森林火灾气象环境条件和林火研究

<正>1引言森林火灾的发生、发展与火源、可燃物和天气气候条件三大要素密切相关,又称"森林的燃烧三角",在有利于森林燃烧的天气气候条件下,火源是林火发生的主导因素,可燃物的类型与特性又与林火的性质、大小及其蔓延速度紧密相联,是林火发生的物质基础,大气的温度、相对湿度、风则是林火发生与发展的环境条件。湿度和大气降水直接影响着可燃物的水分含量,进而决定了可燃物的易燃程度。风能给林火提供充足的氧气,促使林火蔓延,气温高、湿     

林火蔓延速度计算方法的研究

一、序言林火预报对国民经济的重要意义是不言而喻的. 目前,一些发达国家的林火预报系统除了预报林火发生的概率(各种火险指数)以外,还开始考虑制作火行为预报;并将其付诸业务上实现.火行为不但与天气条件紧密相关,同时也受地形、地貌、可燃物性质与状况等因素所制约,过程十分复杂.一般认为,火行为包括蔓延速度、火强度和火焰高度(确定是否树冠火)等内容.但事实上,上述三项中的蔓延速度是最基本的参数;应     

呼盟林火及草原火预报系统的研究

利用呼伦贝尔盟3O多年的林火及草原火资料以及天气、气象资料，考虑了引火火源、地形地势、森林及草原可燃物类型、地面可燃物负荷量、植物含水率、植物返青状况等多种因子，根据理想的火烧模型和理论，采用以火报火的系统工程，全面系统地分析论述了林火及草原火预报的各种指标、模型和基本理论，并研制出了客观配套的“呼盟林火及草原火预报系统软件”。该预报系统软件包括火险等级、火强度等级、火烈度等级、火苗高度、蔓延速度、蔓延距离、火线长、火场面积、火场周边长、有效安全点火灭火的最小距离及相应逆风区火速、雷击火卫星遥感监预测等多种短中长期林火及草原火预报模型和产品。     

2006年红花尔基樟子松林重大火灾发生的气象条件

利用极轨卫星遥感资料、气象资料,结合地理信息系统,对2006年5月16日红花尔基樟子松林区重大火灾发生、蔓延的气象条件进行了综合分析,结果表明：（1）高温少雨型严重干旱、大风是林火发生和蔓延的重要背景。（2）计算的森林可燃性的综合指标为395、423,表明应是雷击起火,与实际情况相符。（3）风力4级、气温5．9～6．5℃时,火场火势的蔓延速度为137．2hm2·h^-1;风力5级、气温7．6～8．4℃时,火场火势的蔓延速度为173．2hm^2·h^-1。（4）风力在4～5级之间变化、气温在5．9～8．4℃之间变化时,火场火势的蔓延速度一般为137～173hm2·h^1,可为以后的林火预报提供参考指标。     

重庆两场森林火灾蔓延特征的数值模拟

为了深入认识同时段内发生的两场森林火灾蔓延特征以及大气、地形等对不同林火行为的影响,进而为多起林火扑灭火工作提供科学支撑,选取 2022年8月17日发生在涪陵两场森林火灾,利用高分辨率地理信息、植被数据和气象数据对两场林火行为进行分析研究,同时运用林火-大气耦合WRF Fire（Weather Research and Forecasting Model with Fire Module）模式进行数值模拟。研究发现：①受深厚高压控制,两场林火是在持续高温、干燥背景下发生的,气象干旱等级达到重旱,火险气象等级高。②模式模拟风向风速变化与实况较为一致,基本体现出火场风向和风速突变,表明WRF Fire模式可以较准确地再现火场蔓延情况。③基于林火蔓延特征时间和空间变化可将大梁山林火发展分为6个阶段、北山坪林火分为4个阶段,造成直线距离相隔4.4 km两个火场蔓延发展程度不同的原因在于地形差异造成的局地风场差异。     

全国林业气象学术讨论会简况

中国农学会农业气象研究会和中国林学会于1982年10月9—14月,在江苏省江都县联合召开了全国林业气象学术讨论会。参加会议的有林业、气象、农业部门的科研单位和院校代表共118名。会议收到论文和技术材料共102篇。 会议交流和讨论的内容主要有: 一、林火气象。森林火灾与气象条件的关系很密切。在十年动乱中,几乎陷于停顿的林火预报工作,近几年来,已逐渐得到恢复并在防止森林火灾方面取得了显著的效果。如黑龙江省小兴安岭林区,近几年来由于开展了森林火险天气预报和积极防治,使森林火灾面积降低到建国30年来的最低水平。因此,受到当地政府多次表扬,并获得优秀科技成果奖。 会上王正非先生等提出了林火强度和林火蔓延特征值的计算方法。代表们认为,这给开展林火数值预报创造了条件。目前林火预报还存在着计算式     

四川省林火多发年的环流特征分析及气候分型

利用四川省林火重灾区(凉山州、攀枝花市、甘孜州)林火数据和NCEP/NCAR逐月再分析资料,分析了春季林火多发年大气环流特征,发现高低空大气环流异常,造成重灾区水汽输送偏少和冷空气活动偏弱,导致降水偏少、温度偏高,从而为重灾区春季林火的多发提供了有利的气象条件。在对比分析林火多发年与少发年温湿气候背景的基础上,分析了不同温湿气候分型下重灾区春季及各月林火的发生情况,发现春季林火多发生于"暖干型",即在降水偏少、温度偏高时林火发生概率明显增多,造成严重的损失。     

吉林省春秋季林火气象指数的建立及其变化特征

以吉林省为例,利用该省1952—2010年森林火灾(简称林火,下同)次数资料和全省气象站资料,分析该省林火次数时间变化特征及其与气象条件的关系,利用水分平衡法和统计回归方法建立林火次数气候影响评价模型并对其进行比较;在此基础上,利用水分平衡模型建立林火指数时间变化序列。结果表明,林火次数与降水、相对湿度、气温、风速等气象因子关系密切,水分平衡模型的气候影响评价效果优于统计回归模型;近62 a来吉林省林火指数和次数均呈增加趋势,表明气候变化有利于林火发生;2000年之后进入春、秋季林火多发期。     

CI指数在大兴安岭地区春季防火服务中的应用

用综合气象干旱指数(CI),结合1980—1999年林火资料,选取上年夏秋季、3月及前20天累计干旱指数作为CI林火因子,分别代表长期、中期和近期的气象干旱情况,并依据CI林火因子计算出CI林火指数(Hc)进行林火预警服务。经过研究得出如下结论:①各月相比,6月的林火因子最小,5月除上年夏秋季累计干旱指数小于4月外,其他因子均大于4月和6月累计干旱指数,说明5月最易着火,而6月出现火灾时比4月需要更加干旱的气象条件。②4月和6月有89%林火个例的Hc1,5月有84%的林火个例达到这个标准;当Hc≥2时,有76%的年份在10天内发生林火,平均每年发生4次,而Hc2时只有45%的年份发生林火,平均每年发生2.3次。说明Hc越大,发生林火的可能性越大。在春季森林火险预警服务中,可定义Hc≥2为高火险,1≤Hc2为中火险,Hc1为低火险。     

重庆市森林火灾的气象条件分析

利用重庆的林火资料，分析林火发生规律及其气象条件的关系，并进一步给出了重庆林火发生的主要大气环流特点。     

大兴安岭特大森林火灾气象成因的分析

本文分析了1987年5月大兴安岭特大森林火灾的气象成因。前期干旱、少雨及5月上旬气温的显著偏高，是发生特大火灾的气候背景。大兴安岭位于我国最北部，属于寒温带，年平均气温只有-3—-6 ℃，有机物分解缓慢，使林内可燃物越积越多，是发生火灾的物质基础。在已有大量火源存在的情况下，正逢有强干冷锋过境，平均风速达8—12 m/s，最大17.0 m/s，使火势急速蔓延，是造成特大森林火灾的最关键因素。地形与气温、积雪有密切关系，也对火场的蔓延有一定的影响。     

大兴安岭林区火灾特征及影响因子分析

对1970—2006年大兴安岭地区森林火灾过火次数与过火面积及其影响因子分析。结果表明：春季是大兴安岭地区火灾易发季节,4—6月易引发较大等级的森林火灾;雷击是引起该地区森林火灾的主要原因,雷击火灾多集中在春季和夏季, 6月份为雷击火多发月;年尺度上,降水量与过火次数显著相关,气温与过火面积显著相关;月尺度上,气温与过火次数显著相关,风速、相对湿度与过火面积显著相关;日尺度上,过火次数与最高气温显著相关,过火面积与相对湿度显著相关;但复相关系数较小,表明对森林火灾的预测不能仅仅选取气象因子,更要考虑火源及可燃物的影响。     

基于GIS和RS的西藏森林火险等级计算方法

基于遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS),利用由基于DEM演算的地面最高温度、最小相对湿度和最大风速等格点化气象要素,FY2静止气象卫星逐日降水反演产品和AVHRR积雪监测产品计算网格森林火险天气等级,结合由植被类型、NDVI、地形要素和公路、人口聚居地等要素评估的森林火险风险等级,综合计算得到网格化的西藏森林火险等级。该项业务程序基于MeteoInfo组件建立,能够实现全自动化业务运行。对于森林火灾事件,通过与基于气象站的森林火险天气等级相比,该方法的准确性更高,能为西藏林区森林防火工作提供有效参考。     

重庆市森林火险变化特征及气象条件分析

利用重庆市34个气象站1961-2007年逐日气象观测资料以及同期NECP/NCAR逐月再分析数据,根据森林火险环境气象指数的定义,研究了重庆市森林火灾变化特征,并对春季和盛夏高森林火险等级下的典型年份的大气环流特征进行了分析。结果表明：重庆林火次数具有明显的年、季、月、日变化特征,盛夏（7-9月）和春季（2-4月）为2个高峰期,其林火次数占全年林火总数的78%,其中8月最多（占全年林火总数的18%）,午后是森林火灾多发时段;春季重庆市高森林火险的大气环流特征表现为：乌拉尔山、贝加尔湖和鄂霍茨克海地区500 hPa位势高度偏低,四川盆地高度场偏高,冷空气在中高纬地区堆积,天气活动主锋区偏北;盛夏重庆市高森林火险的环流特征为：巴尔喀什湖和鄂霍茨克海地区500 hPa位势高度显著偏低,朝鲜半岛位势高度显著偏高,西太平洋副热带高压位置偏北。     

湖南省森林火灾时空分布特征及其气象成因分析

利用湖南省2008-2017年10年森林火灾数据、卫星MODIS和VIIRS监测资料及常规气象资料，统计分析了湖南省森林火灾时空分布特征，分析结果表明：近10年湖南省森林火灾高发月份是2、3、4月， 3月最多，总次数为3800次，森林火灾在邵阳发生次数最多，郴州、长沙和永州次之。森林火灾受灾面积最大的是永州市、怀化市、邵阳市，达6800-7500公顷。重点分析了2018年2月14-19日湖南致灾严重的森林火灾过程与气象条件的关系，结果表明，森林火灾期间，气温偏高、相对湿度较小，降水量少，平均风速一般超过0.5m/s，火灾严重时段最大风速增大到6m/s左右，风向以偏东风和偏南风为主，湖南高低空受上下一致的西南风气流控制，天气形势较稳定。     

基于WRF-Fire模式的2009年“5· 21”蒙古国入境大火数值模拟研究

利用WRF-Fire模式对2009年“5·21”蒙古国草原入境大火进行火场发展数值模拟研究，并通过敏感性试验分析了防火隔离带对火势的阻挡作用。结果表明，模式可以较准确地再现环境风场对本次大火蔓延过程的影响，模拟火场面积、蔓延方向与实况基本一致。第一阶段（21日12—22时，世界时，下同）在蒙古国境内起火点附近，地面为裸露地表，可燃物负载量小，近地面为东北风，火线向西南方缓慢蔓延；第二阶段（21日22时—22日11时）风向转为西北，火线经平缓均一草地向东南方发展，在到达中蒙边境前地面风速增大到8～10 m/s，且风向与坡向一致，火线迅速移向中蒙边境防火隔离带；第三阶段（22日11时—23日20时）隔离带和人工灭火有效阻止了火线继续向中国境内蔓延，此阶段风向转为南风，火线向北扩展；第四阶段（23日20时—24日12时）风速达到16 m/s以上且风向转为西北风。受东面隔离带和湖泊的阻碍，火线缓慢向南蔓延。当火线到达南面的隔离带后，受隔离带阻挡及人工扑火作业的共同作用，本次大火于26日08时结束。敏感性试验表明，若不存在隔离带，火线将在风场的驱动下继续向东南、东北方向蔓延，所经区域主要地面可燃物类型从草地过渡到针叶林，火场的蔓延将造成大面积的森林资源损失。     

Estimating australian forest fire danger under conditions of doubled carbon dioxide concentrations

The most appropriate indices with which to quantify Australian bushfire danger are the McArthur fire danger meters. These meters use meteorological information to produce a fire danger index that is directly related to the chance of a fire starting - and to the severity of a fire once it has started. The Mark 5 forest-fire danger meter uses air temperature, relative humidity and wind speed, plus a drought factor that is calculated using daily rainfall and temperature information.Three years of daily data generated from the CSIRO four-level general circulation model, and thirty years of daily data generated from the CSIRO nine-level model were used to estimate the daily McArthur forest fire danger index for simulations corresponding to present conditions, and to those corresponding to doubled atmospheric CO₂. The performance of these models with respect to fire danger was tested by comparing the fire danger index for Sale (in the Eastern part of Victoria, South-eastern Australia) calculated from analysis of daily climatological data with the modelled annual cumulative forest fire danger index for the grid point that was representative of Sale. Data from both models for all Australian grid points were also examined. Both models predict an increase in fire danger over much of Australia for their doubled CO₂ scenarios.The results from the models confirm that annually averaged daily relative humidity is the single most important variable in the estimation of forest fire danger on an annual basis, yet the models tend to produce relative humidities that are slightly too low so that the fire danger is overestimated. A simple one-box model of evaporation indicates that the value of relative humidity to be expected under an altered climatic regime depends on the modelled relation between actual and potential evaporation, the present values of relative humidity and evaporation rate, as well as on the expected changes in wind speed.     

MODIS数据在南方丘陵地区局地森林火灾面积评估中的应用研究

根据2004年的MODIS数据和森林火灾地面调查数据, 以福建省为例, 来探讨典型南方丘陵山区森林火灾发生后火灾面积大小评估的技术方法。在对火区250 m分辨率MODIS数据特征分析的基础上, 通过MODIS近红外通道反射率和归一化植被指数在火灾发生前后的散点图, 结合火区的假彩色合成影像, 利用ENVI软件的ROI处理功能建立火灾面积评估技术方法。对35起森林火灾样本进行评估, 过火面积总体估算误差为15 hm2, 结果表明, 在南方丘陵山区, 应用MODIS数据开展森林火灾面积评估, 能较好地满足业务需求。     

云南省森林火险气象等级区划研究

以云南省为研究区,采用防火期内插值到每个格点的月平均降水量、月平均气温、月平均风速、月平均蒸发量、月平均相对湿度5个气象因子,以及栅格化的云南省树种和土地利用分布作为火险区划因子,通过将其标准化并赋予各因子不同的权重,利用ARCGIS的分析计算功能,对云南省防火期内进行森林火险气象等级划分,并以历史林火统计结果作为验证。从区划结果来看,12月至次年5月森林火险气象等级的发展趋势符合云南的实际情况。通过对照历史林火统计结果,该结果能反映云南省大部地区在防火期不同月份的森林火险气象等级分布规律     

1961~2020年中国两大林区森林火险天气的多尺度特征北大核心CSCD

近年来,世界各地的极端林火事件已呈现出多发态势。林火作为一种复合型极端事件,它的发生和蔓延与气象条件有着密切联系,在全球变暖的背景下,研究林区森林火险天气的变化特征可以为“碳中和”背景下的森林防火工作提供科学的信息。本文以逐日森林火险气象指数(FFDI)作为火险天气的度量指标,分析了该指数的适用性及空间分布特征,进而分析了1961~2020年东北和西南两大林区FFDI及相关气象因子的线性变化趋势;最后利用集合经验模分解(EEMD)的方法揭示了两大林区防火期FFDI的多时间尺度演变特征。研究发现:在季节以及年时间尺度上,FFDI的分布具有明显的区域特征,东北地区在春季、秋季处于高值期,而西南地区则集中在春季和冬季,这与两大林区的森林防火期有很好的对应关系。各个季节FFDI呈现显著增长的站点数在10%~20%左右,春季最多(21%)。东北林区FFDI的变化趋势在四季都不显著;但相关气象因子中的日最高气温在四季都呈现显著的变暖趋势,平均风速在四季都呈现显著减弱的趋势。西南林区四季的FFDI都呈现显著(至少是0.1水平下的)增长态势,其中春、冬季防火期的趋势分别为0.09/10 a(P<0.1)和0.05/10 a(P<0.1);夏、秋、冬三个季节显著变暖又显著变干(P<0.05),朝着“暖干化”的气候特征演变。年际变率在两大林区FFDI的演变中贡献超70%;东北春季和秋季防火期FFDI的非线性趋势分别呈先快速上升后减缓和先快速上升后转为下降的趋势;西南春季防火期FFDI的非线性趋势从上个世纪的稳定少变转为21世纪开始呈现快速上升的趋势,冬季防火期FFDI则总体呈稳步上升趋势。因此,西南林区的防火形势正变得愈发地严峻。