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德维舍，T.， E.博伊德，Y.马尔希，2016。利用模糊认知映射预测社会生态系统的未来风险:玻利维亚奇基塔尼亚的野火案例。生态与社会21(4): 18。
http://dx.doi.org/10.5751/ES-08599-210418
利用模糊认知映射预测社会生态系统的未来风险:玻利维亚奇基塔尼亚的野火案例
摘要
理解复杂的社会-生态系统，并预测它们如何对快速变化做出反应，需要一种结合环境、社会、经济和政策因素的方法，通常是在碎片化数据可用性的背景下。我们采用模糊认知映射(FCM)来整合这些因素，评估玻利维亚奇基塔尼亚地区未来的野火风险。在这一地区，由于多个驱动因素之间的反馈加强，处理野火变得越来越具有挑战性。我们进行了半结构化访谈，并在焦点小组中构建了不同的fcm，以从不同角度了解野火的区域动态。我们使用FCM模型评估了未来干旱气候条件下可能的适应情景。场景还考虑了无法及时响应紧急风险的可能性。事实证明，这种方法在支持风险管理决策方面具有巨大潜力。它有助于识别关键的强迫变量，并对不同策略的潜在风险和权衡产生洞察。“不干涉”情景导致趋势加剧所造成的影响扩大，尤其影响到干旱条件下的农业生产。“火灾管理”情景采用了自下而上的方法来改善可控燃烧，与“灭火”情景相比，野火风险降低与生产之间的权衡更少。 Findings highlighted the importance of considering strategies that involve all actors who use fire, and the need to nest these strategies for a more systemic approach to manage wildfire risk. The FCM model could be used as a decision-support tool and serve as a “boundary object” to facilitate collaboration and integration of different perceptions of fire in the region. This approach also has the potential to inform decisions in other dynamic frontier landscapes around the world that are facing increased risk of large wildfires.介绍
由于快速边界扩张和干旱之间的反馈不断增加，森林火灾可能在亚马逊地区变得更加主导(Cochrane和Laurence 2008, Lee等人，2011,Davidson等人，2012,Brando等人，2014)。该地区2010年的严重干旱可被视为衡量降水减少和气温高于平均水平影响的指标(Lewis et al. 2011, Saatchi et al. 2013, Anderson et al. 2015)。这次干旱和近期的其他大范围干旱导致森林在旱季更容易受到野火的影响(Lee等人，2011年，Brando等人，2014年)，在未来，增加的水分压力(Cox等人，2004年，Christensen等人，2007年，Williams等人，2007年)、快速的土地利用变化、伐木和火灾的蔓延可能会进一步加剧(Alencar等人，2004年，Nepstad等人，2004年，Aragão等人，2008年，Barlow等人，2012年)。
尽管人们越来越努力地研究气候、火灾和土地利用变化之间的反馈关系，但了解这些动态和未来的野火风险仍然具有挑战性。这在一定程度上与以下因素有关:(i)与野火系统内部可变性相关的不确定性，(ii)未来火灾使用行为的未知，(iii)影响野火动态的生物物理和人为成因的多重强迫功能，以及(iv)这些相互作用的驱动因素造成的非线性效应。当系统中的变量和反馈高度不确定且在很大程度上难以控制时，考虑包括主要不确定性在内的各种可能的未来情景，而不是专注于对单一结果的准确预测，可能更为合适(Peterson et al. 2003)。场景将代表捕获系统未来不确定性的替代方案，并提供对变化的驱动因素、当前轨迹的影响以及不同的行动选项的洞察(Peterson et al. 2003)。
模糊认知映射(FCM)是一种具有巨大潜力的方法，可以在快速变化的背景下研究复杂系统，开发相关的合理场景，并评估应对未来风险的选项。事实上，包括高度不确定的变量和动态的能力是FCM的优势之一(Özesmi和Özesmi 2004)。基于这些原因，我们决定使用FCM来探索未来可能的野火风险情景。此外，在数据匮乏的环境中，定量科学信息有限且昂贵，但当地专家知识广泛且可用(Reckien 2014)， FCM的使用更合适。
FCM方法已被应用于不同的领域，特别是在工程学、社会学和政治学领域。最近的一项综述(Papageorgiou 2011)发现，FCM的应用在过去十年中显著增加，更多的方法努力增强了它在不同领域的适用性。在生态系统管理中，FCM的第一个大规模生态应用由Hobbs等人(2002)发表。此后，FCM被应用于解决各种生态系统管理目标，包括湖泊管理(Hobbs等，2002，Özesmi和Özesmi 2003)、水资源冲突解决(Giordano等，2005)、农业生态系统管理(Rajaram和Das 2010)、物种管理(Dexter等，2012)和森林管理(Mendoza和Prabhu 2006, Kok 2009, Soler等，2012)。最近的环境管理研究使用FCM来解决生计易受灾害影响的问题(Murungweni等人，2011年)、社会-生态系统结构和功能的知识(Gray等人，2012年)、支持适应性环境管理的方法(Gray等人，2013年)、气候变化影响和适应规划(Reckien 2014年)以及社区灾害规划和社会学习(Henly-Shepard等人，2015年)。beplay竞技
在本研究中，考虑到气候变化，我们应用FCM在区域层面采用社会-生态系统方法进行野火风险管理。beplay竞技野火风险被定义为野火发生的概率(Hardy 2005)。在FCM应用上下文中，“野火”变量的高值被解释为高野火风险。在焦点小组中构建了fcm，并结合半结构化访谈，以促进对野火的社会和生态动态的理解，并评估在干燥气候条件下预测和应对野火风险增加的可能方法。该应用程序在其上下文开发和分析方面是新颖的，并通过采访见解进行分析。
为了证实我们的发现，我们将重点放在了位于玻利维亚圣克鲁斯省的奇基塔尼亚地区，该地区位于亚马逊南部边缘。该地区有悠久的历史和使用火的传统，但自20世纪80年代以来，土地利用变化加速(Pacheco和Mertens 2004年，Killeen等人，2008年)导致使用火蔓延到新的森林边界，野火增加(Peredo-Videa 2011年，Redo等人，2011年)。最近毁灭性的野火也与干旱有关。2010年严重干旱期间的野火烧毁了圣克鲁斯190万公顷森林(Rodriguez-Montellano 2014)。2010年的野火导致全国进入紧急状态，这加剧了公众对野火的辩论，寻找切实可行的解决方案来防止潜在影响，特别是考虑到未来可能出现更频繁的干旱(Ibarnegaray et al. 2014)。根据区域和全球气候模式的预测，该地区的季节性可能会变得更加极端，在7月至11月的干旱月份降水较少(Seiler 2009, Seiler et al. 2013)。自20世纪90年代以来，Marengo等人(2011)也发现了亚马逊南部旱季延长的趋势，而雨季开始较晚。
2010年的野火危机促使地区应对野火的方法发生了转变。考虑采用新的预期风险战略，以摆脱已证明效力有限的指挥和控制措施。这些预期战略的重点不是减轻影响，而是主动解决根本原因，以防止未来的野火影响。预期策略也不同于之前在奇基塔尼亚应用的策略，因为他们试图将传统上使用火的当地演员的知识和参与纳入其中。
主动考虑未来风险是适应的一种形式，其中适应不仅是反应性的，而且是预期性或计划性的(Smit和Wandel 2006, Chapin et al. 2009)。适应既可以通过遏制或控制灾害来减少对灾害的暴露，也可以通过广泛的可能行动，包括在感受到影响之前和之后采取的行动，降低易感性并提高应对、适应或受益于灾害(或多种灾害)影响的能力(IPCC 2001年，Pelling 2011年)。减少奇基塔尼亚州野火风险的新策略侧重于减少火灾使用(暴露)和建设更好地管理火灾的能力。通过这样做，他们预测未来可能引发社会-生态耦合系统变化的事件(Boyd 2008, Boyd et al. 2015)。
纳托尔(2010)将预期描述为远见，是思考适应的先决条件。预期实践可以采取不同的形式，但预期可能有助于提高对可能的未来的认识，并可以使社会对个人和社会的选择和行动的后果敏感(Poli 2010)。Quay(2010)强调，预期实践包括预见一系列可能的未来，包括假设观察到的趋势将继续下去，这有助于建立适应能力，在事件发生的早期而不是后期应对事件，那时它们可能导致危机。在本研究中，我们以预测和适应的概念为基础，并认识到许多学者已经解决了适应、风险管理和减少灾害风险之间的联系(Schipper和Pelling 2006, O 'Brien等人2008,Patt和Schröter 2008, Field等人2012,O 'Brien和Barnett 2013，等等)。
此外，Leach等人(2007,2010)指出，在分析系统如何随时间变化时，重要的是要注意不同的参与者可能构建他们对过去、当前变化及其重要性以及未来变化可能性的理解的多种方式。为了考虑到这一点，我们通过将一系列对奇基塔尼亚火灾和未来愿景有不同看法的演员聚集在一起，研究了可能的未来场景。在该地区，关于野火系统的科学信息正在增长，但仍然支离破碎。然而，奇基塔尼亚历史上对火的使用创造了大量关于火的生态和社会层面的传统知识(McDaniel et al. 2005, Pinto and Vroomans 2007)。FCM和访谈相结合的目的是捕捉这一丰富的知识体系。
本研究中分析的情景不仅考虑了预测未来野火风险的替代方法，而且考虑了无法预测的可能性。我们在气候变化的背景下评估了所有情景，假设干旱更频繁，即干旱期更长。beplay竞技考虑到在奇基塔尼亚州农村生产中使用火的重要性和好处，从减少野火风险和农业和牲畜生产之间的权衡角度评估了合理情景的结果。以下问题指导了本研究:
- 哪些变量被认为对奇基塔尼亚的野火发生有影响，这些变量是如何相互作用的?
- 假设当前的趋势在未来加剧，“不干涉”的做法会产生什么结果?
- 在干燥的气候条件下，哪些预期策略可以帮助减少和更好地管理野火风险?
方法
简要描述研究地点、参与者和火的用途
奇基塔诺干林生态区横跨玻利维亚、巴西和巴拉圭，将北部的亚马逊雨林与南部的大查科灌木林连接起来(图1)。为了促进玻利维亚对这片森林的保护，该地区的大部分地区于2005年被认定为“模范森林”(IMFN 2013)，覆盖圣克鲁兹省2000多万公顷(Vides et al. 2007, Justiniano et al. 2014)。示范森林的建立基于一种方法，即寻求包容性和参与性进程，将当地人民的社会、文化和经济需求与大型森林景观的长期可持续性和保护相结合(IMFN 2011年，RIABM 2015年)。
奇基塔尼亚的自然植被以热带干燥森林和半落叶冠层树木为特征，与草原和木质热带稀树草原的灌木丛交织在一起塞拉多(Killeen et al. 1998)。该区域气候以旱季为特征，每年平均有6个月(从4月/ 5月开始)月降水量< 100毫米－1其中最干燥的月份是七月和八月。考虑到该地区的规模，选择了两个具有代表性的研究地点(图1)。一个是Concepción市，位于奇基塔诺干林和亚马逊雨林之间的过渡地带;另一个是Roboré市，位于干旱森林和查科之间的过渡地带。
案例研究表明，城市的土地覆盖和土地利用配置与该地区相似。大约54%的奇基塔尼亚被季节性干燥的热带森林所覆盖。这种森林类型覆盖了Concepción市的55%和Roboré市的65% (UTNIT 2010)。奇基塔尼亚地区的土地所有权集中在畜牧业部门，土地面积从50公顷到5万公顷不等。畜牧业和林业部门对区域经济的贡献约为90% (Vides等人，2007年)。到2010年，用于牧牛的土地，包括一些混合农业和农林，已扩展到该地区的大部分地区和选定的案例研究城市，覆盖奇基塔尼亚约80%的土地，Concepción的63%和Roboré的近95% (UTNIT 2010)。到2010年，用于混合和商业农业的土地相当于Chiquitania的3%，Concepción的3%和Roboré的1.5%。
在奇基塔尼亚地区，将火用于农业和养牛是普遍的做法(McDaniel et al. 2005)。在Concepción和Roboré中，不同类型的演员使用火来维持生计和商业生产。我们主要关注两种行动者类型，这两种行动者代表了两个城市中最大的火灾用户人口，可以大致分为当地社区和牧场主。
在Concepción和Roboré有不同类型的本地社区。大多数是奇基塔诺人居住的土著社区，这是奇基塔尼亚最大的土著群体。在20世纪50年代至80年代土地改革后，建立了几个土著社区。在此期间，一些社区与来自全国其他地区的移民混合在一起，更多的社区在进口替代政策的背景下，作为有计划和自发殖民的结果而建立起来(Pacheco and Mertens 2004)。自2000年代中期以来，在国家推行的后新自由主义政策的推动下，该地区正在发生一场新的殖民活动，国家正在积极确定用于分配的财政土地(Redo et al. 2011)。这种最近的殖民正在扩展到Concepción和Roboré。这导致了被称为跨文化社区的新定居点，居住着来自玻利维亚不同文化和地区的移民。
Concepción和Roboré的土著社区主要为维持生计而耕作，也有一些经济作物用于贸易，而跨文化社区主要为商业而生产。刀耕火种农业在所有情况下都占主导地位，目前机械化的使用很少。火用于为农业清理林地(“转化火”)，但也用于燃烧废物，在家庭和狩猎时做饭，以及管理小规模天然草地和养殖牧场(“养护火”)。
在20世纪90年代，由于新自由主义结构改革促进国家经济，奇基塔尼亚的森林砍伐加速(Pacheco和Mertens 2004, Killeen et al. 2008, peredo - vida 2008)。私人土地所有权，如Concepción和Roboré的养牛场，在这一时期激增。自2000年以来，畜牧业一直是玻利维亚低地土地覆盖变化的主要原因，约占森林砍伐的50%，对奇基塔尼亚影响尤其大(Müller et al. 2014)。小型、中型、大型私人牧牛场主的分类依据是他们拥有的牛的数量，而不是财产的大小。分类是根据某一特定城市的牛的总数来估计的。
大型私人牧场主一般采用机械化清理来扩大和维持生产，而小型牧场主则主要采用人工清理和维护。根据他们的规模和资源的可用性，中型私人牧场主可能会使用机械化清理，但在大多数情况下，他们会雇佣人工使用转换火清理土地。在不同程度上，私人牧场主使用维护火来管理他们的牧场，包括清除入侵物种，促进草的再生，消除害虫。维修消防是定期进行的，从一年到五年不等。
半结构式访谈
我们进行了深入的半结构化访谈，旨在了解当前的火灾使用实践和条件，当地对野火的看法，包括原因和影响，随着时间的推移观察到的变化，以及流行的野火风险策略。地方和区域当局的访谈问题还旨在引出他们对Concepción和Roboré市的未来愿景。访谈在FCM法之前实施。这些答复帮助我们准备了工作，并为重点小组构建fcm提供了便利。访谈回答也是为情景开发所用的假设提供信息和为结果分析奠定基础的关键。2013年7月至9月进行实地调查。
共有四个社区参与了访谈(图1)。我们根据预定义的标准在每个社区进行了10次半结构化访谈(共40次访谈)(表A1.1)。在Roboré，自2011年以来，选定的社区参与了一个改善消防使用实践的试点项目。跨文化社区不包括在访谈中，因为它们还没有正式整合。在这些社区里很难找到人，因为他们仍在新的定居点和原来的定居点之间流动。在每个社区，我们首先组织一次社区聚会，构建历史概况和社区地图。在社区地图中确定了家庭集群，并随机抽样调查了平均分布在不同集群中的共10个家庭。
还对每个市的10名私人牧场主进行了访谈(共20次访谈)。我们在每个地点采访的小型、中型和大型牧场主的比例是根据每个类别的牧场主人口分布来确定的。当地牧牛场主协会收集了这些数据，并与我们分享了以下比例:私人大型牧牛场主(Concepción为10%，Roboré为5%)，中型牧牛场主(60%，35%)和小型牧牛场主(30%，60%)。
最后，政府的8名代表在Concepción接受了采访，5名在Roboré接受了采访，3名在圣克鲁斯接受了采访，圣克鲁斯是森林和土地管理局(ABT西班牙语缩写)的部门政府和地区代表所在的地方。在圣克鲁斯，还采访了牧牛场主联合会，以及在奇基塔尼亚从事野火工作的研究人员和从业人员。
fcm的建设
模糊认知图表示由人们定义和描述的系统中变量之间的因果关系(Özesmi和Özesmi 2004, Murungweni等人，2011)。由于该方法采用了参与式方法，让当地参与者参与构建fcm，因此被认为是构建模型、解构和捕获隐性知识以及表示知识多样性的更透明的方式(Gray et al. 2012)。此外，FCM提供了一种灵活的方法，在分析中包括不同性质的变量。Hobbs等人(2002)观察到生态系统管理的一个常见困难是，基于过程的定量模型很少处理高度不确定、难以量化或不可访问的公众关注的关系。相反，通过建立在专家知识的基础上，半定量FCM可以处理系统中尚不为人所熟知的组件，并可以纳入尚未量化的关系。尽管专家知识本身并不敏锐和精确(Salski 1992)，但这种方法有助于缩小模型的发展、合理的情景和公众关注之间的一些差距。
fcm使用模糊图结构来表示变量，即概念及其因果关系，即有向和加权连接或边。FCM变量可以表示逻辑命题、状态变量、随机事件或管理决策(Hobbs et al. 2002)。在本研究中，fcm代表了当地专家对直接或间接影响Concepción和Roboré市野火发生的变量之间相互作用的看法。变量范围从可测量的概念，如森林砍伐，到更定性的概念，如放火的意图。
fcm是在不同的焦点小组中开发的，因此代表了利益相关者小组的知识(Özesmi和Özesmi 2004)。总的来说，我们促成了五个同质焦点小组，按行动者类型组织:土著社区、私人牧场主、Concepción的地方当局、Roboré的地方当局和区域专家。最后一个小组由来自地区政府、研究机构和位于圣克鲁斯的非政府组织的代表组成，他们致力于研究奇基塔尼亚的野火风险。每个焦点小组聘请了五名专家，这些专家是根据表A1.2中列出的预定义标准从先前采访的线人库中挑选出来的。从本质上讲，这些标准有助于在案例研究中确定对野火动态了解最多的个人，并在火灾、农业和土地管理方面拥有丰富的经验。
图2说明了构建组fcm所实现的步骤。在焦点小组讨论之前，对访谈回答进行了分析，以确定一组被认为对野火发生有影响的变量。在与当地社区农民访谈中确定的变量被用于与选定的当地社区专家的焦点小组，在与选定的地方当局访谈中确定的变量被用于与选定的地方当局的焦点小组，其他小组也是如此。
与每个焦点小组的专家一起进行的第一个练习是讨论、修改，并在必要时添加预先确定的变量集，然后将它们定位在一个大绘图膜上的圆圈中(附录2)。接下来，讨论因果关系(正的和负的)，并在变量之间绘制有向边。逐一评估系统中的变量及其连接，确保不遗漏连接。每个连接的权重以实数[-1,1]为基础，基于专家在练习开始时商定的规模。这一等级在所有组中都非常相似:0.1或0.2弱，0.3轻，0.5中等，0.7强，0.9或1强。专家之间的讨论有助于解释联系及其权重。在练习过程中，总是有机会修改FCM，这需要使用可以轻松擦除或移动的材料。为了结束焦点小组工作，与会者讨论了流行的野火风险策略及其对FCM变量的影响。讨论被录音并用于分析。
FCM网络结构分析
在每个焦点组FCM中映射的变量和连接被输入邻接矩阵进行进一步分析(Kosko 1986)。一旦矩阵被编码，由区域专家开发的FCM与Concepción中来自土著社区、牧场主和地方当局的FCM相结合，以开发一个增强的和标准化的FCM(附录3)，Kosko(1988)详细解释了这一点。当变量或变量之间的联系重复时，fcm的加入加强了模糊逻辑理解。当变量或联系没有重复时，它们被包含在增强的FCM中，但它们没有被加强，即它们导致变量的状态值低，因果关系弱。虽然不同组fcm之间的变量和连接的数量不同，但边缘方向和符号是相似的。由于这个原因，聚合是直接的，矩阵被添加和平均在相等的可信度权重没有冲突的边。
使用邻接矩阵来可视化FCM网络，并基于图论使用不同的网络度量分析其结构(Diestel 2005, Newman 2010)。首先，根据度中心性对FCM网络进行分析，以确定后验FCM推断的关键变量(表1)。使用度中心性，变量被分为(i)中心，(ii)发射器和(iii)接收器(Özesmi和Özesmi 2004;(见表1中的定义)。变送器表示与政策或战略制定相关的驱动因素。接收器或结果变量被用来监测和比较可能场景的结果(Özesmi和Özesmi 2004)。此外，还计算了其他结构指标，以比较fcm的连通性和复杂性(表1)。大多数指标是使用R v3.0.2中的图表计算的，网络是使用NetDraw v2.121进行可视化的。
FCM推论、灵敏度和不确定性分析
为了生成FCM推断，我们使用了神经网络计算方法(Kosko 1992， Özesmi和Özesmi 2004，详见附录4)。在当前关系的给定条件下(即基线)和在不同的假设集(即可信场景)下，系统中可能发生的事情的推断被生成。
在运行基线后，对增强FCM进行了第一次灵敏度分析，以评估改变系统中发射机和中心变量的状态值的影响。考虑到干旱(“长期干旱期”)对整个系统的高影响，在每次运行中假设“长期干旱期”有一个固定的高状态值，进行了第二次敏感性分析。从这第二个敏感性分析中，选择了与基线相比导致野火发生维持或减少的少数变量，并与访谈数据相结合，以设计未来的情景。
研究人员设计了三种场景来捕捉应对奇基塔尼亚州不断增加的野火风险的可能方法(表2)。第一种场景，“不干预”，假设无法通过采取被动方法来预测未来的风险。考虑到最近国家利益和扩大农业前沿的政策，当前趋势的加剧与这一情景有关(Fundación Tierra 2015，玻利维亚政府2015)。“火灾管理”和“灭火”场景涉及两种不同的主动应对未来野火风险的方法。火灾管理场景承认奇基塔尼亚的火灾传统，并假设火灾可以得到更好的管理。灭火设想设想通过引入替代技术来努力消除使用火，同时有助于加强畜牧业的生产实践。
对于场景运行，使用附录4中的方程计算与基线相同的矩阵乘法过程，除了一些变量的值是根据访谈结果、焦点小组讨论、以及灵敏度分析(表2)。在迭代过程中，状态向量中的一些发射器变量的值是固定的，因为它们代表了可以在不影响FCM结构的情况下进行操作的驱动程序。引入一个新的变量(“现代化驱动因素”)来分析系统中关键中心变量的影响。在其他情况下，因果关系的权重被操纵，以假设关系强度的变化。
这些情景主要基于对社会经济过程的假设，但也有必要从更严重的干旱(“干旱期延长”)的角度考虑气候变化的影响。beplay竞技考虑到敏感性分析揭示的这一变量的整体系统效应，以及许多受访者对干旱期变得更长和更频繁的看法，这一点尤其重要。为了捕捉这一点，FCM推断计算每个场景假设一个固定的高状态值为“长时间干燥期”。
由于fcm的所有输入和输出本质上都是半定量的，因此以数字提供的信息仅相对于网络中的其他数字进行分析(Kok 2009, Reckien 2014)。因此，情景结果没有直接与绝对指标进行比较(Reckien 2014)，而是被解释为与基线相比变量和变化之间关系的总结(Özesmi和Özesmi 2004)。
限制
FCM推断的一些缺点是:(i)它们不能产生对明确时空动态的洞察，(ii)它们基于系统中变量之间关系的主观加权(Murungweni等人，2011)。为了克服部分时间限制，我们遵循了Kok(2009)的建议，即FCM中包含的变量在类似的时间尺度上运行，在这种情况下是基于年度的。为了克服随意连接的主观权重，我们(i)在FCM的共同构建中涉及多个参与者，(ii)在Murungweni等人(2011)之后进行了不确定性分析，以评估权重变化的影响。不确定度分析是通过将FCM矩阵中的所有边权值变化在其值的10%以内进行的。为了进行分析，使用拉丁超立方采样生成了5000个矩阵，并在每个场景中运行。输出值的范围提供了深入了解结果的稳健性(Murungweni et al. 2011)。
结果
强制函数、结果变量和复杂性
FCM网络的结构分析对奇基塔尼亚野火系统的关键变量和不同的“心智模型”(Gray et al. 2012)产生了重要的见解。增强FCM产生了一个包含36个变量和110条边的网络(附录5)。图3显示了通过结合区域专家的FCM和Concepción上开发的三个组FCM生成的增强FCM的网络可视化(见附录6中的组FCM)。总的来说，22个变量在组FCM中是共同的，相当于增强网络中变量的60%。
增广FCM中的中心变量与组FCM中的中心变量相同(表3)。中心变量很重要，因为它们对整个系统的影响最大。在所有fcm中，中心变量的范围在3到5之间，这表明人们对复杂动态的理解往往集中在更少的重要变量上，而更多的变量起着更少的中心作用(图4)。常见的中心变量是“人工砍伐”、“牲畜生产”和“机械化砍伐”，这突出了该地区野火、土地清理和生产系统之间的多重相互作用。正如预期的那样，考虑到用于开发fcm的研究问题，“野火”是一个常见的中心变量。
在fcm组中，大多数发射机和接收机也相似(表3)。总的来说，网络展示了大量的发射机。一些变量与访谈中当地和区域参与者认为的“不受他们控制”的外生力量有关。例如，“长时间的干旱期”被认为是一种影响系统边界之外的力量，“道路”或“财政土地捐赠”的开发是由区域系统之外的国家政府领导的外部自上而下的决定决定的。然而，其他与机构相关的传递者，以使用火进行生产的不同行动者为代表，如私人牧场主、土著和跨文化社区。机构不被视为外部力量，而是作为一个内生因素，它有可能从系统边界内影响野火的发生。
这些发射机还与采访中提到的野火的主要驱动因素有关。除了表3中常见的传送器外，在几次采访中还提到了狩猎。例如，一位土著农民在Roboré网站上解释了野火的不同原因:“山区的野火主要是由猎人引起的。另一边的野火是清理土地造成的。野火总是由人类引起的，它们不是自然的。甚至孩子们过去也会玩耍和生火。”除了意外的(和故意的)人为火灾外，许多受访者表示，野火与生物量的积累和长期的气候变化密切相关塞卡风(当地对干旱期的说法)。
虽然确定野火的驱动因素对于制定专注于根本原因的策略很重要，但也有必要确定结果变量，以监测和比较可能的策略的场景结果。FCM网络中的接收变量是结果变量，因为它们受系统中其他变量的影响很大。在所有fcm中，“家畜生产”和“农业生产”被确定为接收对象;两者都与当地社区和牧场主使用火灾的主要目的有关。这两个结果变量用于权衡评估情景结果，即策略是否可以在不对牲畜和农业生产产生不利影响的情况下减少野火发生。
我们使用了额外的网络描述来比较网络水平的结构和复杂性结果(见附录5)。区域专家的FCM中的网络复杂性高于其他组FCM。总体而言，与组fcm相比，增强网络表现出更高的连接数、更低的总因果连接平均权重、更低的层次结构和更高的边节点比。
未来野火风险预测和不确定性
野火风险管理的关键变量
变送器是场景设计中考虑的关键变量。敏感性分析补充了度中心分析，以进一步缩小对整个系统，特别是对野火有显著影响的变量(表4)。对系统影响最大的传输变量是“长时间干旱期”、“道路”、“中型牧场主”和“大型牧场主”，其次是“财政土地捐赠”。在访谈中，这些变量被认为是快速变化的，并预计在未来会增加。一些农民注意到雨水抵消的延迟，并提到长时间的干旱期变得更加频繁，影响了他们的生产。例如，Concepción的一位农民解释说:“自2000年以来，我们经历了干旱年，我们感觉到了塞卡风更多…塞卡风已经很久了。这几年对农业来说很困难。”长时间的干旱期也被认为会增加野火风险。
假设敏感性分析中“干旱期延长”有一个固定的高状态值，只有少数变量对野火发生有高影响。与基线相比，这些变量固定为低状态值，可以维持或降低野火风险。有助于维持野火发生水平的变量是“故意引起火灾”、“人为砍伐森林”、“狩猎”和“燃烧新牧场”。导致野火风险降低的唯一两个变量是“为再生而燃烧”(天然草或人造牧场)和“为新农田而燃烧”。
地面感知为情景假设提供信息
“不干涉”假设在当前趋势加剧的背景下无法预测未来的野火风险。道路数量的增加是基于政府改善交通网络的计划，以及我们采访的地方和地区当局的看法，他们认为未来经济将迅速发展，产量将增加。这些受访者还指出了私人牧场主的未来增长，因为以下原因:(i)奇基塔尼亚最近被宣布为无口蹄疫区，吸引了畜牧业部门更多的投资，(ii)由于林业部门的规章更加严格，土地政策的执行更加严格，投资从林业转向畜牧业，(iii)促进粮食安全的近期国家政策以及国家政府与农产工业部门达成的协议，以提高生产力，并在2025年之前将玻利维亚低地的农业边界扩大到1300万公顷(玻利维亚政府2013年，2015年，Fundación Tierra 2015年)。根据Roboré和Concepción的地方当局的说法，这种情况还假定财政土地禀赋不断增加，这将导致更多的跨文化社区在该地区定居，存在潜在的土地和文化冲突。
消防管理方案承认了该地区的消防使用传统，但也需要集体改变消防使用实践。采用改进的燃烧做法是基于对野火风险的日益认识和不同消防用户的试点行动。在采访中，社区农民和私人牧场主解释说，自21世纪初以来，他们一直接触到有关野火预防的媒体宣传活动。他们还提到“害怕”火灾制裁，自2000年代中期以来，ABT已经更加严格地执行了这些制裁。虽然这些活动似乎提高了人们的认识，但行为上的改变主要体现在过去遭受过野火影响的社区，或参加过培训和试点行动的社区。这些培训在很大程度上是受2010年山火危机的影响。在Roboré市，2011年，当地一家环保非政府组织启动了一个试点项目，以促进消防管理活动的协调。该项目的社区接受了关于改进燃烧技术和消防以及监测活动的培训，以便为分散的早期预警系统提供信息。当地政府支持额外的培训，以建立一个分散的消防队系统。在Concepción，市政当局开始在更特别的基础上协调类似的培训。
灭火方案考虑用替代的无火技术来减少火的使用。在奇基塔尼亚，这些技术主要针对畜牧业，因为它们有可能提高其生产力。这些假设在很大程度上是基于2011年国家政府推出的一项名为亚马孙火地岛(亚马逊无火)。该地区正在试点示范田，以展示如何使用集约化生产系统在不发生火灾的情况下管理牧场。该计划承认焚烧是该国传统的生产方式，但认为这是一种落后的做法，是一种“不适当的做法和不受控制的现象，导致近年来发生了大型森林火灾”(PASF-II 2012:1)。提高生产力的意图也与地方当局在Concepción和Roboré分享的未来愿景有关，他们计划在未来几年补贴机械化土地清理。Concepción的一位权威人士解释道:
我们打算在未来提高生产力，所以这是现代化的愿景，这是畜牧业的愿景，(在农业方面)我还预见到以商业逻辑提高生产能力。这一过程在土著社区可能会有点慢，但在跨文化社区会更快。(AUTCO02, Concepción, 2013年8月27日)
情景结果和不确定性
基线显示野火发生率高，森林砍伐和牲畜产量高(图5)。在不干涉情景下也观察到类似的模式，与基线相比，森林砍伐和牲畜产量上升(图6)。在不干涉情景下，“干旱期延长”的增加表明，与基线相比，农业产量显著下降。
在火灾管理场景中，野火风险的降低比在灭火场景中更高。即使在假设干旱期延长的情况下，也观察到这种差异，这表明即使在干燥的气候条件下，野火系统也会对改进的火灾管理敏感(图6)。最重要的是，火灾管理情景显示该地区野火风险降低和生产之间的权衡最小。
讨论
用FCM理解复杂系统
虽然由不同的行动者类型开发的fcm是不同的，但网络结构分析确定了相似的模式，有助于理解奇基塔尼亚野火系统的重要方面。fcm中相对较高的发射器变量数量意味着系统的功能被认为受到多种驱动因素的极大影响，其中一些被认为是系统的外生驱动因素，例如与全球现象相关的长时间干旱期，而一些内源性驱动因素，即被确定为驱动野火的重要因素的火灾用户。认识到代理的重要性，参与者可以设想不同的方法来处理野火风险，这取决于他们在系统中作为用户、经理或政策制定者的角色。这表明了他们对这一特定领域的知识，以及为变革创造条件的现有兴趣。明确地将参与者作为变量纳入fcm是有帮助的，因为它允许参与者讨论具体的切入点和可能催化野火系统变化的因素。
进一步分析发现了一组所有fcm共有的少数变量，这些变量在影响系统行为并最终降低野火风险方面发挥了关键作用。这在一定程度上有助于克服大量发射器带来的“噪音”(Gray et al. 2012)，并将重点缩小到系统的特定组件上，这些组件可以被操纵来评估可能的结果。访谈有助于分析的背景，并进一步了解关键驱动因素的特殊性。这些步骤的组合帮助回答了指导本研究的第一个研究问题。Özesmi(2006)在一项关于代表人们对复杂系统的看法的不同fcm的元研究中也观察到，少数高度联系和有影响力的变量与更多的变量表现出较少的联系。有趣的是，增强FCM中最核心的变量对关系权重的随机变化表现出较低的敏感性。这可能是因为它们较高的连接数量意味着各种贡献连接中的随机不确定性倾向于相互补偿，导致中心变量的总体不确定性中等。
结合不同的fcm可以聚合不同的心智模型，并有助于更好地指定野火系统的复杂性。没有人对现实的构建是完整的，所以让一群参与者来开发fmm，并将他们结合起来，有助于共同构建一个更完整的基于感知相似性和差异性的知识库(Murungweni等人，2011年，Gray等人，2012年，Kontogianni等人，2012年)。这一过程可以更好地描述系统的结构形式和功能，由于变量之间的联系和依赖性较高，系统似乎更能适应局部变化。根据Bodin和Crona(2009)和Crona和Hubacek(2010)等学者的观点，更高的连通性表明系统中有改变的潜力，以阻止不受欢迎的状态。
野火风险的未来情景和可能的影响
FCM方法成功地捕获了野火系统中的反馈。这些推论强调了在预测奇基塔尼亚未来野火风险的战略中考虑气候变化的必要性。beplay竞技考虑到未来对更极端季节性的预测，这一点尤其重要(Seiler 2009, Seiler et al. 2013)。FCM还对这些策略的潜在风险和权衡产生了深刻的见解，可以补充亚马逊地区气候、火灾和土地利用变化反馈的其他研究(Nepstad等人，2004年，Aragão等人，2008年，Lee等人，2011年，Brando等人，2014年)。
如果不采取适应措施来应对感知到的风险，脆弱性将不受挑战，甚至可能增加(Pelling 2011)。在处理本研究的第二个研究问题时，在放手场景结果中观察到这一点。对风险的消极态度，加上干旱和有利于农业边界扩张的政策，导致了野火风险的增加，实际上与基线相比，农业产量下降。考虑到农业生产是Concepción和Roboré地区土著社区的主要生存生计，可以认为，在未来干旱条件的背景下，这种行动者类型可能更容易受到野火风险的影响。
根据我们的第三个研究问题，在比较适应情景以评估其结果时，我们意识到，令人惊讶的是，灭火情景中的野火风险高于消防管理情景。这意味着，在灭火场景中燃点的减少可能不足以抵消由系统中其他相互作用的变量造成的野火的有利条件。仅针对奇基塔尼亚州增长最快的部门来降低野火风险似乎未能提供有效的系统性响应，因为它错过了其他积极的反馈。在更严重旱季的前景中(Seiler 2009)，这要求采取措施，让所有火灾使用者(而不仅仅是一个部门)参与预测野火风险，但要保持具体行为。
与增量适应相关的情景中所考虑的火灾风险策略。渐进式适应需要改变现行政治体制内的目标、规则和实践(Pelling 2011)。尽管这两种适应场景都是基于对最佳实践和技术改进的集体采用，但消防管理场景涉及从系统内部(由内而外)启动的过程，而灭火场景则是从外部(由外而内)启动的。在火灾管理场景中，系统内生的不同参与者在吸收改进的燃烧实践中发挥了作用，预计将垂直或水平传播。相反，在灭火场景中，改变是由国家对现代化“落后和危险”的燃烧实践的兴趣引起的。
在某种程度上，灭火场景保留了命令和控制方法的特征，因为它旨在通过消除使用火和避免暴露于野火来部分限制系统中的可变性。Holling和Meffe(1996)认为，通过限制变异和暴露，系统可能会失去适应能力，并可能变得更容易受到意外干扰。例如，在委内瑞拉观察到，近年来，在草原-森林景观中对传统火力的压制导致了更大的野火(Sletto和Rodriguez, 2013年)。在世界各地的其他森林景观中也有类似的例子，压制导致了反常的结果(粮农组织2011年，Stephens等人2014年)。这可能在一定程度上解释了在灭火场景中观察到的野火风险高于消防管理场景。区域专家还认为，扑灭火灾可能导致不必要的生物量积累，导致更大的野火。一些专家考虑将规定的燃烧作为管理奇基塔尼亚野火风险的额外策略。
另一个重要的区别是，灭火场景比消防管理场景需要更多的技术转让和实施投资。随着时间的推移，这种投资可能会增加过渡成本，在未来强制执行路径依赖(Gunderson和Holling 2002)。Galaz(2014)警告说，锁定效应(在这种情况下，以技术为中心的方法)可能导致不可逆转和不受欢迎的结果。灭火方案的一个不可取的结果是，更容易发生大型野火，但森林砍伐也会增加。除非在机械化土地清理的同时采取措施防止森林砍伐，否则森林砍伐可能会加速。这在玻利维亚东部的情况下很重要，过去土地政策的变化引发了森林砍伐(Pacheco 2006, Redo et al. 2011, Müller et al. 2014)。
尽管火灾管理场景结果显示在减少野火风险和生产之间的权衡最少，但这种方法存在局限性和风险。Reeder等人(2009)认为，如果需要进行重大改革来应对未来的风险，增量适应可能是危险和昂贵的。例如，通过改进燃烧实践，消防管理方法不会限制在规模日益扩大的财产中使用火灾。根据Pinto和Vroomans(2007)的说法，近年来，财产规模的扩大在很大程度上导致了意外火灾。同样，消防管理策略也没有考虑到跨文化社区中的新消防用户，这些人正在将火的使用传播到奇基塔尼亚的新森林边界。这些消防使用者并不总是具有使用消防的传统知识，因此他们是一个重要的危险因素。“不干涉”方案确实解释了这一趋势，结果令人担忧。
情境中考虑的不同策略最有可能在奇基塔尼亚同时发生。事实上，结合不同的策略可能是必要的，因为仅在生态位层面的活动可能不足以降低系统层面的野火风险。Pelling(2011)提出了一种方法的“嵌套”，在这种方法中，不同的策略可以相互补充，一个尺度上的变化促进不同尺度上的变化。集体预测野火风险的嵌套策略将实现多级协作，这是Ostrom(2008)作为多中心方法引入的。例如，改进的火灾管理可能不足以防止大型物业的意外火灾，在这种情况下，机械化和无火技术将更合适。同样，机械化在奇基塔尼亚山区也不可行，在那里消防管理将是一个更合适的策略。在实施基于行动者特定策略的多中心方法时，需要仔细考虑影响的时空尺度。在奇基塔尼亚州实现能够产生系统级影响的战略协调嵌套的时间和能力可能确实代表了对增加的野火风险的“适应限制”(Adger et al. 2009)。
使用FCM支持协作和决策制定
Özesmi和Özesmi(2004)认识到fcm在加强关键行为者改进长期管理战略的能力方面的潜力。在本研究中，fcm的共同构建被证明是一种适当的方法，可以让与野火风险管理相关的不同行为体参与进来。他们贡献了独特的知识、世界观和对火的感知。尽管fcm的开发有助于在每个参与者类型的组内发起讨论，但将所有参与者类型聚集在一起的更广泛的讨论仍然不寻常。这样的对话将有助于不同的行为者从不同的角度了解野火风险，这是改善合作和策略嵌套的必要步骤，以更系统地应对野火风险。
2013年，在圣克鲁斯启动了区域火灾平台，以促进区域到地方所有行为体之间的对话和协调，从而为减少该地区的野火风险做出重大贡献。增强的FCM可以潜在地作为一个有效的“边界对象”(Star和Griesemer 1989年，Cash等人2002年，2003年，White等人2010年)来讨论该空间中的场景结果并协商不同的视角。Star和Griesemer(1989:393)将边界对象定义为“在不同的社会世界中具有不同的意义，但其结构足以被多个世界所识别，这是一种翻译手段”的分析概念。根据Cash等人(2003)的说法，边界对象的使用可以有助于(i)通过让信息用户参与生产来获得更突出的信息，(ii)通过让专家参与来获得更可信的信息，尽管可能存在相互冲突的观点，以及(iii)通过提供更大的多角度过程访问和更高的透明度来获得更合法的信息。基于此，我们认为像FCM这样的参与式模型有潜力作为边界对象，促进“社会学习”(Henly-Shepard et al. 2015)更开放的讨论，并产生有用的信息来改进管理策略。
到目前为止，本研究中FCM的使用在一定程度上帮助解决了定性故事情节、公众对日益严重的野火的关注以及模型假设和参数之间的不匹配。将访谈与基于对参与者重要内容的fcm构建相结合，有助于捕捉相关趋势和可能的未来轨迹，以构建情景。由于参与者将熟悉该模型，并在一定程度上拥有结果的所有权，我们认为FCM有潜力被用作奇基塔尼亚野火管理的决策支持工具。这些结果出现的时机也很合适，因为圣克鲁斯的政府正在制定一个新的10年计划，以管理该地区的野火风险。使用FCM模型来支持奇基塔尼亚的决策进程仍有待检验，因为我们将回到该地区分享成果，并促进帮助其发展的参与者之间的交流。
结论
FCM模型成功地确定了驱动奇基塔尼亚野火系统的关键强迫变量，并根据该地区与野火风险管理相关的关键行为者的看法，生成了可能的“假设”情景。半结构化访谈有助于捕捉一些“为什么”，为场景设计提供信息，并为结果的讨论奠定基础。考虑到野火系统中变量和反馈的不确定性，FCM模型被用于评估不同的可能情况，而不是对未来做出准确的预测。不确定性分析有助于增加FCM模型产生的结果的稳健性。
在趋势加剧的背景下，对野火风险增加的消极态度导致未来的脆弱性更高。在极端干燥的条件下，这似乎特别影响到农业生产，而农业生产是该区域当地社区的主要生计。出乎意料的是，即使在干燥的气候条件下，消防管理场景也比灭火场景显示出更低的野火风险。在灭火场景下燃点的减少似乎不足以平衡系统中其他变量之间的强化反馈。
最有可能的是，未来需要嵌套一种更系统的方法来预测和更好地管理野火风险。FCM模型通过通知管理决策和促进不同角色类型之间的讨论，具有支持这一过程的潜力。鉴于政府在圣克鲁斯有兴趣通过一个新项目和最近推出的区域火灾平台改善野火风险管理，这一点尤为重要。
这项研究的发现也提供了具体的假设，可以在进一步的研究中进行测试，包括更多的定量数据和明确的空间和时间维度。随着野火成为全球日益关注的气候变化问题，本研究的发现和使用的方法对推进世界各地其他动态前沿景观的野火beplay竞技风险适应具有重要意义。
致谢
这项研究得到了自然之友基金会、博斯克奇基塔诺自然保护基金会和斯德哥尔摩环境研究所的支持。它还得到了康塞普西翁市政府和罗波市政府的支持。特别感谢u�zesmi, M. Van Wijk和K. Kok，他们提供了关于FCM方法的见解和关键反馈。我们也感谢两位匿名审稿人，他们帮助改进了手稿。Y.M.得到了杰克逊基金会和欧洲研究理事会高级研究员奖的支持。在本研究的实地考察期间，T.D.获得了ossmaston奖学金的支持。E.B.由经济与社会研究理事会和自然环境研究理事会支持。作者没有利益冲突需要声明。
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