小苏: 2026年4月6日在翔安校区德旺图书馆二号报告厅聆听了1979级海洋系师兄蔡文炬教授的讲座。他以“以科学之笔，答民生之问”为题，分享了关于森林野火预报难题，中国北方雾霾问题成因，以及ENSO（厄尔尼诺—南方涛动）对全球经济影响三项研究成果。我下载了他向大家推荐的，并被《Nature》作为科学研究热点报道的《Geophysical Research Letters》2009年论文《Positive Indian Ocean Dipole events precondition southeast Australia bushfires》，一下子被那幅将夏季森林火灾与印度洋偶极子~厄尔尼诺联系起来的散点图（图1）所吸引，细细品味，确实是破解维多利亚州森林野火预报难题的神来之笔。
图1 1950至2009年间维多利亚州夏季重要森林火灾的印度洋偶极子~厄尔尼诺关系散点图。春季IOD（印度洋偶极子）由DMI 指数(°C)表示（SON），夏季 ENSO 则由NINO3.4指数(°C)表示（DJF）（载于：W Cai, T Cowan, M Raupach, 2009, Positive Indian Ocean Dipole events precondition southeast Australia bushfires. Geophysical Research Letters 36, L19710.）。
老海：尽管被随之而来的三年全球新冠疫情所冲淡，但我们还是忘不了2019年7月至2020年初发生于澳大利亚东南部那场持续近7个月，过火面积超1000万公顷，造成33人死亡、3000所房屋损毁，30亿动物受灾的超级山火事件。我国记载中最大规模的山火事件是1987年春季东北大兴安岭特大森林火灾，但过火面积仍比2019年澳大利亚超级山火事件小一个数量级。根据电子科技大学殷建鹏等的遥感研究，我国南方十省的森林火点数量集中分布在11月至翌年5月，峰值出现在3月，火点主要分布在30°N以南的亚热带山林，林火燃烧迹地的分布中心，其一集中在川滇交界的横断山脉，其二围绕着浙闽赣粤交界的武夷山脉至南岭山脉（图2）。2001-2020年间年均过火面积总和为2.83万公顷，比单个2019年澳大利亚超级山火事件过火面积还小三个数量级。
图2 殷建鹏等论文的截图：2000至2020年火灾季节期间，通过 MODIS 卫星遥感技术在中国亚热带地区监测到的森林活跃火灾数据及汇总至1°×1°网格火灾点总数（载于：J Yin, R Chen, C Fan, et al., 2023, Quantification of climate-wildfire relationship taking into of spatiotemporal heterogeneity at regional scale: the subtropical China case. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. DOI: 10.1109/IGARSS52108.2023.10282147.）
小苏: 如果将搜索时段拓展到几千年前甚至几万年前，史前时期我国南方是否遭受过如此规模的超级山火事件？
老海：根据殷建鹏的论文整理的南方十省林火数量与气温和土壤湿度之间的统计关系，低土壤湿度和高温很明显导致林火数量正异常，但权重仍以土壤湿度为大（图3）。比如横断山脉的干热河谷气候，以及武夷山脉至南岭山脉的副热带高压控制的夏季干热风时段，都是诱发重大林火灾害的关键气候条件，聚焦我国南方史前时期的极端低湿-高温复合窗口，可能捕捉到大规模山火事件记录。
图3 殷建鹏《中国大陆亚热带林火对干旱的响应关系挖掘及趋势预测》论文截图（载于：《电子科技大学博士学位论文》2024年12月版，第65页。）
小苏: 那就需要史前时期我国南方湿度与温度高分辨率观测时间序列呀！
老海：我国是第四纪研究人才大国，观测积累相当丰富。长期致力于高精度同位素质谱测量与铀系测年技术研究的西安交通大学程海教授，曾于2016年在《Nature》上发表了题为《The Asian monsoon over the past 640,000 years and ice age terminations》的论文，发表了一条跨越64万年的神农架洞穴石笋氧同位素比值δ18O变化记录（图4）。与65°N区7月21日接受的太阳辐射量曲线比较，在灰色竖条表示的冰期终止事件中，石笋δ18O记录明显偏重，显示其时水汽源区蒸发作用加剧，其去趋势曲线与南极冰芯氘去趋势曲线很接近，显然属于全球性干旱事件。再与Sprat和Lisiecki综合的全球海平面曲线对比，这些各全球性干旱事件的峰值发育于海平面上升到-50m至-30m阶段，分别出现在MIS1、MIS5、MIS7、MIS8、MIS15等深海氧同位素阶段的初始期。这些初始期同时出现南极冰芯大气降尘含量峰值，出现全球性生物碳储量峰值，紧接着就切换到极地冰芯CO2峰值和甲烷峰值所代表的全球性碳储量流失期。
图4 地球轨道参数背景下的亚洲季风变化：d）神农架洞穴石笋δ18O 记录（绿色）与65°N区7月21日接受的太阳辐射量曲线（粉色）的比较；e）灰色竖条显示的冰期终止事件；f）Sprat和Lisiecki综合的全球海平面数据。（载于：H Cheng, R L Edwards, A Sinha, et al., 2016, The Asian monsoon over the past 640,000 years and ice age terminations. Nature 534, doi:10.1038/nature18591.）
小苏: 待我想想。哦！复合着低湿、高增温、高生物碳残留等史前“易燃”环境信息的沉积记录，最有可能保留在海平面上升至-50m至-30m层位附近的MIS1早期或MIS5早期近海相沉积中。我国南方曾有过这样的史前山火事件扰动遗迹观测报道吗？
老海：在浙江沿海10 m以深的长江口远端泥区，1980年代就有过史前山火事件的地质钻孔观测报道。1983年浙江省海岸带调查队实施浙江沿岸第四纪地层钻孔研究计划，项目由海洋二所冯应俊牵头，浙江省水文地质大队陈介胜负责钻井取芯作业，海洋二所各实验室分工负责样品分析。浙江省水文地质大队土法上马，将陆地钻机架到并列的两艘民船上，在杭州湾、象山港、台州湾、温州湾水深8.5 m至16.5 m的5个长江口远端泥区站位，完成了进尺36 m~81 m的全芯取样。汇编于《浙江省海岸带资源综合调查专业报告（之五）》的项目研究报告由冯应俊执笔，并节选发表于《中国海湾志》第五分册和第六分册相应海湾的对应章节。各专题研究论文也在当时的中文学术期刊发表，其中，海洋二所唐运千领衔的有机地球化学实验室1987年在《海洋学报》发表的《浙江近海沉积物中某些类脂物的分布特征》论文中，公布了象山港口水深11 m处的Ch3孔和台州湾口水深16.5 m处的Ch5孔沉积样品具有环境持久性的多环芳烃组分分析成果（图5）。Ch3孔的第一海侵层底界19.3 m至全新世沉积底界22.5 m之间的改造层，出现苯并(a)芘最高值和多环芳烃总量高值，22.5 m至36.35 m之间的第二海侵层也出现苯并(a)芘高值和多环芳烃总量最高值；Ch5孔的第一海侵层和改造层均为常态，但全新世沉积底界31.5 m至80.0 m的第二海侵层出现苯并(a)芘和多环芳烃总量的最高值。拥有丰富煤田有机地球化学分析经验的唐运千将此解释为自然源的“树木的不完全燃烧 （森林火灾）等，导致一些多环芳烃的积累，尤其是一些苯并芘化合物长期贮存于沉积物中”。
图5 唐运千等《浙江近海沉积物中某些类脂物的分布特征》论文截图（载于：《海洋学报》1987年第9卷第3期，第389页。）
小苏: 全新世底界改造层中高出常态一个数量级的并(a)芘高值与多环芳烃高值，Ch3孔位于-30 m至-33 m层位，仅对应于MIS1早期的低湿-高增温-高生物碳残留“易燃”环境邻近的河口海湾沉积，山火事件有机残留物迁移范围规模有限；第二海侵层高出常态一个数量级的并(a)芘和多环芳烃高值，Ch3孔位于-33 m至-44 m层位，Ch5孔位于-48 m至-76 m层位，MIS5早期低湿-高增温-高生物碳残留“易燃”环境的山火事件有机残留物迁移范围拓展到规模更大的内陆架沉积盆地。显然MIS5早期的山火事件影响范围更大，发生频率更高，持续时间更长，究竟是否达到超级山火事件规模，看来还需更多的观测数据支持。
老海：超级山火事件向大气高通量排放的CO2和气溶胶（包含黑碳、有机颗粒物和灰分），在冰期向间冰期转换所在的全球气候突变阶段，究竟如何“热上加火”地强化来自CO2和气溶胶协同下的气候正反馈，确是一个可以引起全球变化研究领域和古生物研究领域关注的气候灾变界面研究题目。1989年Venkatesan等就将多环芳烃作为古野火事件的判别证据，在《Nature》上发表过题为《Organic geochenmical evidence for global fires at the Cretaceous/Tertiaray boundary》的论文，探讨白垩纪/第三纪界面的全球性气候灾变事件。40年前的冯应俊和唐运千等海洋科学前辈们，既缺乏高分辨率测量的财力，又缺乏适合该时段的光释光年代学测定手段，更缺乏极地冰芯和洞穴石笋高分辨率同位素时间序列数据库的支持，错过了发展MIS6/MIS5界面和MIS2/MIS1界面超级气候灾变事件研究的机会，今天的中国年青一代应该有能力走到这项研究的前列。
致谢 感谢高建华、李骁麟、唐甜甜和薛姣老师对初稿的阅读与修改建议。
参考文献
W Cai, T Cowan, M Raupach, 2009. Positive Indian Ocean Dipole events precondition southeast Australia bushfires. Geophysical Research Letters 36, L19710.
J Yin, R Chen, C Fan, et al., 2023. Quantification of climate-wildfire relationship taking into of spatiotemporal heterogeneity at regional scale: the subtropical China case. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. DOI: 10.1109/IGARSS52108.2023.10282147.
殷建鹏:《中国大陆亚热带林火对干旱的响应关系挖掘及趋势预测》, 载于《电子科技大学博士学位论文》2024年12月版。
H Cheng, R L Edwards, A Sinha, et al., 2016. The Asian monsoon over the past 640,000 years and ice age terminations. Nature 534, doi:10.1038/nature18591.
唐运千，杨展雄，徐鲁强，周健：《浙江近海沉积物中某些类脂物的分布特征》，载于《海洋学报》1987年第9卷第3期，第385-390页。
中国海湾志编纂委员会：《中国海湾志》第五分册，海洋出版社1992版。
中国海湾志编纂委员会：《中国海湾志》第六分册，海洋出版社1993版。
陈荣华：《浙江沿岸晚第四纪地层中的有孔虫及海面变化》，载于《东海海洋》1989年第7卷第2期，第24-32页。
M I Venkatesan, J Dahl, 1989. Organic geochemical evidence for global fires at the Cretaceous/Tertiary boundary. Nature 338, 57-60.
文| 李炎
编辑| 李灿如
