气候变化背景下我国森林可燃物可持续管理的形势及对策

森林可燃物是森林生态系统的基本组成部分,是决定林火发生及火强度的重要因子。在全球气候变暖的背景下,针对近年来我国森林可燃物可持续管理的现状、发展趋势以及面临的严峻形势,探索性地提出了如何应对气候变暖、充分发挥森林可燃物可持续管理在林火管理中的基础性作用,以及在碳减排增汇和林火生态效应中的特殊作用,提出适合我国国情的森林可燃物可持续管理的对策。     

林火与气候变化研究进展

火是全球大多森林生态系统中的一个重要干扰因子, 它对大气中的温室气体和气溶胶的增加有显著影响。林火与气候变化是当前林火研究领域的热点问题。文中综述了气候变化对林火的影响和林火排放物对气候变化的影响。大量研究表明, 气候变化将导致森林火险期延长, 出现潜在极端火行为的天数增多, 森林火灾更加严重, 特别是北方森林火灾增加显著。未来的研究趋势是, 采用卫星遥感数据在大尺度上研究气候变化对林火的影响, 把林火模型与气候模式和全球植被动力学模型耦合, 构建更为复杂的林火排放模型, 以深入揭示林火与气候变化的关系。     

林火干扰对森林生态系统碳库的影响研究进展

森林生态系统是重要的碳库,在减缓全球气候变暖中具有独特的功能。林火干扰作为非连续的生态因子,是全球生物地球化学循环的驱动因子,可显著改变生态系统的结构和功能以及养分循环和能量传递,引起森林碳库和碳分配格局的变化,进而影响森林演替进程及固碳能力。本文阐述林火干扰对森林生态系统碳库影响的国内外研究方法进展,重点论述林火干扰导致的直接碳损失以及通过森林净初级生产力和土壤呼吸的改变间接影响森林碳循环和碳平衡;并分别阐明林火干扰对植被碳库、凋落物碳库和土壤有机碳库的影响,林火干扰通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转,最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移,导致不同碳库之间的重新分配。通过探讨净初级生产力变化对林火干扰的响应,揭示林火干扰对植被碳库循环的间接且长期影响的机制;在林火干扰对生态系统凋落物碳库的影响方面,主要探讨林火干扰后凋落物生产量在不同林火强度和环境梯度下的变化;在林火干扰对土壤有机碳库的影响方面,通常在小尺度范围内影响土壤有机碳库垂直分布变化的主要原因可能是地形条件的变化,而在相对大的区域尺度下,气候、土壤质地、地形、植被及人类活动和管理水平及其交互作用均可影响土壤有机碳库的空间迁移和形态转化,从而导致不同区域范围的土壤有机碳库分异。在此基础上,指出目前研究存在的问题,并提出林火干扰对森林碳库影响的定量化研究路径:1)深入开展林火干扰对森林生态系统碳库循环的影响机制研究; 2)加强"植被-土壤-水-微生物-气候"的系统研究; 3)完善不同时空尺度下林火干扰对森林碳库周转过程的定量化研究; 4)深入探讨林火干扰与森林生态系统碳元素的相互作用关系及影响机制。     

林火发生预报模型研究进展

森林火灾直接影响森林生态环境质量,严重威胁人类生命财产安全,还会造成病虫害频发、群落退化等次生灾害。由于综合考虑了各类影响林火发生的因子,林火发生预报模型是目前预报结果最为准确的林火预报预测方法。文中从林火驱动因子、林火发生预报模型构建、模型检验方法等3个方面综述国内外林火发生预报模型的发展现状和研究成果,讨论各类林火发生预报模型的优缺点,梳理目前研究中存在的问题,对其研究前景进行展望,并结合我国实际情况提出开展更大空间尺度林火预报的研究建议,以期为相关研究和林火管理工作提供参考。     

黑龙江省林火规律研究Ⅲ.大尺度水平林火与森林类型之间的关系研究

林火是森林生态系统中重要的生态因子.森林作为可燃物主体对林火的影响具有尺度性.虽然这种影响与尺度之间的关系研究较少,但在具体尺度上的研究却很多.在实验室小尺度上同质可燃物床层与火行为的关系可用Rothemel模型(Rothemel, 1972)来描述.在林分尺度上关于森林对林火的影响的研究,包括森林可燃物含水率的变化及其与林火发生和林火行为的关系等,国内外研究都很多.在景观斑块尺度上(GCTE 1990年定义)的研究较多,尤其是关于火作为一个扰动因子与景观格局的相互影响.在景观尺度(100km2,GCTE 1990年定义)上,特别是对景观之间的火系统(fire regime)关系研究较少.在景观以上尺度的研究国内尚未进行.介于景观和区域之间的尺度(100～10000km2)与我国的各省区内由不同森林类型形成的异质区的尺度相近.在该尺度上主要是对林火统计特征与区域可燃物、气候等属性之间的关系进行研究,采用自上而下的方法 ,注重统计规律,较少考虑自下而上的机理.它与区域尺度上的研究是进行大尺度规划,如国家火险等级区划的基础.     

伊春地区1980-2010年森林火灾时空格局及影响因子

林火是全球森林生态系统的一个重要干扰因子(Thonicke et al.,2001),联合国已将大面积森林火灾列为8大自然灾害之一.随着全球气候变暖,森林火灾可能会加剧(Grant,1999;舒立福等,1999). 对林火规律的研究表明:自然致灾因子包括相对湿度、风、温度、降水等气象条件,它们是森林火灾发生的基础条件,人为致灾因子是森林火灾的诱导因素(陈宫燕等,2010).林火分为自然火和人为火,在很多地区,人为火与总林火有相似的规律(金森等,2002).     

国外森林防火工作现状及展望

森林火灾是危害森林的一个重要的自然因子,尤其是近年来全球气候变暖,森林火灾更有增加的趋势。本文根据近年的林火统计资料分析了国外一些国家和地区的森林火灾次数与面积、火灾类型、火灾发生趋势和火灾损失情况,并介绍了这些国家的防火组织机构,对森林防火工作的未来做了展望。     

森林生态系统中人工自然与林火因子的作用

由于人工自然对林火因子（火源、可燃物、气候条件）的影响,造成森林火灾的发生,对森林生态平衡产生破坏作用,表现在:①破坏了森林环境和水土保持功能;②使林区草原化和草甸化;③引起森林病虫害的大量发生和珍稀动植物种群的衰退等。人类在打破森林生态平衡的同时应自觉地重建一种新的更高组织水平的平衡。林火可作为一种营林措施和手段引入到森林生态系统的生产实践活动中,在森林抚育和防火等方面发挥作用,把火害转变为火利,使林火因子成为维持和调节森林生态系统的能量平衡、促进物质循环的主要因子。在森林火灾的防治上,把对林火因子的管理与营林相结合,由封闭被动型防火向开放主动型防火方向发展,建立人类和森林构成组织化程度更高的调控系统。     

广西林火驱动因子及预测模型研究

了解林火最主要的驱动因子并对林火进行预测，能为当地森林火灾的预防与管理提供科学依据。基于2011—2020年的历史火灾数据集，以及气象、地形、人为活动和可燃物载量等数据构建Logistic回归模型和机器学习模型来探究广西林火发生最主要的驱动因子，同时选择最优模型对研究区内森林火灾发生概率进行预测。研究表明：月平均降雨量、月平均相对湿度和林区建筑物数量是影响广西森林火灾发生最显著的因子；Logistic回归模型和机器学习模型均取得了较好的拟合效果，AUC值均在0.85以上，机器学习模型的精度要优于Logistic回归模型，随机森林模型精度最高(S_AUC=0.92)。通过随机森林模型对全区林火发生概率进行预测，结果显示桂西北、桂北、桂西南地区的林火发生风险最大，预测结果契合广西实际，能够为广西的林火预测预报提供参考。今后，应加强对野外火源的管控力度并提高对极端天气的预警防范能力，以降低森林火灾发生的风险。     

森林生态系统中人工自然与林火因子的作用

由于人工自然对林火因子（火源、可燃物、气候条件）的影响,造成森林火灾的发生,对森林生态平衡产生破坏作用。表现在：①破坏了森林环境和水土保持功能;②使林区草原化和草甸化;③引起森林病虫害的大量发生和珍稀动植物种群的衰退等。人类在打破森林生态平衡的同时应自觉地重建一种新的更高组织水平的平衡。林火可作为一种营林措施和手段引入到森林生态的生产实践活动中,在森林抚育和防火等方面发挥作用,把为转变为火利,使林火因子成为维持和调节森林生态系统的能量平衡、促进物质循环的主要因子,在森林火灾的防治上把对林火因子的管理与营林相结合,由封闭被动型防火向开放主动型防火方面发展,建立人类和森林构成组织化程度更高的调控系统。     

基于气象因子深度学习的森林火灾预测方法

森林火灾一旦发生将对生态系统造成严重的破坏,间接导致气候的变化和极端天气频发。对森林火灾的发生进行准确预测可提前采取有效的防控措施,具有重要意义。传统林火预测模型多为数学方法和浅层神经网络,当数据量增大时易出现建模困难以及预测精度降低等问题。深度学习模型在处理大量非线性数据上具有一定的优势,其模型具有多层网络结构,通过训练大量数据可提取出具有代表性的特征值,发现数据间的隐含关系,达到准确分类预测的目的。因此,本研究提出一种基于深度学习的林火预测方法,将深度信念网络(deep belief network,DBN)作为预测模型,气象因子作为输入数据,以解决传统林火预测模型在面对大量数据时预测效果不佳的问题;同时结合过采样SMOTE(synthetic minority oversampling technique)算法,平衡林火数据集和增加训练数据量,提升了森林火灾的预测准确度。结果表明,在面对更大的数据量时,该模型预测精度明显优于其他传统林火预测模型,证明了将深度学习应用在林火预测的优越性。该研究可为深度学习在林业领域的应用提供参考。     

The impact of climate change on forest fire danger rating in China’s boreal forest

The Great Xing’an Mountains boreal forests were focused on in the northeastern China.The simulated future climate scenarios of IPCC SRES A2a and B2a for both the baseline period of 1961-1990 and the future scenario periods were downscaled by the Delta Method and the Weather Generator to produce daily weather data.After the verification with local weather and fire data,the Canadian Forest Fire Weather Index System was used to assess the forest fire weather situation under climate change in the study region.An increasing trend of fire weather severity was found over the 21st century in the study region under the both future climate change scenarios,compared to the 1961-1990 baseline period.The annual mean/maximum fire weather index was predicted to rise continuously during 2010-2099,and by the end of the 21st century it is predicted to rise by 22%-52% across much of China’s boreal forest.The significant increases were predicted in the spring from of April to June and in the summer from July to August.In the summer,the fire weather index was predicted to be higher than the current index by as much as 148% by the end of the 21st century.Under the scenarios of SRES A2a and B2a,both the chance of extremely high fire danger occurrence and the number of days of extremely high fire danger occurrence was predicted to increase in the study region.It is anticipated that the number of extremely high fire danger days would increase from 44 days in 1980s to 53-75 days by the end of the 21st century.     

福建林火的发生特点与防治对策探讨

对福建省近年发生的１９７起森林火灾归纳、分析表明，森林火灾发生频率最高的是生产用火，林火发生以２、３月份最多；上午１０时至下午１８时为林火发生的高峰；预防林火发生，应确定森林防火戒严期，开展火险预测预报，完善防火设施，以利于迅速扑火。     

林火研究综述(Ⅱ)——林火预测预报*

林火预测预报是综合气象要素、地形、可燃物的干湿程度、可燃物类型特点和火源等，对森林可燃物燃烧危险性进行分析预测，天气预报的准确性直接影响林火预报的准确性。林火预测预报分为火险天气预报、林火发生预报和林火行为预报。林火预测预报从20世纪20年代迄今，已有80余年的历史，在世界各国发展很快。林火预报研究中的关键问题是主要因子的选择和预报因子的测定。林火预测预报主要方法有：经验法、数学方法、物理方法、野外实验法和室内测定法等。     

我国森林火灾发生的时空规律研究

森林火灾对森林生态系统有重要影响,可能给森林生态系统带来毁灭性的损害,但在森林生态系统演替中又具有重要和积极的影响。研究森林火灾发生规律是森林火灾预测预报的基础,也是指导森林防火与补救工作的重要科学依据,具有重要的理论与现实意义。受气候变化等因素的影响,近年来森林火灾有多发的趋势,关于森林火灾发生及其生态影响成为研究的热点。文中在参考国外研究成果的基础上,从森林火灾发生的不同时间尺度和不同空间尺度上评述我国森林火灾发生的时空分布规律,总结我国森林火灾发生的一些总体规律性,指出现有研究存在的问题,并对未来的研究方向进行展望。     

气候变化与林火研究综述

气候变化与林火是当前的研究热点之一,对当前气候变化与林火的研究方法及研究结果从以下5个方面进行了综述:(1)通过火历史研究长期气候变化对林火动态演变的影响;(2)通过森林群落和景观动态的变化研究气候变化、森林景观、林火三者之间的相互作用;(3)气候变化对由于森林燃烧引起的温室气体排放和全球碳循环的影响;(4)气候异常(如厄尔尼诺/拉尼娜)和太阳黑子活动对林火动态变化的影响;(5)气候变化条件下森林火险状况的长期及超长期预测。     

太白山地区森林火灾相关性分析

太白山是陕西秦岭森林资源的主要分布区,也是重点水源涵养区,森林覆盖率高达81.2%,主要为次生林。作者根据太自山地区历年来发生的森林火灾统计资料,着重分析了地形、气候、植被和人为活动与森林火灾的关系。结果表明,太白山地区的地形条件和气候要素构成了森林燃烧的火环境,大面积分布的落叶栎林是发生森林火灾的最大隐患,而频繁的人为活动则为发生森林火灾提供了主要火源。     

森林可燃物含水率及其预测模型研究进展

森林可燃物是森林火灾发生的物质基础,其含水率的变化直接影响森林可燃物着火的难易程度。高效准确地模拟森林可燃物含水率动态变化的规律,对预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。文中从可燃物含水率的影响因子、理论算法、预测模型3个方面阐述了森林可燃物含水率及其预测模型研究进展;指出了研究存在的问题;提出了可燃物含水率研究展望:加强野外定位观测研究,优化测定方法并强化野外采样和室内试验标准化工作,加强可燃物含水率时空异质性研究,加强观测尺度外推问题研究并构建含水率遥感反演模型。     

Precision Fire Hazard Divisions for Collective Forest in Southern China

This paper focuses on how to build the model of precision fire hazard divisions in the level of forest resources sub-compartment.Based on 3D GIS technology and characteristics of forest fires in collective forest of southern China,this study utilized Lin’an City,Zhejiang Province as the experimental area.Forest fire factors were divided into 11 indexes from the three categories(social and economic factors,forestry characteristics,and meteorological characteristics) and weighted for analysis.Next,three eigenvectors(one for each category) were created to build a nonlinear mathematical model called precision fire hazard divisions for forests.Then,the model was used to optimize and test forest fire hazard divisions with the least squares.Results showed that experimental and theoretical values of error were less than 0.1. Thus,in the experimental area this model and the fire occurrence history matched.