积雪作为高纬度/高海拔生态系统的重要组成部分，在生物地球物理和生物地球化学过程中扮演着重要角色。气候变化引起的融雪开始时间的变化通过调控一系列生物地球物理和生物地球化学过程，影响植被动态和气候条件，从而调节融雪后的火灾动态。然而，融雪开始时间的变化对融雪后火灾的影响及潜在机制尚不清晰。2025年10月16日，北京师范大学地表过程与水土风沙灾害风险防控全国重点实验室何斌教授研究小组与合作者在Earth’s Future杂志在线发表了题为“The Critical Role of Snowmelt Onset-Driven Vapor Pressure Deficit Variations in Wildfire Dynamics of Northern Latitudes”的研究论文，解析了融雪开始时间对融雪后火灾动态的调控机制及其潜在驱动路径。该论文第一完成单位为地表过程与水土风沙灾害风险防控全国重点实验室。第一作者是北京师范大学地理科学学部已2025届博士研究生徐红涛（现为浙江师范大学校聘教授），通讯作者为何斌教授。论文主要合作者包括瑞典查尔姆斯理工大学Hans W. Chen博士，清华大学陈德亮院士、北京师范大学效存德教授和付永硕教授、美国新罕布什尔大学肖劲峰教授和北京大学袁文平教授等。该研究得到了国家自然科学基金项目、地表过程与资源生态国家重点实验室和瑞典国家战略研究计划基金的支持。

该研究首先基于ERA5 Land和GLDA-2.2提供的雪水当量数据以及美国国家冰雪数据中心提供的亮度温度数据，分别提取了北半球中高纬度地区融雪开始时间，并分析了其近20年间的时空变化规律。然后结合MODIS数据提供的火灾次数和燃烧面积数据，采用偏相关分析和结构方程模型分析融雪开始时间对融雪后火灾动态影响的可能中间过程，并量化各中间过程的作用强度。最后，通过对比融雪开始时间较早和较晚的区域，阐明融雪开始时间影响融雪后火灾动态的潜在机制。

研究表明，近20年间，北半球中高纬度地区，融雪开始时间以每十年1.6天的速率显著提前。从空间分布来看，78.1%的区域融雪开始时间呈提前趋势，显著提前的区域主要集中在俄罗斯中部和阿拉斯加北部（图1）。相反，约21.9%的区域融雪开始时间呈推迟趋势，显著推迟的区域主要分布在加拿大东南部和俄罗斯远东西部（图1）。融雪后自然植被覆盖区域的燃烧面积和火灾次数均未呈现明显变化趋势，但其分别对全年燃烧面积和火灾次数的贡献度呈显著增加趋势（图1）。

图1 基于ERA5 Land SWE提取的融雪开始时间时空变化格局，以及融雪后火灾次数和燃烧面积的变化。

通过融合相关分析与结构方程模型等多元统计方法，研究表明融雪开始时间提前通过增加融雪后的VPD、CWD和BUI，为火灾发生创造了有利条件，促进了融雪后的火灾次数增加和燃烧面积增大。路径分析结果进表明，在这一过程中，VPD是融雪开始时间提前对融雪后燃烧面积和火灾次数促进作用的关键因素。VPD在约51%的区域发挥了主导作用，贡献了促进作用的57%左右。相比之下，CWD和BUI对融雪开始时间提前促进融雪后燃烧面积和火灾次数的主导作用次之，且两者的影响强度相近，其贡献度约为VPD的一半（图2-3）。

图2 基于ERA5 Land SWE提取的融雪开始时间通过三个中间过程对融雪后火灾次数（FE）和燃烧面积（BA）产生影响的标准化路径系数的空间分布格局。

图3 基于ERA5 Land SWE提取的融雪开始时间通过三个中间过程对融雪后火灾次数（FE）和燃烧面积（BA）产生影响的主导因素的空间分布格局和统计概况。

进一步的机制分析表明，积雪提前消融导致春季植被提前返青和水分过早消耗，从而加剧了植物水分亏缺。水分亏缺的加剧限制了蒸发冷却作用，增加了感热通量，进一步抬升了局地气温，从而增加了VPD。为应对大气干燥度的增加和水分亏缺的加剧，植被通过调整生长策略，将更多营养物质分配给年轻的组织和器官，同时限制年老叶片的资源消耗并诱导其衰老和脱落，最终以凋落物的形式增加了可燃物累积，从而显著提升了融雪后的火灾风险（图４）。

图4 融雪开始时间提前促进融雪后火灾的机制示意图。

本研究取得的结论对于野火风险评估、提高北半球中高纬度地区当前和未来气候变化影响地区的野火模拟和预测精度具有重要意义。

何斌教授团队主要从事气候变化与陆地碳循环研究，近年来在陆地碳循环的气候驱动机制方面取得系列进展，成果相继发表在Nature Climate Change，Nature Geoscience，Science Advances，Nature Communications，National Science Review，Geophysical Research Letters、Earth’s Future等期刊，产生广泛影响。

徐红涛博士，浙江师范大学校聘教授，于2025年6月毕业于北京师范大学地理科学学部全球环境变化专业，同年8月加入浙江师范大学。目前主要关注火灾与全球变化响应机理；遥感信息提取等相关研究。以第一作者在Nature Geoscience、Earth’s Future、Journal of Remote Sensing、JGR-Biogeosciences等国内外主流期刊发表学术论文9篇。曾获评2024年第一季度“Wiley威力中国开放科学高贡献作者”称号、第十六届“周廷儒奖学金”等多项荣誉。

论文链接：https://doi.org/10.1029/2025EF006367