火地理学

火災地理学は、過去、現在、および予測される山火事の分布を研究する学問です。山火事は、気候、植生、地形、発火源などの特定の条件下で発生するため、独自の生物地理学、つまり空間と時間のパターンを持ちます。^{[1] [2]}この用語の最も古い出版された証拠は1990年代半ばのようで、その意味は主に火災の地図作成に関連していました。 ^{[3] [4]}火災地理学の現在の理解は、火災発生、植生被覆、気候に関する地球規模のデータセットが利用可能になったことで促進され、生物地理学と火災生態学の組み合わせとして2000年代に生まれました。火災地理学は、生物学、地球物理学的環境、および火災に対する社会と文化の影響の接点にも位置付けられています。^[5]

火成地理学では、火災に対する環境制御を評価するために、生態学的地位の概念の枠組みがよく使用されます。環境要因がどのように相互作用して火災活動を促進するかを調べることで、火成地理学者は新しい条件下での予想される火災の挙動を予測できます。火成地理学の研究は、世界中のさまざまな地域で土地管理政策に貢献し、情報を提供しています。

火災地理学で使われる枠組みでは、世界中の火災の形態を制御する 3 つの基本カテゴリがあります。それは、消費可能な資源、発火、および大気の状態です。3 つの要素はそれぞれ、空間と時間によって異なり、異なる火災形態を引き起こしたり作り出したりします。火災は、これら 3 つの要素が交差した結果です。

• 消費可能資源- この用語は、山火事の燃料源として消費される植生を指します。植生の種類によって生産性、構造、可燃性が異なり、その変動によって火災の挙動や強度が異なります。
• 発火- 火災は、発火源の存在によってある程度制御されます。火災の主な発火源には、自然発生と人為的発生の 2 つがあります。これら 2 つの発生源の重要性は、地域によって異なります。
  • 自然発火：自然発火の主な形態は雷ですが、他の発火源（火山活動など）によって火災が発生することもあります。^[6]
  • 人為的発火: 人間は意図的にも意図せずにも火災を引き起こします。
• 気象条件- 気象条件によって、その地域が火災に適するかどうかが決まります。暑く、乾燥していて、風が強い場合は火災が発生しやすくなりますが、湿気があり、寒い場合は火災が発生する可能性が低くなります。

時間と空間にわたってこの枠組みを調査して定量化することで、火災地理学者はさまざまな地域や期間における火災状況の違いを調べることができます。

火災が発生するには、いくつかの変数が満たされる必要がありますが、それらはすべて自然要因と人的要因の両方の影響を受けます。各変数の空間的および時間的特性により、地球規模の火災の挙動はモデル化するのが複雑で流動的なシステムであり、気候や植生だけでは予測できません。

風速は、火災の延焼速度、つまり火災が地形を移動する速さの原動力です。風速は、季節、天候、地形、場所の土地被覆によって左右されます。風速は、人為的な気候変動や土地利用の変化による人間の活動によっても影響を受けます。^[要出典]

燃料の連続性は、燃料床における燃料粒子の分布であり、火の燃焼と延焼の持続能力に影響します。これは、地形の種類、水域の存在、季節性、および植生の種類/年齢によって影響を受けます。連続性に対する人為的影響には、人工的な燃料ブレーク (道路、消火戦術)、生息地の断片化、種の移動、および土地管理方法 (部分的な焼却、焼き畑など) が含まれます。^{[引用が必要]}

燃料負荷は、単位面積あたりの利用可能な燃料の量です。燃焼時に単位面積あたりに発生する熱エネルギーの量によって定義することもできます。自然の影響には、植生の種類/被覆、自然障害の存在（昆虫の発生、風害など）、草食動物、土壌の肥沃度、季節性などがあります。人為的影響には、放牧、伐採、抑制戦術、燃料処理（予防措置）、森林伐採や農業開発などの土地利用の変化が含まれます。^{[引用が必要]}

燃料水分は燃料に含まれる水分の量を測ったもので、燃料の乾燥重量に対するパーセントで表されます。燃料水分は風の活動、季節、先行する降雨量、相対湿度、気温、土壌水分の影響を受けます。人為的影響には人為的気候変動や土地管理活動（伐採、放牧、焼却）が含まれます。^[7]

発火は自然または人為的である可能性があります。自然発火は一般的に落雷に限られますが、火山活動やその他の原因も観察されています。人為的火災は意図的なもの（放火、燃料管理方法）または意図的でない場合があります。発火に影響を与える自然要因には、落雷、火山、季節性などがあります。人為的影響には、人口規模、土地管理、道路網、放火などがあります。^[要出典]

火災地理学者は、火災の分布を研究するためにさまざまな方法を使用します。空間全体の火災を研究するために、火災地理学者は、観測、衛星画像、火災の歴史的証拠など、さまざまな形式の火災活動の空間データを使用します。^[6]火災地理学の分野としての出現は、衛星画像の可用性と密接に関連しています。衛星データが広く利用可能になった1970年代後半以降、火災活動の季節的および地理的パターンが調査されるようになり、この分野の発展につながりました。

火災発生の観察は、火事地理学における重要なデータです。火災発生に関する情報は、過去および現在のさまざまな情報源から取得できます。過去の火災観察データは、多くの場合、年輪年代学(火災の年輪記録) またはその他の歴史的文書から得られます。現代の火災観察は、多くの場合、衛星を使用して行われます。航空画像を使用して、科学者は火災活動と焼失面積の規模を調べることができます。両方の形式の火災観察データは、火災の分布を研究するために重要です。^{[引用が必要]}

空間分布モデルは、火災と環境要因の経験的関係を説明するために火星地理学で使用されています。これらのモデルを構築して実行するために使用される統計的手法は多数あります。ほとんどのモデルは、さまざまな独立変数（この場合は地形や降水量などの空間環境勾配）と比較された火災観測のマップで構成されています。これら 2 つのコンポーネントを組み合わせると、仮説を評価したり仮定に異議を唱えたりするために使用できる火災確率の統計モデルが作成されます。使用される変数には、純一次生産性（NPP）、年間降水量、気温、土壌水分などがあります。モデルは、火災観測データが不完全または偏っている可能性のある地域全体で使用できるため、火星地理学にとって特に重要です。信頼性の高いモデルは、データや観測がほとんどない地域の状況を予測するために使用できます。^[8]

おそらく、火災地理学において最も重要かつ包括的な関係は、焼失面積と純一次生産性の関係である。^{[7] [9]}

純一次生産性が低い場所では、火が燃えるために必要な火災変数が存在しません。たとえば、砂漠は乾燥した気候のため NPP が非常に低く、火を維持するのに十分な燃料が蓄積されません。^{[引用が必要]}

一方、純一次生産性が非常に高い地域は、一般的に湿潤な熱帯気候のパターンによって制約を受けます。これは、一次生産性が非常に高いものの、燃料を乾燥させるのに必要な気象条件が存在しない 熱帯雨林などの場所で見られます。

火災が頻繁に発生するのは、純一次生産性が中程度で、季節的に燃料負荷が持続する気候の地域です。熱帯サバンナは、こうした条件の明確な例です。熱帯サバンナでは、暑く湿った生育期の後に乾燥期が続き、燃料が乾燥して火災の着火源となります。これらのサバンナは、地球上で最も広範囲に広がる可燃性環境です。^[要出典]

NPP と焼失面積の関係の例は米国西部に見られます。米国西部では、NPP の高い密集した針葉樹林では林分が入れ替わる火災はまれですが、乾燥した松林とチャパラル低木地帯では平均して 10 年間隔で火災が発生し、ステップ低木地帯では少なくとも歴史的に数十年またはそれ以上の間隔で火災が発生しています。

密林（熱帯雨林など）では、土地利用の変化や森林伐採により、森林の樹冠が開き、湿度や表面燃料の水分が減少し、雷が少ない乾期に点火が集中することで、山火事のリスクが急激に高まります。これは、アマゾン川流域やインドネシアで明確に実証されています。大規模な森林伐採と土地利用の変化により、広大な熱帯雨林の景観が変わり、火災が発生しやすくなっています。^[10]熱帯雨林では、森林の喪失、断片化、火災の間の正のフィードバックループにより、火災が発生しやすい条件が整い、火災の発生頻度がはるかに高くなっています。大規模な森林伐採により、アマゾンの降雨量は最大20％減少すると推定されています。^[11]

侵入種は燃料の種類や燃料量の変化に劇的な影響を及ぼし、それによって火災の量を増減させる可能性もあります。

火災地理学は、火災が発生しやすい地域での開発活動や景観管理の情報提供にも役立っています。郊外や近隣地域が、頻繁にまたは激しく火災が発生する傾向がある地域（カリフォルニア州の一部など）に拡大するということは、住宅所有者が自分の地域で山火事が広がったり発生したりするリスクが高まっていることを意味します。火災地理学は、土地所有者やコミュニティを教育または情報提供するために、火災危険マップを作成するために使用できます。これらのマップは、どの地域が最も激しく火災が発生しやすいかを示します。土地所有者と開発者は、その情報を使用して、避難戦略を計画するか、特定の地域での建築を避けることができます。火災リスクを軽減できる他のポリシーもあります。植生管理と耐火建築材料（木材の代わりに金属など）は、火災で家を失うリスクを軽減するのに役立ちます。^[12]

火星地理学の手法による火災分布のモデル化は、土地管理に役立ちます。火災分布モデルは、実際の土地管理手法を評価するために使用され、特定の手法（燃料処理や除去など）が効果的に機能しているか、予測どおりに機能しているかを判断するために使用できます。その一例は、カリフォルニア州北部セントラルバレーです。この地域では農業により1世紀以上にわたって火災が抑制されてきましたが、空間分布モデルは、過去に火災がより頻繁に発生していた可能性があることを示しています。火災抑制により、この地域の火災の自然頻度が変化した（したがって、おそらく景観も変化した）ことを知ることで、土地管理者、地主、政策立案者は、自然回復の継続的な取り組みに情報を提供できます。^[8]

ある地域の火災の歴史を再構築することは、その地域の気候条件や生態系を判断するのに非常に役立ちます。過去の火災レジームに関する知識は、地球化学、年輪分析、木炭、文書、考古学から得られます。^[13]各データソースには、長所と短所があります。古生態学の目的では、湖と土壌のコアサンプルから採取した木炭データは、数千年前に遡る情報を提供し、火災レジームと植生および気候の関係に基づいた正確な気候再構築を可能にします。^[14]木炭は、まずコアサンプルの堆積物から抽出または洗浄する必要があります。次に、それを皿の上に置いて顕微鏡で数えます。堆積層の木炭の数がグラフにプロットされ、火災がいつ、どの程度の強度で発生したかが示されます。最も多くの木炭が見つかる最高峰は、より激しい火災に対応します。気候要因と存在する植生の種類により、異なるエコシステムが火災の影響を受けやすくなります。火災と存在する植生との関係は、発見された木炭の量と種類に基づいて、当時の気候について推測するために使用されます。異なる種類の植生は異なる種類の木炭を残します。古生態学者の仕事は、存在する木炭の量と種類を数えて決定することです。^[15]これらの数は、後で他のデータソースと組み合わせて研究および分析されます。これにより、火災を遠い過去の気候の再構築のプロキシとして使用できます。火災の影響は、強熱減量などのプロセスを使用して確認できます。土壌の化学分析により、火災の結果としてのミネラルと炭素の割合の変化が決定されます。履歴データから、火災の発生源または原因が明らかになる場合があります。花粉データは、火災前後に存在した植物種に関する情報を提供します。火災によって引き起こされた土壌の磁性に対する感受性は、記録された歴史に先立つ火災レジームの特徴を明らかにし、 ^[16]土壌形成時の火災レジームに関する洞察を提供します。これらのプロキシはすべて、研究対象地域の生態系の構築に役立ちます。

火は40万年から30万年前の間に多くのホミニナ集団にとって日常的な技術となり、人類は数十万年にわたって火と関わりを持ってきました。人類は発火源を提供するだけでなく、さまざまな方法で火地理学の枠組みに影響を与えています。私たちの行動や行動は植生や気候を変え、雷の発火を抑制し、火災レジームに大きな影響を与える可能性があります。^[17]

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