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

北极冻原是一片广袤无垠、没有树木的景观，其地面在一年中的大部分时间里都处于冻结状态，支撑着由苔藓、地衣和灌木等低矮植物组成的独特群落。几个世纪以来，该地区一直被认为过于寒冷且潮湿，无法维持频繁的火灾，但随着地球变暖，那里的气候变化速度几乎比地球上任何其他地方都要快。当气温上升时，空气可以容纳更多水分，从而使植被变得干燥，一旦发生火星，就更容易引发燃烧。科学家们长期以来一直怀疑，这些变暖趋势可能会使冻原变成一个易发火灾的环境，但这些大火形成的精确配方仍不明确。很难确定热量本身是否是主要的驱动因素，还是前一年的植物生长量、雷击频率或降雨量在决定何时何地开始火灾以及火灾规模有多大方面起到了更关键的作用。

为了理清这些复杂的相互关系，研究人员检查了从2001年到2020年二十年的数据，观察了整个冻原生物群落的火灾活动。他们将该区域划分为小的网格单元，并追踪了每年火灾释放了多少碳以及烧毁了多少土地。通过将这些火灾记录与包括温度、降雨量、风力和叶片密度在内的九种不同的环境因素进行对比，团队试图寻找最强的信号。他们使用了一种方法，将年份根据某些条件发生的频率进行分类，从而能够观察到火灾行为如何随着条件从凉爽潮湿向炎热干燥转变。这种方法有助于他们将即时天气的影响与景观本身的长期影响区分开来。

分析显示，预测冻原火灾活动最强有力的预测因子仅仅是夏季有多热。当夏季气温达到最高水平时，火灾活动激增，特别是在阿拉斯加和俄罗斯等地区。紧随温度之后的是空气的干燥程度，即大气从植物中抽走多少水分。研究发现，这两个因素——热量和大气干燥度——与烧毁的土地面积和释放的碳量都有最强的联系。虽然用于预测森林火险的标准天气指数有助于解释受烧毁面积的大小，但正是原始的夏季温度驱动了整个生物群落的总体趋势。

至关重要的是，研究表明景观的历史与当前的天气同样重要。火灾发生前一年的绿色叶片植被量是一个关键因素。当前一年有丰富的植物生长时，冻原会对热量变得更加敏感。在这些地区，炎热的夏季会导致火灾活动不成比例地大幅增加。这表明，一个温暖的年份紧接着一年的茂盛生长创造了一个“完美风暴”：额外的植物提供了更多的燃料，而热量将这些燃料晒干，使其处于易燃状态。研究还发现，闪电（为这些偏远地区提供起火所需的火星）加强了这种关系。然而，强降雨起到了制动作用，削弱了热量与火灾之间的联系，而风速则没有表现出一致且可重复的结果。

研究人员观察到，最热的夏季往往在空间分布上与火灾最剧烈的区域重叠。这意味着，随着北极持续变暖，触发这些大规模火灾的条件不仅变得更有可能发生，而且在相同的地方出现的频率也在不断增加。研究结果表明，冻原并不只是以一种稳定、线性的方式对温暖做出反应。相反，破纪录的夏季高温与前几年植被提供的燃料相结合，创造了一个反馈循环，使得火灾活动可能会发生剧烈的跳跃。随着气候向这些温度上限移动，冻原可能会经历比过去更为严重的火灾事件，而这些火灾是由热量、干燥度和留下的植被之间简单而强大的相互作用所驱动的。