研究，是特别节目的一部分探索人类与自然耦合系统中的反馈

研究容易发生火灾的森林景观作为人类和自然系统的耦合

• 摘要
• 简介
• 适应挑战与机遇
  • 异构性和系统复杂性:世界的碰撞
  • 复杂学习环境中的反馈
  • 外部驱动程序
  • 社交网络的潜在作用
• 易发生火灾的景观案例研究
  • 生态和社会景观的异质性
  • 反馈和演员学习
  • 外部驱动程序
  • 促进适应和恢复力的因素
  • 走向一个基于代理的模型
  • 与利益相关者和研究成果的互动
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

在易发生火灾的景观中，耦合的人类与自然系统(CHANS)或社会-生态系统的特征是依赖火灾的自然系统与附近的农村和城市人类社区之间的复杂相互作用，在这些地区，野火被视为不可取的。易发生火灾的景观在全球范围内广泛存在，并产生了许多有价值的生态系统服务，包括木材纤维、燃料、娱乐、碳排放的调节和生物多样性(Noss et al. 2006, Bowman et al. 2009)。在世界上许多地方，这类景观通常不完全被定义为荒地-城市界面(WUI)，这是一个狭窄的过渡区域，介于无人居住的适应火灾的景观和人口稠密的地区之间，这些地区因野火而失去家园和生命的风险更高。然而，易发生火灾的景观的生态和社会经济动态的空间范围不仅限于WUI，还包括WUI所嵌入的全部荒地(Pyne 2008)。

易发生火灾的景观展现了CHANS的许多基本特征(Liu et al. 2007)。其中的核心是可能滞后于时间和空间的复杂性和反馈，以及可能产生意想不到的后果或意外的政策(例如，20世纪野火抑制政策的影响;Chapin et al. 2003)。复杂性可以用不同的方式定义;我们将其定义为总体复杂性，即子系统的不同集合，子系统之间的相互作用会产生多重均衡、不可预测性和偶然性效应(Manson 2001, Pickett et al. 2005)。社会-生态反馈是与CHANS相关的生态系统服务的复杂性和可持续性的重要驱动因素。例如，旨在降低短期风险(如灭火)的行动可以产生积极的反馈，从而导致高严重野火的长期损失风险上升。这和其他对易发生火灾的生态系统的不良反应催化了不稳定的(正)反馈(Pyne 2010, Lindenmayer等人2011,Perry等人2012)。然而，在制度的调节下，学习和适应可以产生稳定的反馈(例如，Lambin et al. 2001)。易发生火灾的景观也是一种自然灾害系统，其中应用了风险和风险管理的概念，但在CHANS文献中很少受到关注(McCaffery 2004，但参见Turner等人2003)。

在这里，我们开发了一个概念框架来理解和研究易燃景观CHANS，并以俄勒冈州中南部的一个景观为例进行说明。虽然通过全球尺度和历史研究已经概述了易发生火灾的生态系统的社会-生态维度的概念框架(Bowman等人2011年，O’connor等人2011年)，但我们还没有发现使用包括社会子系统的强有力处理的CHANS方法来描述当代易发生火灾的景观。这些概念模型是识别信息差距和建立模拟模型以探索景观尺度上的系统行为的重要第一步。连接植被动态、管理活动、气候和火灾行为的景观模型已经开发出来(O’connor et al. 2011)，但考虑到人类决策和景观对人类系统的反馈的更全面开发的概念和模拟模型却不太常见(但参见Millington et al. 2008)。我们的第一个目标是通过chan的镜头，确定人类在火灾易发地区适应的一些主要挑战。我们的第二个目标是利用俄勒冈州的一个景观来确定这些社会-生态系统的概念和模拟模型发展中必须表征的组成部分和相互作用。

适应挑战与机遇

与CHANS相关的知识和理论正在迅速发展，但CHANS建模的实践还远远不够成熟(Liu et al. 2007)。理论的核心元素植根于复杂性的概念，这挑战了传统的稳定性和可预测性的概念，而传统的稳定性和可预测性是过去生态、经济和社会理论的基础(Scoones 1999, Manson 2001)。相反，复杂性理论是基于多重平衡、不可预测性和偶然性的假设，这些想法与后现代世界的概念相融合，但在现实世界的政策和管理环境中应用具有挑战性。生态科学和社会科学的结合是发展一门成熟的CHANS科学的核心;然而，整合经常缺乏(Jacobson and Duff 1998, Scoones 1999)。我们试图采取一种平衡的观点，这需要对社会科学的更多关注，而不是火灾易发景观的典型研究。

建立更全面的易发生火灾的CHANS或社会-生态系统模型的主要原因之一是提高社会-生态恢复力和适应策略。历史表明，消防政策会导致意外和适应性不良行为(例如，灭火效应)。我们认为，通过整合生态科学和社会科学来更好地理解易发生火灾的景观，将减少意外发生的可能性，提高对系统行为和相互作用的理解，并导致更有效的政策和实践。

接下来，我们将概述在这些社会-生态系统的核心中，适应和更好的政策面临的三个主要挑战。这些挑战并非包涵一切，但确实符合所有CHANS共有的三个主要特征:异质性、反馈和规模效应(Pickett et al. 2005, Liu et al. 2007)。它们也与CHANS的其他概念密切相关，包括具有阈值、时间滞后、弹性和意外的非线性动力学。然后，我们讨论了社会景观，即机构和人的异质互动网络，如何促进适应性政策和行为。

异构性和系统复杂性:世界的碰撞

理解和促进火灾易发地区适应性的第一个主要挑战来自于一个依赖于偶发性破坏和再生的自然系统和一个偏好结构稳定性、社会经济动态可预测性和人类生命保护的人类系统的并置。尽管这一挑战对任何遭受洪水或地震等自然灾害的chan来说都是普遍的，但易发生火灾的景观有一些独特的特点。例如，虽然人类活动会对许多气候或地质灾害产生影响，但在易发生火灾的景观中，植被管理、野火抑制和火灾点燃等人类活动会对灾害本身的频率和严重程度产生直接和间接的影响(O’connor et al. 2011)。易发生火灾的景观的一个基本特征，即它们的野性，不仅使它们容易发生野火，而且也是它们对人类的强烈吸引力的一部分，因为人类生活在其中，可能会把自己置于危险之中。由于人类管理这些景观的不同目标、行为和政策，自然和人类子系统并置导致了重大的复杂性。

在易发生火灾的荒地地区，维持物种和生态系统的努力是基于维持火灾的状态和过程(Spies et al. 2012)。许多植物、动物和生态过程(如场地生产力和养分循环)都依赖于火灾的具体情况，其特征包括火灾的严重程度、规模、时间和地点。然而，火灾易发地区的荒地部分常常受到人类活动的影响。人类活动对易发生火灾的生态系统产生了多种影响(McWethy et al. 2013)。例如，在20世纪，放牧和野火抑制将火灾排除在许多易发生火灾的地区，改变了依赖火灾的过程和物种的演化路和栖息地(Keane et al. 2002, Hessburg和Agee 2003, Marlon et al. 2012)。由于燃料的积累和气候的变化，过去的野火抑制活动现在可能导致某些植被类型的火灾面积和强度的增加(Miller et al. 2009)。然而，这种反馈并不适用于所有的森林类型(Schoennagel et al. 2004)，这使得我们了解社会-生态相互作用如何在不同的地区和景观中变化非常重要。我们确实知道，火灾在美国西部(Westerling et al. 2006)和澳大利亚东南部(Lindenmayer et al. 2012)等地区再次增加，带来了各种生态后果，包括关键栖息地的丧失(例如，大型古树和茂密的古老森林可以支持濒危物种，如北方斑点猫头鹰[[endaily]]])。思occidentalis caurina)及水质恶化。野火还恢复了依赖火的野生动物群落，并创造了栖息地多样性(Keane和Karau, 2010)。媒体使用诸如“灾难性”这样的术语来描述野火，可能会影响社会对火灾结果的看法，尽管大多数野火都有可取和不可取的生态影响(Keane et al. 2008)。在其他更高产的生态系统中，火灾较少发生，而且气候比燃料有限，灭火活动和燃料处理可能对火灾行为没有太大影响(Littel et al. 2009, McWethy et al. 2013)。

对于试图管理植被、火灾和风险以实现多重目标的土地管理机构来说，野火的可变和时间滞后效应是一个重大挑战。在人的方面，野火的作用和观点可能是完全不同的。人类社会的稳定和持续增长往往是一个理想的条件。破坏财产和有价值的自然资源的干扰一般不被认为是促进稳定和可持续的社会-生态系统的积极因素。然而，尽管自然灾害可以对物质资本产生负面影响，但它们可以在国家规模上对人力资本和整体经济生产率产生积极影响(Skidmore和Toya, 2002)。人类社会对发生或可能发生的干扰事件的反应涉及到人类系统的恢复力和脆弱性的概念。

虽然恢复力被定义为自然群落或生态系统维持、恢复或适应干扰的能力或能力，但这些概念在自然和人类系统中如何运作存在差异(Adger 2000)。通常，生态学家认为自然系统的恢复力是在某些理想范围内(不一定是历史范围内)维持本地物种、群落、生态系统过程和干扰制度。自然系统向非本土物种转移或在干扰状态下发生重大变化，通常被认为没有生态恢复能力。一般来说，生态系统通过群落变化和自然选择具有很强的适应能力，但自然过程可能比人类系统慢，可能跟不上快速变化的条件(Folke 2006)。

正如生态学家认为恢复力取决于生态条件和过程的多样性，社会科学家假设知识、技能和机构的多样性可以帮助人类社区从环境变化中恢复并适应环境变化(Adger 2000, 2003, Janssen et al. 2006)。此外，社会组织整合特征的存在，如规范和网络，使人们能够学习、存储知识和经验，并从事创造性的、灵活的决策和解决问题的能力，这对社会应对问题和从干扰中恢复的能力很重要(Adger 2000, Pelling和High 2005)。例如，在WUI中，使用防火结构，在火灾损失后重建，可以反映适应能力。在更广泛的层面上，社区或人口变化可被视为人类社区适应新的经济和社会环境的复原力的衡量标准。城市人口和游憩者进入以资源开采为基础的经济和社区地区，可以被视为人类社区如何适应新的经济现实，以及经济多样化如何在面对变化时维持人类社区的一个例子。然而，关于新社区与森林的关系，以及从以商品为基础的森林经济向以休闲为基础的经济或其他经济的转变是否会导致或多或少的可持续火灾易发景观的问题仍然存在(Abrams et al. 2012)。

复杂学习环境中的反馈

在容易发生火灾的景观中，理解、建模和发展适应性行为的第二个主要挑战是自然和人类系统之间的反馈。人类活动对火灾行为的一级效应，包括燃料处理、放牧和火灾抑制，是比较知名的(Hessburg和Agee 2003, Agee和Skinner 2005)。不太为人所知的是，包括机构和土地所有者在内的人类决策者如何应对自然系统的持续变化，包括火灾危险(例如，高燃料负荷)、火灾发生、火灾影响(收益或损失)和火灾排除的影响。从概念上讲，环境中的个人和实体所做的决定反映了他们从特定行动中获得的回报(或效用)的价值。例如，在一个社区内，人们对野火经历的反应可能会有很大的变化，并影响随后的缓解决策(McGee等人，2009年，Eriksen和Prior 2011年)。生活在自己土地上的森林所有者比不在自己土地上的所有者更有可能减少有害燃料(Fischer 2011)。采伐木材的个人或公司可以从木材销售中获得收入奖励(例如，Joshi和Arano 2009)。相反，如果房主拥有一片以舒适为价值的森林地块，那么如果不采伐木材或减少火灾风险，就会获得风景优美的奖励(例如，Nelson et al. 2005)。对于政府实体而言，可以在立法者和行政人员制定的政策中规定具体奖励的价值(例如，木材采伐的收入、避免火灾对私人财产的损害)。就私营公司而言，薪酬的价值可由董事会或公司拥有人订明; individual landowners determine their own values placed on rewards. Complexity is created as variability in experience and completed actions yields secondary responses in the landscape and creates other feedbacks. Those feedbacks, along with uncertainties related to both outcomes and other decision-making factors, can lead to surprises or cumulative effects that are hard to see until some threshold is crossed.

对于任何一个容易发生火灾的地区，具有破坏性的野火通常都是罕见的事件。例如，在许多容易发生火灾的森林景观中，高度严重的野火可能平均每20-100年才会在某一特定地点发生一次。在这样的景观中生活或重建的大多数人永远不会亲身经历一般年度点概率≤0.05的野火事件的损失或威胁。因此，对于大多数人们可能采取的减少火灾风险的行动，如修改建筑材料或植物燃料，可能没有机会了解具体行动的效果如何。因此，“减少燃料的安全效益只有在野火真的来临的时候才会实现，所以奖励很少，失误很少受到惩罚”(Daniel 2008:115)。在野火风险文献中，这一问题常被称为“野火缓解悖论”(斯蒂尔曼和伯克2007年)，而人类行为与自然反应之间的时间滞后加剧了这一问题。另一个问题是燃料处理行动和灭火并不总是减少火灾行为。人类活动的有效性还取决于森林类型、治疗开始的时间和天气(Schoennagel et al. 2004)。

如果社会和生态系统的空间和时间尺度不一致，学习将会很困难(Cumming et al. 2006)。与其他农村地区类似，美国西部易发生火灾地区的人类系统正在经历人口和社会经济的变化。这些潜在的变化导致景观中既有终身居住者，也有新居住者。在火灾多发地区的混合居住意味着每个居民将有不同的机会观察和学习野火经验。Berkes(2007)报告说，在自然灾害系统中，社会记忆可以延长至少20年，但如果干扰间隔较长，如果人们的周转时间较短，那么学习将是困难的。事实上，在一个地区长期居住可以提高居民对野火及其对人类和自然社区的潜在影响的认识(例如，Gordon et al. 2010, Kyle et al. 2010)，而且与居住在自己土地上或附近的居民相比，不在家的业主减少有害燃料的可能性更小(Fischer 2011)。在易发生火灾的景观中，不同的所有权模式可以追溯到不同类型的人类社区。资源开采社区(依赖于木材生产、放牧或农业)很可能主要由具有当地终身使用权的居民组成。经历便利设施迁移的社区可能会有更多样化的短期和长期居民的混合，并可能以那些在当地居住时间相对较短的人为主(Winkler et al. 2007)，他们在那里是为了隐私，可能不太愿意与邻居在危险的燃料减少项目上合作(Fischer and Charnley 2012)。

即使对人类行为如何影响资源条件或反馈如何改变个人脆弱性有充分的了解，居民仍可能做出可能被资源管理者和应急人员认为不可取的决定。这种行为可能是由于对潜在不利后果的完全无知，但也可能是由于居民在行动的预期收益和成本方面做出理性权衡。例如，清除植被以减少火灾的易损性，可能会产生与燃料处理相关的成本，以及筛选植被带来的美观性下降和隐私损失，这可能会被土地所有者认为超过了降低火灾易损性的任何预期好处(例如，Nelson et al. 2004, 2005, Brenkert-Smith et al. 2006)。在某些情况下，居民可能认为，处理植被对降低火灾易损性没有任何好处(例如，Winter and Fried 2000, Brenkert-Smith et al. 2006)。在一些地区，房主保险政策可以帮助居民权衡这种权衡，例如，如果一项政策要求房主采取一定的野火风险缓解行动。或者，在没有任何关于缓解行动的要求的情况下，只要他们的政策涵盖了野火的损失，房主可能会感到合理的安全。

外部驱动程序

第三个挑战包括处理焦点景观外部的生物物理和社会经济驱动因素的影响。例如，气候和天气对火灾状态和火灾行为有很大的影响(Littell et al. 2010)。在许多生态系统中，气候变化会通过延长火灾beplay竞技季节而增加火灾发生的频率，尽管气候变化的影响是可变的和不确定的(Westerling et al. 2006, Littell et al. 2010)。在特定的天气条件下，火灾管理人员或许能够控制野火，尤其是在已经进行了燃料处理或燃料自然有限的情况下，但当条件变得更难以预测或更极端时，野火可能无法控制，并可能覆盖地形和燃料处理的影响(Thompson and Spies 2009, Moritz et al. 2012)。

在火灾多发地区，影响人类行为的外部动态社会经济因素和过程也在发挥作用。许多这样的景观是资源土地的混合物，支持各种传统的农村土地用途以及更新的住宅开发。这种安排可能会影响生态条件，以及人类和自然系统之间的相互作用，因为外部驱动力改变了对传统农村生产的需求。例如，对森林和农产品的需求受到国家和国际市场的强烈影响(例如，Dmitri等人2005年，Ince等人2011年)。此外，与可再生电力和生物能源相关的新技术和出现的稀缺现象可以为森林和农业土地所有者提供新的机会(White et al. 2013)，并可能有助于增加一些恢复治疗的可行性(例如，White 2010)。最后，木材和农业部门面临的许多生产费用(例如燃料和设备费用)和管制要求在很大程度上是由重点系统以外的因素决定的。

外部人口变化和经济增长可以与内部的社会经济和生态条件相互作用，也可以从根本上改变火灾频发地区的土地使用方式。例如，住宅开发的需求取决于人口增长、收入变化、住房偏好和每户人口数量(White et al. 2009)。除了增加容易发生火灾的地区的居民数量外，住房需求的增加还会显著推高农村土地的价格(Alig和White, 2007)，这可以成为剩余农村土地所有者将额外的森林和农业用地转换为住房的强大动力。

最后，国家和州在火灾、木材生产、恢复活动、发展、保险等方面的政策也对管理者和土地所有者的行为、如何衡量成功以及学习和改变的过程产生了强烈的影响。例如，20世纪和21世纪全国范围的野火抑制政策导致许多森林的火灾危险增加，在欧美火灾制度之前，这些森林的燃料负荷相对较低。此外，美国国家政策强调在WUI及其周边地区进行燃料处理，可能会从野外易发生火灾的景观恢复中获得资源，并给生活在易发生火灾森林中的房主虚假的安全感(Pyne 2010)。

社交网络的潜在作用

机构和社会网络可以通过增加社会记忆和促进沟通和行动来提高适应能力和恢复力，来对抗限制学习、适应能力和意外后果的条件。社区弹性融合了社会概念，包括知识、价值观、社会网络、人与人之间的关系和其他，具有代理和自组织倾向(Berkes和Ross 2013)。尽管(或因为)在易发生火灾的景观中开发适应性的社会-生态系统面临着困难的挑战，管理者和利益相关者已经开发了工具和方法来减轻易发生火灾的景观中的价值损失。这包括促进野火意识和保护的政策、计划和机构，并为减少火灾危险、野火抑制和恢复提供资源。当然，联邦土地管理机构将大部分预算用于野火抑制，并在较小程度上用于燃料减少和恢复。联邦机构也为州机构提供野火抑制和燃料减少的资金。联邦和州机构通过国家火灾计划的社区援助赠款项目、美国农业部的森林管理项目和环境质量激励项目等项目，向土地所有者和WUI的社区提供技术和财政援助(Steelman等，2004年)。

提高抗灾能力和适应能力需要的不仅仅是提供信息和资源，使土地和野火管理成为可能。促进沟通、问题解决和集体行动的社会网络和正式和非正式机构，对促进恢复力和适应能力也很重要(Adger 2000, 2003, Pelling and High 2005, Janssen et al. 2006)。不同的多标量利益相关者网络共同努力重新定义问题，并形成相互接受的解决方案，可能有助于适应。这样的网络可能促进恢复森林条件的机制，使它们不太容易发生破坏性不同寻常的野火。它们还能在许多生态过程的尺度上跨社会和政治边界协调管理战略。

一些政策、项目和机构通过建立促进学习、信任发展和管理行动协调的网络来解决弹性和适应能力问题。例如，《国家连贯荒地火灾管理战略》使利益相关者参与跨行政边界的野火管理协调。合作森林景观恢复计划为当地合作团体提供资金，在选定的国家林地上规划科学的、经济上可行的减少燃料和生态恢复活动。的健康森林恢复法要求获得燃料减少基金的社区制定一项社区野火保护计划。该计划创建了一个程序，召集居民、财产所有者、地方、州和联邦机构制定战略，解决WUI中的危险燃料问题(斯蒂尔曼和伯克2007年，埃弗雷特和富勒2011年)。制定社区野火保护计划和其他社区野火计划的过程(例如，通过加州消防安全委员会)带来了许多与减少燃料相关的好处，包括加强社会网络和建设社区能力(Jakes等人2007年，Everett和Fuller 2011年，Steelman和McCaffrey 2013年)。最值得注意的是，火灾学习网络是一个地区性组织，将公共机构、部落和市政府聚集在一起，规划和协调不同所有制的燃料减少和森林恢复活动(Butler和Goldstein, 2010年)。

易发生火灾的景观案例研究

CHANS概念的理论和应用将通过实例和跨系统综合的发展取得进展(Liu et al. 2007, Alberti et al. 2011)。为了实现这一目标，必须首先确定特定景观的关键组成部分和相互作用。我们使用俄勒冈州中南部研究中的一个例子(Forest People Fire项目)来说明总体复杂性、异质性、反馈和外部驱动的概念。我们用这个例子来说明如何将CHANS的概念应用于开发概念和模拟模型，以改善火灾易发地区的适应性。

生态和社会景观的异质性

景观的生态异质性表现在山地地形和陡峭的环境梯度上，从凉爽、潮湿的亚高山森林到潮湿、干燥、针叶林和松林的混交林，再到半干旱的刺柏林地(图1)。这些森林类型具有不同的欧洲-美洲火灾前的状况(Agee 1993)和不同的防火程度的影响。

森林所有权模式也是多种多样的，但以联邦土地为主(图2)。土地所有权的目标范围从提供荒野体验、生产木材到住宅自留地(表1)。这种混杂而对比鲜明的生态和社会经济景观增加了一种所有权的管理行动和野火行为影响其他所有权的生态系统和人类价值的可能性。例如，源于荒野景观的野火烧毁了低海拔地区的古老植物和斑点猫头鹰栖息地，并蔓延到私人土地(Spies et al. 2006;图3)。

历史上的土地使用活动在植被和火灾制度上留下了深刻的印记。始于19世纪80年代中期的欧美活动，包括放牧、伐木、修路以及破坏和退化美洲土著文化(Brogan 1940, Robbins 1997)。美洲土著文化的衰落也减少了火灾的发生，尽管在这个地区由闪电引起的自然火灾很常见。尽管欧洲人的定居会增加一些地区的火灾，但1880年后，该地区的火灾数量和频率大幅下降(Hessburg和Agee 2003)。对现存老年松和混合针叶林斑块的研究表明，耐荫林下乔木(如大冷杉[冷杉属茅和道格拉斯枞[Pseudotsuga menziesii在某些情况下)的数量增加了几倍，而大的、老的、不耐荫的松树的数量减少了多达70%部分切割的结果(Merschel et al. 2014)。森林密度和同质性的增加增加了发生严重大火灾的可能性，从而降低了森林从火灾中恢复的能力。

反馈和演员学习

在这种环境下了解火灾对林地所有者、WUI的业主、联邦管理者和公众来说都是一个挑战。例如，在截至2011年的五年期间，我们根据燃烧严重程度监测趋势(MTBS:http://www.mtbs.gov/index.html)．在另一项研究中，在我们的研究区域，更大比例(33%)的私营非工业林地所有者报告说，他们的地块近年来经历过火灾(Fischer 2011)。这些分析之间的差异可能是由于调查业主考虑了两者在MTBS数据中，计划内和计划外的火灾或未能探测到小火灾(我们研究区域约< 8公顷)。无论如何，由于火灾发生的频率较低，相对而言，很少有人能直接了解燃料处理或Firewise活动如何达到减少火灾损失的目标。虽然个人很少遇火，但仍有较高的比例(约40% [未发表的数据]和66% [Fischer 2011])的非工业林地所有者报告称，他们采取了疏伐措施以减少燃料负荷。做出这一决定的基础可能来自于对该地区火灾的了解，以及沟通风险的机构。

不同的火灾结果以及土地所有者和利益相关者的不同价值观也使学习变得困难。例如，最近发生的火灾的生态后果可以是好的、坏的，也可以是中性的，这取决于人们的价值观;它们不是绝对的(Spies et al. 2012)。许多人认为好的结果包括:减少地表和下层植被燃料的火灾，减少未来发生高烈度火灾的机会，以及将高烈度和低烈度火灾燃烧成一个细粒度的马赛克，为各种物种创造栖息地，包括早期演替的植物、昆虫和动物，如麋鹿(Cervus黄花roosevelti;图3 c, D)。相反，不太好的结果往往与严重的火灾有关，通常包括房屋的损失，如1990年在Bend附近的Awbrey Hall火灾，摧毁了22座房屋，或重要的野生动物栖息地的损失，如2003年的民宿火灾(图3B)，烧毁了受威胁的北方斑点猫头鹰的11个栖息地(美国农业部森林服务局，2005年)。

外部驱动程序

这一格局的主要外部驱动因素包括住房增长、变化中的木材市场、人口变化和气候变化(图4)。在研究区域内增长最快的德舒特县，房地产总价值在2000年至2008年期间增加了两倍多，就在住房市场崩盘之前(2009年俄勒冈中部经济发展)beplay竞技。同期，交付的中型黄松原木名义价格下降了25%(俄勒冈州林业部，2012年)。德舒特县的本德和姐妹市经历了快速的增长和发展，主要是基于房地产和娱乐，这是一个内部和外部驱动的功能。湖景和克拉马斯瀑布等其他社区的人口增长较为有限，仍然依靠与森林相关的部门来支持经济。森林部门贡献了克拉马斯县和莱克县研究区域南部25%的经济基础(俄勒冈森林资源研究所2012年)。例如，如果以生物质为基础的经济或以恢复为基础的森林管理扩大，未来的趋势可能会沿着这两条不同的道路继续发展(以舒适设施为中心vs.资源生产)。或者，如果以娱乐为基础的经济在南部扩张，它们可能会趋同研究区域。气候是另一个外部驱动因素，预计将增加该地区野火的频率(Littell等人，2010年)，并增加松甲虫等昆虫爆发的数量，这些昆虫对燃料条件和潜在的火灾行为有不同的影响(Hicke等人，2012年)。

促进适应和恢复力的因素

研究区域似乎有丰富的机构、社会网络和景观合作，这些机构关注各种规模的森林和火灾管理问题(表2)。例如，湖景管理小组促进了环保主义者、林业行业和联邦管理人员之间的互动，以降低火灾风险，恢复森林结构和组成，并向当地工厂提供木材。这些机构和其他机构是影响土地管理和景观变化的大型量化社会网络的一部分。目前还不清楚当目标可能出现冲突时，它们是如何相互作用并影响景观结果的，比如保护家园免受野火的影响，以及促进野火作为一种改善生态系统功能的自然过程。社交网络可能在解释土地所有者进行植被管理的倾向中发挥作用。初步研究结果支持燃料处理工作与保护和消防组织之间存在正相关关系的概念(Fischer et al. 2014)。

风险管理是另一种适应战略，利用评估、缓解行动和野火抑制活动，减少森林结构以及经济和生态价值因野火而遭受的损失。俄勒冈州中部消防管理局负责协调项目区域的许多活动。在州一级，俄勒冈荒野防火项目主要负责野火预防，包括风险评估和野火抑制，在私人和州森林土地。土地所有者和负责火灾风险管理的机构混合在一起，形成了一组复杂的参与者，他们对火灾经常跨越行政和生态边界的景观有着不同的看法。我们的社会网络分析表明，消防网络和森林恢复网络的结构有很大的不同，两个网络之间的联系相对小于偶然性预期(P. Fischer，未发表的数据)．开发交叉所有权和制度性风险管理策略的问题在整个美国西部的荒地上反复出现，联邦政府授权修订的《全国统一荒地火灾管理策略》(National Cohesive Wildland Fire management Strategy)在一定程度上解决了这个问题火焰法（《2009年联邦土地援助、管理和加强法案》;《内部、环境及相关机构拨款法》，2010年，第五章)．风险评估和可视化工具，如展望，将需要促进这些合作努力在景观尺度。

走向一个基于代理的模型

模拟模型越来越多地用于进一步理解社会-生态系统和支持决策过程。现在，我们概述正在为系统构建的基于代理的模型的设计和元素。我们还没有模型结果，但我们已经在设计和构建阶段学习了很多，包括开发一个概念模型(图4)，收集经验信息，并进行组件研究以参数化主要模型。基于代理的模拟在这种情况下特别有吸引力，因为它们的直观结构基于代理和原始系统中的活动元素之间的类比(Klügl 2008)。我们的模拟模型基于基于主体的Envision框架，该框架是为开发和分析空间明确的景观变化模拟而设计的(Bolte et al. 2007)。

Envision使用了一种“可插拔”的架构，允许整合其他类型的模型，这些模型跨越生态、经济或社会文化维度。Envision提供了一个包含行动者、空间明确的景观表现、决策规则、自主变化过程、景观生产模型和景观反馈的预定义建筑。在Envision中，通过行动者、景观生产和决策的三方互动，与土地管理决策相关的人类行为被描述为特征(图4)。

行动者是土地管理者(表1)，他们通过对他们拥有管理权的特定区域的管理做出决定来改变景观。每一个参与者对决策过程中所代表的景观持有不同的信念和价值观。参与者对某些景观产品(如木材生产、生物多样性和美学)的重视程度不同。此外，他们在不同的社会网络中传播，有可能影响他们的信仰、价值观和景观目标，以及对野火风险的知识和感知(Fischer et al. 2012)。景观的实现是一组空间单元(多边形)，基于课税地块和初始植被结构和组成。这些单位的大小从大约1-8公顷到平均约3公顷不等。

“自主”过程是景观变化的子模型，与人类决策一起运作。我们的子模型包括住房扩张、植被演替以及野火的发生和严重程度。植被演替的实施，即不同管理和干扰制度下植被组成和结构的变化，遵循一种基于当地联邦生态学家专家意见的状态-过渡方法。模拟潜在的野火行为特征，如蔓延速度或火焰长度是基于FlamMap模型，使用最小旅行时间方法(芬尼，2006年)。房屋扩展和相关WUI增长、植被演化和野火模型是硬耦合的，在每个模拟步骤中动态交换数据。beplay竞技在我们的模型中，气候变化是一个外部驱动因素，通过在火灾模块中输入不同的天气流并改变火灾行为来评估气候变化。

景观生产模型使用指标来量化特定类型的系统生产(例如，木材生产或生物多样性)，并提供可以反馈给参与者决策规则选择和决策的信息(图4)。对有价值的系统产品表征紧急稀缺或火灾风险是Envision的一个重要方面。系统生产中的这种稀缺性(例如，生物多样性下降或房屋火灾风险增加)是可能影响行动者决策或社会网络行为的一个因素。Envision允许研究人员定义哪些系统产品对正在研究的系统是重要的。

基于agent的模型使用多种方法来模拟人类的决策(An 2012)。我们的模型实现了两种不同的参与者决策方法。在以目标为基础的方法中，行动者正试图在其控制的范围内实现批量生产或处理区域的行动目标(例如木材采伐)。可根据预先设定的限制或喜好，按次序选择景观单位进行处理，以达致目标。限制条件确定了在景观的哪些地方不允许进行特定的活动(例如，不允许在荒野地区进行机械收割)。偏好用于识别具有优先处理特征的空间单元(例如，位于邻近其他被处理单元)。基于目标的方法中使用的目标、约束和偏好通过土地所有者的访谈和规划文件的审查来确定。在效用最大化方法中，基于对土地所有者管理行为的调查，建立了管理行为的统计模型。回归模型可以预测土地所有者的管理行为(例如，减少房屋及其地块的易燃程度)，这是景观、人口、社会经济和社会网络变量的函数。

这两种不同的actor决策建模方法是兼容的，但有不同的优点和缺点。效用最大化是微观经济学的基本理论，我们的效用最大化方法是基于经验数据、假设检验和揭示的行为，但可能无法捕捉变化的景观条件下潜在的未来行为关系。基于目标的方法主要基于参与者群体的一般知识，当描述参与者行为的实际数据有限或参与者数量相当少(如联邦土地所有者)时，它是一种有用的替代方法。然而，基于目标的方法(包括约束和偏好)更抽象，更少地基于社会经济理论，依赖于专家的判断，而不是经过检验的假设。在这两种情况下，决策规则和结果的校准和验证都是困难的，需要使用多种方法(Heckbert等，2010)，我们使用了其中几种方法(例如，调查、访谈和历史数据)。为了缓解验证问题，我们将完成与利益相关者的外联工作，以评估我们的结果的有效性;我们还将通过敏感性分析评估模型输出的敏感性。

我们还在研究如何将社交网络纳入Envision模型和演员决策。这一目标特别具有挑战性，我们首先要描述该地区网络的结构和组成(表2)，然后构建一个理论网络模型，该模型将作为Envision内部模拟子模型的模板(Fischer等人2012)。

与利益相关者和研究成果的互动

在我们的项目中，反馈和学习来自几个层次。第一个是预想模式，如上所述。当我们使用模型与利益相关者互动，并从他们那里学习他们的价值体系和决策时，第二个机会就出现了。最后，反馈信息的收集和学习是在协作环境中使用的模型，以促进对话，提高适应能力和恢复力，在这一容易发生火灾的景观。因此，我们的研究既是研究-管理-公共协作的研究，也是对社会-生态系统行为的科学探索，也是景观可视化工具在森林规划和管理中的应用(Castella 2009, Hulse et al. 2009)。在后者的使用中，我们一直在与各种利益相关者团体会面，以帮助我们理解他们所关心的社会生态问题，并确定我们可以在Envision中代表的可能场景。已确定的关注问题包括:(1)生物质经济补贴燃料处理和恢复的潜力，(2)制定和实施战略，创建面对火灾和气候变化更有弹性的森林，(3)磨坊产能对开展森林管理活动的能力的影响，(4)政府政策(例如，恢复的数量，对WUI和荒地的燃料处理的重视程度)对景观结果和生态系统服务的影响。beplay竞技这些问题将被用来发展和探索未来的替代选择。我们预计，我们的概念和模拟模型将有助于从许多可能的交互作用中识别出最重要的交互作用，从而不仅在研究中，而且在利益相关者的头脑中提高对这些系统的结构和行为的理解，他们需要概念和工具来帮助他们可视化他们的个人和集体行动如何在空间和时间尺度上影响生态和社会结果。 Ultimately, this could lead to improved polices and management practices that take into account ecological and social landscapes (http://fpf.forestry.oregonstate.edu/home)．

结论

chan视角揭示了在火灾易发地区开发适应性社会-生态系统的挑战和机遇。主要挑战包括野火行为和影响的异质性、人类行为和价值观、野火影响的时空滞后性、景观对人类的微弱反馈以及外部驱动因素。由于缺乏火灾和火灾影响的个人经验，容易发生火灾的地形的复杂性会给个人创造一个困难的学习环境。其中许多挑战在所有自然灾害环境中都是共同的。生态系统和人类系统之间的异质性和可变反馈所产生的综合复杂性可能导致不适应行为和火灾政策的意外后果。促进交流和学习的社交网络和景观可视化工具可能有助于促进更具适应性的行为和政策。

我们对俄勒冈州易发生火灾景观的概念模型包括系统的社会维度的强大表征，并确定连接生态和社会子系统的关键反馈。该模型被用来提高我们对这个社会-生态系统结构的理解，并设计一个基于主体的模型，可以用来检查交互和替代场景。理想情况下，理解和模拟这个CHANS将使管理者和决策者制定更有效的策略，在易发生火灾的景观中实现适应性的社会-生态系统。

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