、構造、可燃性は異なり、その多様性によって火災の挙動や強度も異なります。
  • 発火- 火災は、発火源の有無によってある程度制御されます。火災の主な発火源は、自然発火と人為発火の2つです。これら2つの発火源の重要性は地域によって異なります。
    • 自然発火：自然発火の主な形態は雷ですが、他の発火源（火山活動など）によって火災が発生することもあります。[6]
    • 人為的発火: 人間は意図的にも意図せずも火災を引き起こします。
  • 気象条件- 気象条件によって、その地域が火災を起こしやすいかどうかが決まります。暑く、乾燥していて、風が強い天候では火災が起きやすく、湿気があり寒い天候では火災が発生する可能性が低くなります。

時間と空間にわたってこの枠組みを調査して定量化することにより、火災地理学者はさまざまな地域や期間における火災状況の違いを調べることができます。

火災変数

2021年7月、カリフォルニア州ロサンゼルス近郊で発生したタンブルウィード火災により、大量の低木が焼失した。

火災が発生するには、いくつかの変数が満たされる必要がありますが、それらはすべて自然要因と人為要因の両方の影響を受けます。各変数の空間的および時間的特性により、地球規模の火災の挙動はモデル化が複雑かつ流動的なシステムであり、気候や植生だけでは予測できません。

風速

風速は、延焼速度、つまり火災が地形をどれだけ速く移動するかの原動力です。風速は、季節、天候、地形、そしてその場所の土地被覆によって影響を受けます。また、人為的な気候変動や土地利用の変化といった人間の活動によっても影響を受けます。[要出典]

燃料の連続性

燃料の連続性とは、燃料層における燃料粒子の分布であり、火災の持続的な燃焼と延焼能力に影響を与えます。これは地形の種類、水域の存在、季節性、植生の種類と年齢によって影響を受けます。連続性に対する人為的影響としては、人工的な燃料供給源（道路、消火戦術）、生息地の分断、種の移動、土地管理方法（部分的な焼畑、焼畑など）などが挙げられます。[要出典]

燃料負荷

燃料負荷とは、単位面積あたりの利用可能な燃料の量です。燃焼時に単位面積あたりに発生する熱エネルギーの量によっても定義できます。自然要因としては、植生の種類／被覆率、自然擾乱（昆虫の発生、風害など）、草食動物、土壌肥沃度、季節性などが挙げられます。人為要因としては、放牧、伐採、抑制戦術、燃料処理（予防措置）、森林伐採や農業開発といった土地利用の変化などが挙げられます。[要出典]

燃料水分

燃料水分は、燃料に含まれる水分量の測定値であり、燃料の乾燥重量に対する割合で表されます。燃料水分は、風の活動、季節、先行する降雨量、相対湿度、気温、土壌水分の影響を受けます。人為的影響としては、人為的な気候変動や土地管理活動（伐採、放牧、焼却）などが挙げられます。[7]

点火装置

発火は自然発火と人為発火の2種類があります。自然発火は一般的に落雷に限られますが、火山活動やその他の原因による発火も観測されています。人為的な火災は、意図的なもの（放火、燃料管理方法）と意図的でないものの2種類があります。発火に影響を与える自然要因には、落雷、火山活動、季節性などがあります。人為的要因には、人口規模、土地管理、道路網、放火などがあります。[要出典]

方法論

火地理学者は、火災の分布を研究するために様々な手法を用いています。空間的な火災を研究するために、火地理学者は火災活動の空間データを利用します。そのデータは、観測データ、衛星画像、火災の歴史的証拠など、様々な形態をとります。[6]火地理学という分野が誕生したのは、衛星画像の入手可能性と密接に関係しています。衛星データが広く利用可能になった1970年代後半以降、火災活動の季節的および地理的パターンが研究の対象となり、この分野の発展につながりました。

火災観測データ

火災発生の観察は、火炎地理学において重要なデータです。火災発生に関する情報は、過去のものから現在に至るまで、様々な情報源から得られます。過去の火災観察データは、多くの場合、年輪年代学（火災の年輪記録）やその他の歴史的記録から得られます。現代の火災観察は、多くの場合、衛星を用いて行われています。航空写真を用いることで、科学者は火災の活動や焼失面積を調べることができます。どちらの火災観察データも、火災の分布を研究する上で重要です。[要出典]

空間分布モデル

空間分布モデルは、火災と環境要因の経験的関係を記述するために、火災地理学において用いられます。これらのモデルの構築と実行には、様々な統計手法が用いられます。ほとんどのモデルは、火災観測データをマッピングしたものと、様々な独立変数（この場合は地形や降水量といった空間環境勾配）を比較したものです。これら二つの要素を組み合わせることで、仮説を評価したり、仮定に疑問を呈したりするために使用できる火災確率の統計モデルが生成されます。使用される変数には、純一次生産性（NPP）、年間降水量、気温、土壌水分などが含まれます。モデルは、火災観測データが不完全であったり偏りがある可能性のある地域でも使用できるため、火災地理学において特に重要です。信頼性の高いモデルは、データや観測データが少ない地域の状況を予測するために使用できます。[8]

気候と山火事の関係

おそらく、火災地理学において最も重要かつ包括的な関係は、焼失面積と純一次生産性の関係である。[7] [9]

純一次生産性が低い場所では、火災が発生するために必要な火災変数が存在しません。例えば、砂漠は乾燥した気候のため、純一次生産性が非常に低く、火災を維持するのに十分な燃料を蓄積しません。[要出典]

一方、純一次生産性が非常に高い地域は、一般的に湿潤な熱帯気象パターンの制約を受けます。これは熱帯雨林などの地域で顕著であり、一次生産性は非常に高いものの、燃料を乾燥させるのに必要な気象条件が存在しない状況です。

火災が頻繁に発生するのは、純一次生産性が中程度で、季節的な燃料負荷が持続する気候の地域です。熱帯サバンナはこうした状況の好例であり、高温多湿の生育期の後に乾燥期が続き、燃料が乾燥して発火源となります。これらのサバンナは、地球上で最も広範囲に広がる可燃性環境です。[要出典]

NPP と焼失面積の関係性の一例は米国西部に見られ、そこでは NPP の高い密集した針葉樹林では林分更新火災はまれにしか発生せず、乾燥した松林とチャパラル低木地帯では平均して数十年間隔で火災が発生し、ステップ低木地帯では少なくとも歴史的に数十年またはそれ以上の間隔で火災が発生しています。

火災範囲の拡大に対する人間の影響

密林（熱帯雨林など）では、土地利用の変化や森林伐採によって森林の樹冠が開き、湿度や表層燃料の水分量が低下することで山火事のリスクが急激に高まり、また、雷の少ない乾期に火が集中することで山火事のリスクが高まります。これはアマゾン川流域やインドネシアで明確に実証されており、大規模な森林伐採と土地利用の変化によって広大な熱帯雨林の景観が変わり、火災が発生しやすくなっています。[10]熱帯雨林では、森林の喪失、森林の断片化、火災の間の正のフィードバックループが火災発生を助長する条件をますます整えているため、火災の発生頻度が大幅に増加しています。大規模な森林伐採により、アマゾンの降雨量は最大20%減少すると推定されています。[11]

侵入種は燃料の種類や燃料量の変化にも劇的な影響を及ぼし、火災の量を増減させる可能性もあります。

火成地理学の応用

リスク管理

火災地理学は、火災が発生しやすい地域での開発活動や景観管理の情報提供にも役立っています。郊外や住宅地が、カリフォルニア州の一部のように頻繁に、あるいは激しく火災が発生する傾向がある地域に拡大するということは、住宅所有者が自分の地域で山火事が広がったり発生したりするリスクが高まることを意味します。火災地理学は、土地所有者や地域社会を教育したり情報提供したりするために、火災危険地図を作成するために使用できます。これらの地図は、どの地域が最も激しく火災が発生しやすいかを示すことができます。土地所有者や開発業者は、その情報を使用して、避難戦略を計画したり、特定の地域での建築を避けたりすることができます。火災リスクを軽減できる他の対策もあります。植生管理や耐火建築材料（木材ではなく金属など）は、火災で家を失うリスクを軽減するのに役立ちます。[12]

土地管理

火成地理学的手法を用いた火災分布のモデル化は、土地管理の参考になります。火災分布モデルは、実際の土地管理手法を評価するために用いられ、特定の手法（燃料処理や除去など）が効果的に機能しているか、あるいは予測通りに機能しているかを判断するために使用できます。その一例が、カリフォルニア州北部セントラルバレーです。この地域では、農業によって1世紀以上にわたって火災が抑制されてきましたが、空間分布モデルは、過去に火災がより頻繁に発生していた可能性があることを示しています。火災抑制によってこの地域の自然火災頻度が変化した（ひいては景観も変化した）ことを知ることで、土地管理者、土地所有者、そして政策立案者は、自然回復のための継続的な取り組みに情報を提供することができます。[8]

他の分野との関係

古生態学

ある地域の火災履歴を再構築することは、その地域の気候条件や生態系を判断するのに非常に役立ちます。過去の火災レジームに関する知識は、地球化学、年輪分析、木炭、文書、考古学から得られます。[13]各データソースには、長所と短所があります。古生態学の目的では、湖や土壌のコアサンプルから採取された木炭データは、数千年前に遡る情報を提供し、火災レジームと植生および気候の関係に基づいた正確な気候再構築を可能にします。[14]木炭は、まずコアサンプルの堆積物から抽出または洗浄する必要があります。次に、プレートに置いて顕微鏡で数えます。堆積層の木炭の数がグラフにプロットされ、火災がいつ、どの程度の強度で発生したかが示されます。最も多くの木炭が見つかる最高峰は、より激しい火災に対応します。気候要因や存在する植生の種類により、異なるエコシステムが火災の影響を受けやすくなります。火災と存在する植生との関係は、発見された木炭の量と種類に基づいて、当時の気候について推論を行うために使われます。異なる種類の植生は異なる種類の木炭を残します。古生態学者の仕事は、存在する木炭の量と種類を数え、決定することです。[15]これらの数は、後に他のデータソースと組み合わせて研究され、分析されます。これにより、遠い過去の気候を再構築するためのプロキシとして火災を使用できます。火災の影響は、強熱減量などのプロセスを使用して見ることができます。土壌の化学分析は、火災の結果としてのミネラルと炭素の割合の変化を決定するために行われます。歴史的データから、火災の発生源や原因が明らかになる場合があります。花粉データは、火災前後に存在した植物種に関する情報を提供します。火災によって引き起こされた土壌の磁性に対する感受性は、有史以前の火災レジームの特徴を明らかにし、 [16]土壌形成時の火災レジームに関する洞察を提供します。これらのプロキシはすべて、研究対象地域の生態系の構築に役立ちます。

考古学

火は40万年から30万年前にかけて、多くのホミニナ集団にとって日常的な技術となりました。人類は数十万年にわたり火と関わり続けてきました。人類は発火源を提供するだけでなく、様々な方法で火地理学的枠組みに影響を与えています。私たちの行動や行動は植生や気候を変化させ、雷の発火を抑制し、火災レジームに大きな影響を与える可能性があります。[17]

参照

参考文献

  1. ^ Krawchuk MA, Moritz MA, Parisien MA, Van Dorn J, Hayhoe K (2009年4月). 「地球規模の火成地理学：山火事の現在と将来の分布」. PLOS ONE . 4 (4) e5102. Bibcode :2009PLoSO...4.5102K. doi : 10.1371/journal.pone.0005102 . PMC  2662419. PMID  19352494 .
  2. ^ Krawchuk MA, Moritz MA (2014年7月). 「Burning issues: 環境変化の評価に役立つ世界規模の火災データの統計分析」Environmetrics . 25 (6): 472– 481. Bibcode :2014Envir..25..472K. doi :10.1002/env.2287. ISSN  1180-4009. S2CID  117838440.
  3. ^ Sannikov SN (1994). 「ヨーロッパアカマツの自然再生に関する進化的火生態学と火地理学」森林火災研究会報：961–968 .
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  17. ^ Roos CI, Bowman DM, Balch JK, Artaxo P, Bond WJ, Cochrane M, 他 (2014年4月). 「Pyrogeography, historical ecology, and the human dimensions of fire regimes. Journal of Biogeography . 41 (4): 833– 836. Bibcode :2014JBiog..41..833R. doi : 10.1111/jbi.12285 . ISSN  1365-2699. S2CID  83822229.
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