《Science of The Total Environment》：How climate variability modes influenced the fires in South America during the extreme droughts of 2023–2024
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气候变率与火灾活动关系研究：2023-2024年亚马逊干旱由ENSO、TNA和IOD共同驱动，导致火灾时空分布异常及区域扩展。
雷纳托·特雷维桑·西尼奥里（Renato Trevisan Signori）|莱昂纳多·马马尼（Leonardo Mamani）|华莱士·塞瓦略（Wallace Cevalho）|伊塔马拉·帕伦特·德索扎（Itamara Parente de Souza）|玛丽·托希·卡亚诺（Mary Toshie Kayano）|玛丽亚·贝塔尼亚·莱亚尔·德奥利维拉（Maria Betania Leal de Oliveira）|威尔马尔·L·塞隆（Wilmar L. Céron）|丽塔·瓦莱里亚·安德烈奥利（Rita Valéria Andreoli）|罗德里戈·奥古斯托·F·德索扎（Rodrigo Augusto F. de Souza）
亚马逊州立大学国家亚马逊研究机构气候与环境研究生项目，地址：安德烈·阿劳霍大道（Av. André Araújo）2936号，阿莱ixo区，邮编69060-001，马瑙斯，巴西
摘要
2023年和2024年，南美洲热带地区遭遇了前所未有的、破纪录的干旱和异常的地表气温，这严重影响了火灾风险、生物多样性和社会经济活动。值得注意的是，2024年巴西亚马逊地区的烧毁面积比2023年增加了85%。在这种情况下，深入理解火灾对气候变化的响应已成为一个关键的研究焦点。本研究通过回归分析，探讨了太平洋、大西洋和印度洋海表温度异常对2023年和2024年干旱季节亚马逊和巴西塞拉多地区降雨变化及火灾发生的影响。结果表明，2023年厄尔尼诺现象、北大西洋（TNA）变暖以及印度洋正偶极子（IOD）的叠加效应加剧并延长了干旱期，导致亚马逊北部和中部地区的火灾活动显著增加，持续到10月和11月。2024年，北大西洋和整个印度洋盆地的同时变暖是干旱的主要驱动因素，火灾高峰出现在6月至9月，涉及玻利维亚、巴拉圭和巴西中部地区。这些发现表明，多种气候变异模式之间的相互作用不仅加剧了干旱，还改变了火灾的时间和空间分布，从而影响了历史上受影响较小的地区。这些发现强调了在制定有效的火灾预防和控制公共政策时考虑气候变异性的重要性。
引言
南美洲越来越受到极端气候事件的影响，包括干旱、洪水和地表气温异常，尤其是对亚马逊盆地的影响尤为严重。这些极端事件对生态系统、生物多样性、河流运输和社会经济活动构成了严重威胁，凸显了热带地区对气候变异和变化的脆弱性（Arag?o等人，2018年；Clarke等人，2024年；Espinoza等人，2024年；Marengo等人，2008年；Santos de Lima等人，2024年）。例如，2023年和2024年，南美洲经历了前所未有的极端天气，包括破纪录的干旱、洪水和地表气温异常（Espinoza等人，2024年；Marengo等人，2024年；Marengo等人，2025年；Mamani等人，2025年）。
Feron等人（2024年）报告称，气温升高和干旱条件的加剧提高了火灾风险，特别是在亚马逊北部地区。根据作者的研究，过去十年中，每年出现高温、干旱和低湿度等复合极端天气的天数增加了三倍（从不到40天增加到多达120天），为野火的发生和蔓延创造了有利条件。特别是2024年，巴西亚马逊地区的烧毁面积比2023年增加了85%（MapBiomas，2025年）。
尽管气候因素在火灾风险中起着关键作用，但与不当土地管理实践和农业用途相关的的人为活动也加剧了亚马逊地区的火灾风险，表明人类活动与自然气候过程密切相关。虽然人为的土地利用变化和农业用火在引发火灾过程中起核心作用，但气候异常通过影响燃料的可获得性和易燃性显著调节了火灾风险。先前的研究表明，亚马逊的大规模森林火灾经常与极端干旱条件同时发生，如2005年、2007年、2010年、2015-2016年、2019年和2023-2024年所观察到的情况，表明火灾发生与年际气候变化之间存在关联（Arag?o等人，2018年；Dong等人，2021年；Justino等人，2023年；Kolden等人，2025年；Mataveli等人，2024年；Ribeiro等人，2018a；Signori等人，2023年；Toledo等人，2024年）。
大规模的气候变异模式，特别是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和北大西洋（TNA）海表温度（SST）异常，被认为是亚马逊盆地降水极端事件的主要驱动因素。这些模式影响大气环流模式、水分输送和降雨分布，从而调节干旱的强度和持续时间（Espinoza等人，2024年；Jimenez等人，2021年；Marengo等人，2008年；Panisset等人，2018年）。2005年的干旱主要是由于TNA地区的正SST异常引起的（Marengo等人，2008年；Zeng等人，2008年），而2010年的干旱则是由厄尔尼诺现象在夏季引发，并随后因TNA地区的变暖而加剧（Lewis等人，2011年；Marengo等人，2011年）。
相比之下，2015-2016年的干旱与太平洋和大西洋同时异常变暖有关，导致亚马逊南部和巴西东北部大部分地区出现严重的降雨不足。尽管厄尔尼诺现象在4月底结束，但这种干旱在整个干旱季节持续存在，成为自1901年以来亚马逊地区最严重的干旱（Arag?o等人，2018年；Erfanian等人，2017年；Jiménez-Mu?oz等人，2016年；Ribeiro等人，2018a）。Ribeiro等人（2018a）指出，2015年的干旱在受影响面积和持续时间上超过了2005年和2010年的干旱。然而，在亚马逊地区的干旱季节，2015年的火灾数量比2005年减少了44%，比2010年减少了47%。相反，在从干旱季节向雨季过渡期间，火灾活动显著增强，比2005年增加了192%，比2010年增加了332%，尤其是在亚马逊中部和北部地区，这些地区的火灾通常较少发生。
此外，最近的研究强调了其他海洋盆地（包括印度洋）的SST变异在塑造南美洲水文气候极端事件和相关火灾活动中的作用（Dong等人，2021年；Mamani等人，2025年）。Dong等人（2021年）认为，除了人为的森林砍伐外，异常的气候条件也导致了2019年8月火灾的增加，尤其是在亚马逊南部。他们的研究结果表明，这一时期的干旱条件是由多种因素共同作用的结果：TNA地区变暖引起的大气响应、由于东太平洋SST降低导致的Walker环流和Hadley环流的增强，以及西印度洋变暖引发的中纬度Rossby波列。这些发现突显了印度洋SST在预测火灾高碳排放中的关键作用。因此，亚马逊地区的极端和持续性干旱越来越被认为是由多种气候模式之间的相互作用引起的。这种耦合效应可能会加剧干旱的严重性和空间范围，可能导致多年干旱事件，正如Mamani等人（2025年）所讨论的。这些作者认为，印度洋、厄尔尼诺和TNA变暖之间的强烈相互作用可能解释了亚马逊盆地多年干旱的发生，如2023-2024年的事件。鉴于2023-2024年干旱的多年性质，本研究分析了气候变异模式对2023年和2024年干旱季节南美洲热带地区火灾活动的影响，重点关注亚马逊和巴西塞拉多地区。首先，我们通过评估SST异常模式确定了导致亚马逊地区火灾增加的主要气候变异模式。接下来，根据以往的研究，我们讨论了与太平洋、大西洋和印度洋SST变化相关的气候模式如何影响2023-2024年的降雨变化。最后，我们研究了火灾发生与这些降雨变化之间的联系。
结果
图1显示了2003-2024年南美洲热带地区火灾发生的年均空间分布（图1a）；同一时期亚马逊-塞拉多地区（5°N–20°S，80°W–40°W）的月度累计火灾分布；以及2023年和2024年的月度累计火灾分布（图1b）。年均火灾数量在空间上有所差异，亚马逊南部和东部以及塞拉多地区的火灾发生频率较高（图1a）。Ribeiro等人（2018b）报告称……
讨论
先前的研究已经探讨了气候变异模式在解释2023年和2024年极端干旱中的作用（例如，Espinoza等人，2024年；Mamani等人，2025年）。Espinoza等人（2024年）指出，2023年的极端干旱是由厄尔尼诺现象在6月至8月期间引发的Walker环流在亚马逊盆地赤道至10°S之间的增强下沉作用引起的。此外，Mamani等人（2025年）认为，正IOD和……
结论
本研究的结果表明，极端干旱条件显著加剧了南美洲热带地区的火灾发生，尤其是在亚马逊和巴西塞拉多地区。重要的是，多种气候变异模式的共同作用在塑造干旱的持续性和空间分布方面起着关键作用，从而推动了火灾活动的增加，并扩展到了通常受影响较小的地区。
这些发现……
CRediT作者贡献声明
雷纳托·特雷维桑·西尼奥里（Renato Trevisan Signori）：撰写——初稿、可视化、验证、软件、方法论、调查、正式分析、概念化、审阅与编辑。莱昂纳多·马马尼（Leonardo Mamani）：撰写——审阅与编辑、可视化、验证、软件、正式分析、撰写——初稿。华莱士·塞瓦略（Wallace Cevalho）：撰写——审阅与编辑、可视化、正式分析。伊塔马拉·帕伦特·德索扎（Itamara Parente de Souza）：撰写——审阅与编辑、可视化、正式分析。玛丽·托希·卡亚诺（Mary Toshie Kayano）：撰写——
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
巴西高级人才发展协调委员会（Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior）支持了第一、第二和第三作者（资助代码001）。国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico）部分支持了第九作者（资助编号308435/2022-2）。作者感谢亚马逊州研究支持基金会（Funda??o de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas）、SEDECTI和亚马逊州政府提供的研究支持（公告编号N.001/2023-UNIVERSAL，流程编号：01.02.016301.04310/2023-31）。
