Exceptionally high summer mean temperatures predict tundra fire activity, with stronger responses at greater previous-year leaf area index​

北極圏のツンドラは、広大で樹木のない景観であり、一年の大部分で地面が凍結した状態にあり、苔や地衣類、低木といった背の低い植物による独特のコミュニティを支えています。何世紀もの間、この地域はあまりに寒く湿っているため、頻繁な火災は発生しないと考えられてきました。しかし、地球が温暖化するにつれ、この地の気候は地球上の他のどの場所よりも速いスピードで変化しています。気温が上昇すると、空気はより多くの水分を保持できるようになり、植生を乾燥させ、火種が発生した場合に燃えやすくなります。科学者たちは、こうした温暖化の傾向がツンドラを火災が発生しやすい環境に変えてしまう可能性があると以前から疑ってきましたが、これらの火災が発生する正確なレシピ（要因の組み合わせ）は不明なままでした。熱そのものが主要な要因なのか、それとも前年の植物の成長量、落雷の頻度、あるいは降水量が、いつどこで火災が発生し、どの程度の規模になるかを決定する上でより重要な役割を果たしているのかを知ることは困難でした。

これらの複雑な関係を解明するために、研究者たちは2001年から2020年までの20年間のデータを用いて、ツンドラ・バイオーム全域における火災活動を調査しました。彼らはこの地域を小さなグリッドセルに分割し、火災によって放出された炭素量と、毎年どれだけの面積が焼失したかを追跡しました。火災の記録を、気温、降水量、風、および植物の葉の密度を含む9つの異なる環境要因と比較することで、チームは最も強いシグナルを見つけ出そうとしました。彼らは、特定の条件がどの程度の頻度で発生したかに基づいて年をカテゴリー分けする手法を用い、条件が涼しく湿った状態から暑く乾燥した状態へと変化するにつれて、火災の挙動がどのように変わるかを確認しました。このアプローチにより、目先の天候の影響と、景観そのものが持つ持続的な影響を切り分けることができました。

分析の結果、ツンドラの火災活動の最も強力な予測因子は、単純に夏の暑さであることが明らかになりました。夏の気温が最高レベルに達したとき、特にアラスカやロシアのような地域で火災活動が急増しました。気温に次いで密接に関連していたのは、大気が植物からどれだけの水分を奪っているかを示す、空気の乾燥度でした。研究では、これら2つの要因、すなわち「熱」と「大気の乾燥」が、焼失面積と炭素放出量の両方に対して最も強い関連性を持っていることが判明しました。森林の火災危険を予測するために用いられる標準的な気象指数は、焼失面積の大きさを説明するのに役立ちましたが、バイオーム全体の傾向を左右していたのは、生の夏季気温でした。

決定的なことに、この研究は、景観の履歴が現在の天候と同じくらい重要であることを示しました。火災が発生した前年に存在していた緑豊かな葉の植生量は、主要な要因でした。前年に植物が豊富に成長していた場合、ツンドラは熱に対して非常に敏感になります。これらの地域では、暑い夏が到来すると、火災活動が不釣り合いなほど大きく増加しました。これは、暖かい年がその後に豊かな成長をもたらすと、「完璧な嵐（最悪のシナリオ）」が生み出されることを示唆しています。つまり、余分な植物が燃料を提供し、その熱がその燃料を乾燥させ、発火しやすい状態にするのです。また、研究では、人里離れたこれらの地域で火災を開始するために必要な火種となる落雷も、この関係性を強めることが分かりました。しかし、激しい降雨はブレーキとして働き、熱と火災の結びつきを弱めましたが、風速は結果に対して一貫した再現可能な影響を示しませんでした。

研究者たちは、最も暑い夏が、火災が最も激しいエリアと空間的に重なる傾向があることを観察しました。これは、北極圏が温暖化し続けるにつれ、大規模な火災を引き起こす条件が、単にわずかに起こりやすくなっているだけでなく、同じ場所でますます頻繁に発生していることを意味します。今回の知見は、ツンドラが単に一定のペースで温暖化に反応しているのではないことを示しています。むしろ、記録的な夏の気温と、前年の植物による成長が組み合わさることで、火災活動が急激に跳ね上がるフィードバックループが生じる可能性があります。気候がこれらの温度の上限へとシフトするにつれ、ツンドラは、熱、乾燥、そして後に残された植生という、単純かつ強力な相互作用によって、過去に見たものよりもはるかに深刻な火災イベントに見舞われる可能性があるのです。