受人类活动和气候变化的影响，特大火灾的频率和强度不断增加，对森林生态系统的结构和功能构成了严重威胁。特大火灾不仅导致森林生态系统发生急剧变化，还可能引发不同的演替轨迹，进而对森林生态系统的恢复力和韧性(resilience)产生重大影响。因此，深入研究特大火灾后森林的恢复过程，对于理解生态系统的韧性以及制定有效的管理策略至关重要。 中国科学院东北地理与农业生态研究所景观生态过程研究团队对特大火灾后森林恢复力进行了多角度综合评估，重点研究了1987年大兴安岭特大火灾后，西伯利亚北方森林光谱及组成的短期和长期恢复力。研究团队利用1987-2022年间Landsat数据和regression-based unmixing 混合像元分解方法，对西伯利亚北方森林的森林类型覆盖度进行了制图，生成了森林类型覆盖度的长时间序列数据，并结合光谱指数对不同燃烧强度下的森林光谱和组成恢复力进行了评估。
结果显示，西伯利亚北方森林的不同覆盖类型的覆盖度可以有效地进行分解，验证精度在6.87%至10.04%之间。在短期尺度上，高强度火烧区内森林光谱恢复速度较快，主要由灌木和阔叶林主导。从长期来看，森林光谱需要大约15-16 年才能恢复到特大火前的基线水平，其恢复速度明晰快于组成恢复。阔叶林的恢复速度显著快于针叶林，因此在低强度火烧区形成了混交林，而在高强度火烧区则以阔叶林为主。特大火灾促使西伯利亚北方森林由针叶林向阔叶林转变，表明这些森林对高强度特大火灾的韧性较低。该研究不仅深化了对特大火灾后森林生态系统恢复过程的理解，还为森林管理和保护提供了科学依据，为提升生态系统的韧性和应对未来气候变化提供了有力支持。
图1. NBR指数(a)、灌木覆盖率(b)、落叶阔叶林覆盖率(c)、落叶针叶林覆盖率(d)和常绿针叶林覆盖率(e)的YrYr短期恢复指标空间模式及不同燃烧强度区域的对应YrYr统计(f)
图2. 不同燃烧强度区域中森林类型覆盖率的时间序列
图3. 特大火烧区内NDNBF指数的时空变化 (NDNBF指归一化针叶林-阔叶林差异指数)
该研究发表在国际顶级期刊《Remote Sensing of Environment》，由博士研究生苏日古嘎(第一作者)和王文娟研究员(通讯作者)等共同完成。该研究得到国家重点研发计划(2022YFF1300904)、国家自然科学基金(42371075.42271119.41871045)、中国科学院东北地理与农业生态研究所创新团队项目(2022CXTD02)等共同资助。
论文信息：Bao,S.G.,Wang,W.J.*,Liu,Z.*,Zhang,H.K.,Wang,L.,Ma,J.,Sun,H.,Ba,S.,Wang,Y.,He,H.S. Revealing post-megafire spectral and compositional recovery in the Siberian boreal forest using Landsat time series and regression-based unmixing approach. Remote Sensing of Environment. 2024.311.114307. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114307
