Modeling frequency distributions of tree height, diameter and crown area by six probability functions for open forests of Quercus persica in Iran

The prediction of the distribution of quantitative variables in a forest stand is of great interest to forest managers, for the evaluation of forest resources and scheduling of future silvicultural treatments. The aim of this research was to model the distribution of quantitative variables for Quercus persica in open forests in Iran. To investigate the probability distribution of trees in natural stands, 642 trees were selected for measurement using a systematic random sampling method. Selected trees were measured and data were analyzed. Gamma, beta, normal,lognormal, exponential and Weibull probability distributions were fitted to the height distribution of trees. Variables of distribution functions were estimated using the maximum likelihood estimation method. Actual probability and probability which derived from functions was compared using Kolmogorov–Smirnov and Anderson–Darling tests. Beta, Weibull and Weibull probability distributions explained the distributions of tree height, DBH and crown area.

树冠火对输油站热辐射影响的数值模拟研究

树冠火是森林火灾的一种,在森林的树冠层燃烧和蔓延,主要由地表火在强风作用下引起。树冠火很少发生,约占森林火灾的5%,但其燃烧温度高、热释放速率大、蔓延速度快,对周围物体的破坏性极大。处在森林地区的输油站面临着树冠火带来的潜在风险。火灾产生的热辐射极有可能导致输油站内人员伤亡,设备遭到破坏。通过确定树冠火热释放速率、火灾发生位置及环境参数来设计火灾场景,采用火灾动力学场模拟软件FDS,模拟分析树冠火对输油站的热辐射影响。结果表明,由于无法采用地面扑救,防火隔离带是应对树冠火威胁的有效措施;当防火隔离带达到一定间距时,有风条件下与无风条件相比目标物体不会接收到更多的热辐射;防火隔离带设置为坡面形式,可以增加其表面积,从而吸收更多的热辐射。

针叶幼林树冠火发生的内在机制

为定量阐明针叶幼林树冠火发生的内在原因，对天山云杉幼林可燃物负荷量的垂直分布进行了调查测定，并对研究林分的潜在能量、潜在火强度、潜在火焰高度等潜在火行为指标进行了计算分析。结果表明：针叶幼林可燃物负荷量的垂直分布特征决定了其一般不易发生火灾，一旦发生火灾便很容易导致高能量的树冠火发生。

森林抚育对滇中地区潜在树冠火的影响

通过实地测量和试验室测定,比较森林抚育前后枝下高及火行为的差异,定量分析森林抚育前后发生潜在树冠火的可能性,为定量评价森林抚育效果提供依据。在云南森林自然中心选择5个林班,根据林班森林可燃物分布情况,采取不同森林抚育方式进行森林可燃物调控。通过对5个林班中39个小班森林抚育前后枝下高、可燃物载量等调查,计算出森林抚育前后地表可燃物的热值、林火强度、林火蔓延速度和火焰高度。对比分析结果表明,1)森林抚育前柏木(Cypress)林和华山松(Pinus armandii)林平均枝下高分别为0.30 m和1.43 m,模拟的地表火火焰高度分别为0.34 m和0.67 m。抚育前柏木林和华山松林有很大的树冠火发生隐患;2)抚育后的柏木林,枝下高1.50 m左右,与地表火焰间的距离由-0.04 m增加到1.34 m,较大地降低了高强度树冠火发生的隐患;3)抚育后的华山松林,枝下高2.02 m左右,与地表火焰间的距离增加到1.68 m,高强度树冠火发生的隐患也得到了很大程度降低。通过森林抚育,有效减少了地表可燃物载量和提高枝下高的高度,从而有效降低了发生树冠火的可能性。

林火对山西太岳山油松林土壤微生物-酶活性的短期影响

【目的】森林火灾发生后森林生态系统功能的恢复既依赖于林火发生的时间,也取决于林火的类型和强度。在林火干扰后较短时间内研究不同类型火烧迹地的土壤生化特性,对理解地上群落的构建具有重要的生态学意义。【方法】在火灾发生1个月后,分别在林冠火和地表火迹地,按0~5 cm和5~10 cm钻取了土壤样品,测定土壤基础呼吸、微生物生物量、土壤酶活性以及理化性状等指标,并估算了土壤微生物的代谢熵。【结果】森林火灾对0~5 cm的土壤性状具有较大影响。林冠火相比于地表火导致土壤养分有不同程度的增加,并提高了土壤基础呼吸(3.85%)及土壤呼吸速率(47.67%),同时也增加了胞外酶的活性;但显著降低了含水量(21.95%)及微生物生物量碳(27.98%)、氮(9.65%)。统计分析结果显示,森林火灾通过改变土壤养分含量调控了土壤微生物的活性。【结论】在林火发生后的较短时间内,土壤的养分含量、土壤微生物和胞外酶的活性都维持在较高的水平,尤其在0~5 cm土层,林冠火的激发作用更强一些;土壤养分与土壤微生物和酶活性之间的正相关关系预示着随火灾发生时间的延长、土壤的理化性状都会得到明显改善。

基于物联网和频谱分析的林火早期探测技术

森林火灾是一种具有突发性和危险性的自然灾害,根据火情种类可将森林火灾分为:地下火、地表火和树冠火,其中树冠火极其危险,因为它的传播速度是地表火的十几倍,因此,尽早对火灾类型进行分类是非常重要的。笔者设计了一种基于物联网技术和声音频谱分析技术的林火探测系统,此系统适用于森林火灾连续监测和早期探测的无线声学测深,具有良好的空间分辨率和时间分辨率。为实时监测林区,将大量传感器节点部署在林区,实现林区全覆盖。根据无线传感器的有效通讯距离以及能耗问题,本研究选用具有低功耗、远距离传输特点的LoRa设备,进行数据传输。最后,对声音传感器采集到的音频数据进行声音频谱分析,结合分类算法和交叉谱区分树冠火和地表火的声音频率差异。但是,分类方法的准确性会受到一些因素的影响,如传感器的分布、声音传输中的能量损耗、数据传输的延迟等。通过实验测试表明树冠火的声音频率为0~400 Hz,地表火的声音频率为0~15000 Hz,并可以通过声音频谱分析技术实现从声音角度来探测森林火灾的发生。

基于CiteSpace和VOSviewer的树冠火研究热点与趋势可视化分析

通过检索中国知网和Wed of Science数据库中2013年1月至2023年12月文献,共检索出树冠火领域的相关文献共3602篇。借助CiteSpace 6.1.R6和VOSviewer1.6.20软件进行设定年份阈值、语言种类、文献类型等手段,再通过人工筛选,共采用1528篇样本文献,其中包括中文文献142篇和英文文献1386篇作为本次研究的数据源。结果表明:英文文献作者之间联系较为紧密,而且研究内容覆盖面积广,在国际水平上占据主导地位,有较强学术影响力。然而中文作者研究程度较为浅显,而且年发文量呈现逐年递减趋势,国际影响力低。当前树冠火在国内研究处于萌芽阶段,与国际化水平存在较大差距,因此该研究领域空白较多,迫切需要进行深入研究,以期为树冠火预防和扑救提供理论依据。

森林火灾中的树冠火研究

森林火灾按其燃烧物和燃烧部位的不同,通常可分为地表火、树冠火和地下火3种。树冠火是指在林冠层燃烧和蔓延的火,通常与地表火同时发生。树冠火发生数量不多,但其燃烧温度高、火强度大、蔓延速度快,对森林的破坏性极大。从树冠火的发生机制、蔓延模型、扑救方法、预防和减弱树冠火发生及蔓延危险性的措施几方面对当前国内外树冠火的研究进展进行了综述,并对今后的研究方向进行了展望。

森林火行为与特殊火行为研究进展

森林火灾主要包括地表火、地下火、树冠火3种蔓延形式。目前火蔓延模型主要关注于森林地表火的蔓延研究,对一些特殊的火行为,如树冠火、火旋风、飞火等研究极为薄弱,而这些火行为在特大森林火灾的蔓延传播中起着重要作用,往往加速火蔓延,并对扑火人员造成生命危险。我国森林大多集中在山区,火灾一旦发生,由于复杂的地形、不均匀的可燃物分布、多变的局地风和林火的相互作用,极易形成复杂的火行为。文中对森林火灾中的火行为和特殊火行为进行了论述,讨论了当前的研究进展和未来发展趋势。