複雜難理的燎原森林大火

複雜難理的燎原森林大火
知識通訊評論第120期

近年來美國西部的森林大火更加頻繁、也更為熾烈、這與氣候變化等因素有關，也與過去勤於撲滅森林大火的人為因素相關。面對未來在氣候環境生態方面的不確定性、如何才是森林最合宜的生態、確實是棘手的難題。

二〇一一年六月二十六日星期日午後不久，強風吹倒了新墨西哥州北部傑梅茲山區的一棵白楊樹，壓在電纜線上。那一年天氣乾得很，當週氣溫又比平常高很多，結果電纜線走火引發大火，陣陣強風將火焰帶到附近濃密的樅樹跟松樹林。

在不到一小時內，待在距離聖塔菲五十五公里遠的家裡的生態學家艾倫（Craig Allen），從一封美國林務局火災控管經理寄來的電子郵件裡，得知這場大火。「我希望各位能把這場大火撲滅，」他回信寫道，「我們可不需要在傑梅茲山區再來一場森林大火。」

然而艾倫已經可以望見西邊竄起一道灰色的濃煙。到了隔天清晨，拉斯孔恰斯地區的這場大火已經燒掉一萬七千五百公頃的森林，相當於每三秒鐘就燒掉一公頃。五天後燒掉的面積增加到四萬兩千公頃，成為新墨西哥州史上最嚴重的森林大火。等到幾週後這場大火控制下來時，已經有超過六萬公頃的森林跟灌木林被燒掉，很多地方被燒得相當徹底，除了燒焦的樹幹跟塵土以外，什麼也沒留下。

對於在新墨西哥州洛斯阿拉摩斯美國地質調查局服務，研究傑梅茲山區森林三十多年的艾倫來說，發生森林大火並非意料之外的事，但是火勢蔓延的速度跟強度卻讓他始料未及。後來艾倫跟其他幾位森林科學家巡視燒燬的地區，都嚇得無言以對。從可以追溯到一六○○年的年輪火燒痕跡研判，被大火燒得精光的森林面積，使得先前幾次森林大火相形失色。艾倫說這次大火可能讓森林永遠都無法復元。

只剩焦土的森林不會留下樹木種子，不但土壤裡的營養物燒光，還會增加走山的可能性。

美國整個西部每年被大火燒掉的森林面積，過去數十年內明顯增加（詳見《烈焰愈熾》），科學家把這股趨勢歸咎於氣候暖化和乾燥，以及近一個世紀來對野火的抑制與其他的人類活動。艾倫指出在森林大火與氣候變遷交相運作之下，會將生態系統帶入新的境地，而且不只是美國西部，全世界各地皆然。就拿傑梅茲地區為例，這會使當地的黃松森林轉變成灌木林。「我們長久以來所認識的森林，正在逐漸消失當中，」艾倫說，「我們現在前途未卜，還不知道事情會變得怎樣。」

一片死寂

在拉斯孔恰斯地區發生大火十三個月後，一個晴朗的季夏日子，艾倫沿著火場南部邊緣，剛好就在班德利爾國家紀念碑外側的一處河谷漫步，這裡有錯綜複雜的峽谷，藏著許多哥倫布發現新大陸之前，建築在懸崖上的住所。除了少數灌木跟野草以外，半山腰上許多原先長有松樹跟樅樹的地方，如今棕禿禿的一片，空無一物。燒焦的鱷魚杜松樹幹，原本是可以活個好幾百年的崢嶸老木，現在卻像扭曲的手一樣斜插在地上。樹蔭只不過是個虛無縹緲的希望，地貌一片寂然，只有幾隻獵鷹在頭上盤旋。艾倫很高興還能在地上看到一些螞蟻。

這裡看起來就像死亡谷一樣乾瘠，但其實不然。這片山區一般來說，每年會降下四十公分的雨量，這在大體上氣候乾旱的美國西南部來說算很多了，理論上已經足以使森林再生，至少過去就是如此。由於森林大火燒得並不平均，通常會留下一些倖存的樹木，提供一些種子給燒掉的地區，讓森林得以再生。

然而過去一個世紀以來，推行迅速撲滅森林大火的政策，使得美國西部許多森林長出矮林跟細小的年輕樹木，因此火一燒起來就容易燒得更旺，而不像以前那樣一塊一塊區域地燒。這十年來美國西南部的嚴重乾旱，也使得樹木健康不如往昔，更容易受到甲蟲類的侵襲，導致超過一百萬公頃的杜松相繼凋萎。許多死掉的樹木依然佇立那裡充當天梯燃料，把相對來說溫度不高的地面火災，轉變成在樹頭上跳來跳去，一發不可收拾的燎原大火。

「最讓人擔心的不是這些大火燒燬的區域面積大小，而是這些死掉的樹木一塊塊連接起來的規模大小。」艾倫說。

像拉斯孔恰斯大火的這種森林火災，不會留下什麼樹木種子，會把土壤裡的營養物燒光，還會增加走山的可能性。大火過後，任何一種植物都有可能努力生根成長，然而儘管樹木跟灌木確實會重新生長，該地區上升的溫度以及更加頻繁的乾旱期，對於抗熱抗旱的物種比較有利。洛斯阿拉摩斯國家實驗室的威廉斯（Park Williams）等人觀察當地樹木年輪，藉此評估乾旱對於美國西南部森林的影響程度如何，他們預測氣溫升高的程度，倘若跟氣候變遷模型預測的一樣的話，樹木在二十一世紀前半段面臨的乾旱壓力，會比它們過去一千年內所經歷過的更為嚴重，這也許會造成當地生態系統轉變。

在蒙大拿州冰河國家公園的高山，大火跟暖化的氣候可能對新型態的森林有利，也可能帶來弊害。.

在傑梅茲山區的某些地方，這種轉變似乎已經開始發生了。一九九六年的多姆地區大火，燒掉該山區將近七千公頃的森林，留下一塊塊死掉的樹木區，艾倫等人說當時這些樹木看起來出奇地高大。一叢一叢主要由矮橡樹構成的茂密植物，在大火燒過的地區冒出來，圍繞著倖存的黃松等針葉樹形成的小島生長。去年拉斯孔恰斯大火肆虐這其中一些區域時，這些矮橡樹燒得火快，幾乎把所有在多姆大火中倖存下來的針葉樹全燒光了。

由於灌木比樹木更能適應溫暖乾燥的生長環境，艾倫預測灌木重新生長的塊狀面積，甚至會比原來的更大，最終將主宰該地區整個地貌，並建立起一個森林大火更為猛烈，發生次數更頻繁，目前在加州海岸以及其它地中海類型生態系統比較常見的模式。艾倫在徒步訪察燒燬地區時，轉頭對今年夏天到聖塔菲訪問，來自西班牙格拉為那達大學的生態學家古提耶瑞茲（Jorge Castro Gutiérrez）說，「我們這裡正逐漸變成你非常熟悉的那種樣子。」

新常態

在全美西部各地，科學家都見到森林大火與氣候變遷結合起來，形成一種「新常態」的徵兆。科羅拉多州史上規模最大的森林大火，燒燬丹佛西南方五萬六千公頃的森林，十年後當地中央還是有一塊兩萬公頃的地方沒有復元，因為被另一場熾熱的樹冠大火燒燬了。只有美國林務局重新種植的幾千公頃森林，看起來還像是原先一片青鬱的黃松林。

位於科羅拉多州柯林斯堡的非營利組織「落磯山年輪研究」主任，森林生態學家布朗（Peter Brown）表示，如果林務局沒有重新把黃松種回去，這裡就會是一片草原跟灌木林，也許接下來幾百年都會是這樣子。他從年輪分析得知，即使是十九世紀的樹冠大火所留下的小面積焦土，也不會回復成森林，所以對於二〇〇二年燒個精光的那些土地，他並不抱什麼指望。

在夏天變得愈來愈暖和乾燥，永凍層開始融化的阿拉斯加內陸地區，森林大火愈來愈頻繁，大火季節也愈拖愈長。大火燒得更加深入土壤，改變其化學成份。這些轉變對於更能適應燒過的土壤以及頻繁大火的落葉樹種再生比較有利，可能會打破研究者所謂該區域黑雲杉森林的「遺產之鎖」（legacy lock）。

索諾蘭沙漠。如今著火的仙人掌愈來愈像是家常便飯，而外來種野草則隨著燎原之火熄滅後散佈開來。

類似的機制也在美國西部的大盆地跟索諾蘭沙漠（Sonoran Deserts）產生作用，當地的外來種野草在野火燎原之後迅速重生，形成一條可充當迅速燃燒燃料的植被地毯，使未來更有可能發生大火。在亞利桑那州南部的巨大仙人掌森林，野火以前只是偶發事件，如今著火的仙人掌愈來愈像是家常便飯，而像野牛草之類的外來種便散佈開來。

在蒙大拿州冰河國家公園的高山，大火跟暖化的氣候可能對新型態的森林有利，但也有可能讓山上根本長不出森林。美國林務局蒙大拿州米蘇拉市火災科學實驗室的洛蔓（Rachel Loehman）和她的同事，去年利用一個生態系統過程模型，模擬大火、氣候與植被之間的互動關係，藉以評估冰河國家公園的前景，結果顯示氣候變遷加上火災頻傳，會導致西部白松在該地區散佈開來；這種樹種在當地原本很常見，但是後來經過砍伐，加上抑制野火的政策，對於西部紅杉、西部鐵杉等耐蔭樹種成長比較有利。然而隨著落磯山區氣溫升高，西部白松會變得容易受到白松銹病跟甲蟲侵襲。洛蔓說倘若西部白松因病而枯，冰河國家公園可能就沒什麼森林可言了。

為了使公園裡的森林不至於消失，洛蔓等人建議當地有關當局繼續進行小型的「處方式」燒林作業，藉此限制未來發生大火的規模。她也支持持續研發、種植在遺傳上能夠抵抗銹病的樹種。

今年八月艾倫在美國參議院能源與天然資源委員會作證時，強調了美國西部森林所面臨的這些威脅。他說以最近森林凋死的情況以及未來預測來看，許多森林都快要到生死存亡的臨界點了。「如果美國西南部將迅速暖化的氣候預測正確的話，那麼到了二十一世紀中葉，我們今日所熟知的西南部森林將會大量死亡，預料將會有新的物種入主當地。」

「我們熟知已久的森林正在消逝當中。」

美國西部森林凋死的狀況，與世界其他地區正在發生的生態轉變類似。艾倫與來自世界各地的十九位同行，在二○一○年發現經過正式發表的森林凋死報告，與一九八五年之後明顯增加的乾旱情況有關，影響所及從哥斯大黎加的熱帶雨林，澳洲的相思樹林，到中國華中地區的松樹林，都不能倖免。他們還發現沒有任何一種森林或氣候區域能夠不受影響。艾倫與澳洲、歐洲與北美的同行合作，想要找出各種樹種的生理限制，這將有助於預測未來森林的凋死狀況，以及全世界容易發生森林大火區域可能產生的轉變。「我們其實並不知道到底怎麼會弄死一棵樹。」艾倫說。

森林大火更加頻繁熾烈，不僅與氣候變遷有關，也與勤於撲滅大火的人為因素相關。

修補森林

美國地質調查局加州三河市紅杉與國王峽谷田野研究站的生態學家史蒂芬生（Nathan Stephenson）表示，森林管理人員或許能試著降低某些森林轉變的速度，甚至遏止其發生，藉此保護生物多樣性、碳積存、或是某種有象徵性的物種，他自己就在研究紅杉這種有象徵性的樹種。不過這種得在變得太熱或太乾燥的棲息地灌溉種子的干涉工作，不但往往所費不貲，還得持續不斷地做下去。

史蒂芬生說，森林管理人員某些時候會決定讓森林轉變。「不過最糟的情況是一陣兵荒馬亂之後，植被整個被消滅殆盡，造成土壤侵蝕，營養素流失，」他說，「倘若我們能找到一些方法緩和森林轉換的過程，情況就會好得多。」

其中一種做法就是讓大火不要燒得那麼快、那麼熾熱。美國林務局這十年來一直都在「處理」它下面的一些林場，選擇性地砍掉一些樹，預先放火燒掉一部份；這樣做不是為了要預防所有的大火，而是要減低發生大型嚴重火燒林的風險。也包括傑梅茲山區在內的新墨西哥州聖塔菲國家森林，其管理人員如今打算對四萬五千公頃的森林進行處理。預先火燒林專家阿姆斯壯（William Armstrong）說，「我們學到的經驗之一，就是如果這套得管用，處理的森林面積就要夠大。」他說這意味著放火燒掉的森林面積，可不是只有幾百公頃，而是成千上萬公頃。

儘管艾倫等科學家不斷呼籲採取行動，大多數的處理計畫卻達不到這種規模。資金跟人力往往十分欠缺，而能夠既快速又經濟地處理大片森林面積的唯一辦法，就是預先放火燒林，這個策略通常會遭到民眾反對。「我們都很清楚箇中的知識道理所在，」阿姆斯壯說，「我們也非常清楚地了解到，有很多事情是我們沒辦法放手去做的。」

如果大型的嚴重大火不斷發生，有些森林管理人員可能會選擇讓加速進行地貌轉換，而不是試圖減緩。奧勒岡州普林威爾市美國林務局西部原野環境威脅評估中心主任顧兒琦（Nancy Grulke）表示，大火燒掉加州洛杉磯附近山區的低海拔針葉林，造成了走山災，她建議森林管理人員不要把針葉林種回去，而是選擇種植橡樹等比較能適應未來更暖和乾燥氣候的樹種。

考量到未來數十年內，氣候變遷、蟲害爆發以及其他壓力，對於森林的影響有其不確定性，艾倫認為有必要在大火過後種植多種植物，藉此均攤風險。他建議打造一座「通往未來的橋樑」，把一些原生樹種跟來自低海拔或溫暖山坡的樹種混合在一起，這樣即使情況有變，也能適應良好。

對於傑梅茲山區的劇變感到難過的艾倫說，這套做法能夠使得生態系統更加有彈性，但卻無法讓森林回復到往昔。在那一段漫長、乾燥又熱得要命的拉斯孔恰斯火場巡禮尾聲，艾倫巡視了光禿禿的半山腰，回憶一年前這裡是怎生光景：林鬱蔥蔥，涼爽又充滿生機。「對於很多在這裡工作那麼久的人來說，這感覺就像是輸透透了。」