基于森林火险指数的森林火险区划研究

以陕西周至国家级自然保护区为例,利用森林资源二类调查资料、DEM数据和地形图,借助GIS技术平台,选取地物类型(地类、优势树种)、地形因子(海拔高度、坡度、坡向)、交通区位和居民区距离作为计算森林火险指数(FFR)的主要因子,采用综合评价法,计算了周至国家级自然保护区的森林火险指数。根据计算的森林火险指数,把周至国家级自然保护区划分为5类火险区,即无火险、低火险、中火险、高火险和极高火险,其中,高火险区占48.9%,极高火险区占30.2%,高火险、极高火险等级所占面积较大。研究结果可为周至国家级自然保护区的森林火灾管理提供参考,达到防灾减灾,保护森林资源的目的。

森林火险气象指数及其构建方法回顾

森林火灾是威胁地球生态的主要灾害之一。为实现对林区起火可能性大小、火灾强度、火灾蔓延速度以及火灾扑救难易程度进行评估和预测,国内外专家学者利用森林火灾与气象条件之间的关系研制了诸多森林火险气象指数的构建方法。作者对近几十年来国内外森林火险气象指数的研究工作进行回顾和总结,得出广泛应用的火险指数可以归纳为指数查对法、综合指标法和统计回归法等3种类型,究其原理和使用效果,各有优缺点。在实际使用过程中,需要结合我国的气候和环境特点进行适用性修正和完善。

3种森林火险气象指数在黑龙江省北部林区应用效果的对比分析

利用黑龙江省北部大兴安岭林区和小兴安岭伊春林区11个气象站1961—2005年逐日气象资料、森林火灾次数资料和五营林业气象试验站1991—2005年森林可燃物含水率观测资料,采用统计回归法,建立森林细小可燃物含水率与气象要素关系模型。研究表明,模型模拟效果较好,模型模拟值可应用于森林火险气象指数模型中。对IN、IMN和INMC3种森林火险气象指数在黑龙江省北部林区实际使用效果的对比分析表明:IMN指数总体应用效果最好,IN指数次之,INMC指数较好,3种指数可在黑龙江省林区大范围推广使用;在实际应用中,考虑森林可燃物含水率这一因素,可提高INMC指数的应用效果。划分了3种森林火险气象指数在黑龙江省北部林区应用中相应的森林火险等级指标。

森林火险气象指数的应用研究

利用全国575个国家级基本气象站1971年1月1日至2005年5月31日的气象观测资料,选用了5种已得到国际普遍认可或我国国家级预警业务中使用的森林火险气象指数计算方法,计算了我国长序列的历史逐日森林火险气象指数,并对这些指数在我国的实际使用效果进行对比分析和应用研究。结果表明:IFFD,INMC,IN,IMN指数可在我国大范围推广使用(除长江中下游及附近地区),其中以IFFD指数总体应用效果最好,IMN指数次之。

国家级森林火险等级预报方法研究

对国家级森林火险等级的定量化预报方法进行了探讨,即:利用MODIS数据反演获得可燃物状态指数;将通过网络获得的全国气象数据和建立的可燃物类型分布、森林火险区划等基础数据库,在ArcGIS平台上数量化后计算背景综合指数,由这两者计算获得火险指数,以火险指数为国家级森林火险等级预报的量化指标,并利用它进行全国森林火险等级的分级,从而实现了全国森林火险等级从定性描述到定量估测。同时,以近几年我国发生的重特大森林火灾为例,对该方法进行了验证。实验表明:该方法可较好地对国家级森林火险等级进行定量化预报。

清远市森林火险气象指数变化特征分析

利用清远市气象站1976—2015年逐日气象观测资料,通过布龙-戴维斯方案及修正后的布龙-戴维斯方案计算出森林火险气象指数,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,分析清远市森林火险变化特征。结果表明,近40年来清远市森林火险气象指数增长趋势明显,火险指数年内变化具有季节性特征,从夏季开始逐渐增加,9月—次年2月指数比较高,10月份达到峰值,春季开始指数逐渐下降,5月降至最低值;Mann-Kendall突变检验分析表明,从20世纪80年代初火险指数呈明显上升趋势,上升的突变点是1994年;小波分析表明,火险指数存在16~32、11~23年尺度的准2次振荡,27年左右的周期振荡最强,为指数变化的第1主周期,18和5年时间尺度分别为指数变化的第2、第3主周期,3个周期的波动控制着指数在整个时间域内的变化特征。

河北省围场县森林火险区划研究

以围场满族蒙古族自治县作为研究区,利用森林资源二类调查数据、DEM数据和地形图,以GIS技术作为支撑,选取地物类型、地形因子以及人类活动和交通区位作为主要林火影响因子,采用因子加权重置综合分析法计算围场县各个乡镇的森林火险指数。根据计算出的森林火险指数,将所有乡镇分为低火险、中火险、高火险和极高火险4类火险区。结果表明,低、中、高和极高火险区分别占研究区的2.73%、36.50%、57.72%和3.41%,极高或高火险区主要集中在塞罕坝机械林场和御道口牧场东北部;中火险区主要位于御道口牧场;低火险区则集中在卡伦后沟牧场和红松洼国家级自然保护区。最后通过对划分的火险区进行了总体、地域的分析,并提出了预防对策。此研究可以为围场县的森林火灾管理提供有价值的参考。

SVM方法在森林火险预测中的应用

用归一化差分植被指数(NDVI)和空气相对湿度构造森林火险综合指数。将支持向量机(SVM)方法用于森林火险预报预测试验,利用气象资料和卫星遥感资料,建立甘肃省林区森林火险分类推理模型和回归推理模型,并进行相应的预报试验。结果显示:分类推理模型具有良好的预报能力,预报效果明显优于传统的逐步回归方法;回归推理模型预报效果与逐步回归方法相差无几。

森林可燃物含水率气象预测模型在森林火险预报中的应用

森林可燃物含水率是森林火险预报中的主要指标之一。利用黑龙江省伊春林区5个气象站1961—2005年逐日气象资料、森林火灾次数资料和五营林业气象试验站1991—2005年森林可燃物含水率观测资料,采用统计回归法,建立森林可燃物含水率与气象要素关系模型,并将可燃物含水率预测模型引入到森林火险气象指数模型中。结果表明:森林可燃物含水率模型模拟效果较好,引入森林可燃物含水率气象预测模型可提高森林火险气象指数模型的应用效果,并划分了森林火险气象指数在伊春林区森林火险等级预报中的应用指标值。森林可燃物含水率模型可祢补可燃物含水率组份缺少观测资料的不足,促进森林火险等级预报的应用水平。

基于FWI的浙江省森林火险等级划分

根据研究区内及附近气象站每日气温、相对湿度、风速和降水数据计算1991-2006年浙江省每日加拿大森林火险天气指数(FWI)系统各组分值;并利用Spline空间插值方法获得1991-2006年所有森林火灾发生日的FWI系统各组分值.浙江省森林火灾主要发生在松林、针阔混交林和杉木林.11月至翌年4月森林火灾发生日的FWI、细小可燃物湿度码(FFMC)和腐殖质湿度码(DMC)平均值较高.根据1991-2006年FWI各组分指数的分布和火灾发生情况,对FWI按低、中、高、很高和极高进行分级,其FWI指数取值范围分别为0-0.6、0.7-4.4、4.5-8.6、8.7-15.2、≥15.3.表明FWI指数对浙江省森林火险有显著的指示意义,FFMC和DMC对预测火灾的发生和蔓延有较好的指示作用.

1961~2020年中国两大林区森林火险天气的多尺度特征

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。

基于地表温度与湿度场遥感数据的火险等级预报新技术

在国家森林火险等级的定性化预报方法的基础上,利用云南省气象站点样本与空间位置及相关地形地貌因子数据,借助GIS空间建模功能,结合云南省特有的地理特点和气候特点,提出了一种基于地表温度场、湿度场遥感数据以及风速、蒸发量空间模拟数据的火险等级预报新方法。并以云南省4月的地表温度与湿度分析模型得到的测报数据,结果表明:该方法可较好地对森林火险天气等级进行化预报,数据与云南省4月多年预报的趋势相吻合。可较好地实现森林火险等级的定量化预报。

修正的布龙-戴维斯森林火险气象指数模型在中国的适用性

利用国家气象信息中心提供的2005-2014年中国基本、基准、一般气象站的历史观测资料,建立了基于布龙-戴维斯方案的修正森林火险气象指数模型,制定森林火险气象等级划分标准,利用国家林业和草原局提供的对应全国林火、灌木火逐日次数统计进行验证,并结合实例进行效果检验。结果表明:修正后的森林火险气象指数在5大区域的春、秋季均为高值期,这与国家林业和草原局制定的重点防火服务季节大体一致,指示性较好;在中国三大森林防火气象服务重点区(东北、华南、西南林区),修正后的森林火险气象指数实际森林火灾次数相关度较高,2017年内蒙古林火实例分析说明适用性较高。

浙江省森林火灾时空特征及其与气象因子的关系

利用2010—2017年的逐日气象数据和浙江省森林火灾数据,选择其中1263次森林火灾事件,对发生森林火灾站点的各个气象要素进行合成分析,研究了浙江省森林火灾在时间演变和空间分布上的特征及其与气象因子之间的联系。结果表明,在时间上,浙江省森林火灾主要发生在1-4月,发生频次和过火面积均随时间呈振荡下降趋势,其中2011年发生森林火灾频次最多,为433次,火场总面积4708 hm^(2),烧荒烧炭(457次)和上坟烧纸(502次)是浙江省森林火灾发生的主要原因;在空间上,温州、丽水、台州的森林火灾发生频次最高。森林火灾发生与日降水量、相对湿度呈反相关,与日最高气温、风速、轻旱或无旱条件下的连续无降水日数呈正相关。进一步分析表明,连续无降水日数对应函数值对森林火险气象指数贡献最大。