林火管理中气象要素预报问题

森林火灾的发生一般来说是由死的细小可燃物引燃的,细小可燃物的含水率愈低,就越容易点燃,林火就越容易发生。死的细小可燃物的含水率主要取决于气象要素的变化程度。气象要素随时间和空间变化很快,其变化程度综合地影响着林内的枯枝落叶、枯立木、风倒木、采伐剩余物及林缘的草类、灌木等的干湿程度。对林火发生发展有关的气象要素中,气温、湿度、降水和风这四个要素对林火的影响最为明显,这四个气象要素在火险等级预     

森林火灾中烟气流动与传热特性研究

考虑山坡的斜度、风速、烟气的流动方向与水平面夹角变化等因素 ,计算了烟气所能蔓延到的区域。同时 ,计算了烟气羽流各截面的质量流量和热流密度。此外 ,还计算了林木表面与烟气换热的热流密度和总换热量。在此基础上分析了山坡斜度和风速对烟气运动的影响 ,从而对林火的蔓延发展进行分析和预测。     

国境线上筑起“黑色长城”

内蒙古阿尔山林业局与蒙古人民共和国有83km的边界线，为有效堵截蒙古国草原火的侵入，在9月15日秋季防火期到来之前，阿尔山林业局抓紧时间在国境线上开设机耕防火隔离带，使国境线防火隔离带平均宽度达到100m，重点险段拓宽至300m，筑起了一道“黑色长城”。同时，为防止家火上山和林火蔓延，阿尔山林业局还开设了城镇、村屯防火隔离带、林缘防火隔离带。积极预防森林火灾的发生。     

基于测树枪的林火行为参数精准观测研究

利用手持式测树枪测角、测距功能,根据三角函数和相关数学模型计算提出林火蔓延距离和速度、火焰长度、火场周边长、过火面积等林火行为参数的精准观测方法,实现了林火行为参数观测数字化、内外业一体化。在试验区开展精度验证,结果证明:双站测树枪观测林火蔓延距离的精度为99.28%,火场周边长测量精度为99.29%,过火面积测量精度为98.26%,测树枪的观测精度满足林火观测要求。     

地面林火蔓延的几种形式及其计算方法

研究地面林火蔓延的各种形式及其计算方法,有助于更准确地计算林火蔓延速率、火场面积及林火强度。计算林火蔓延速率,不仅可以对林火行为和火灾危害程度进行预测预报,还可以及时了解火场面积大小,为扑火指挥员作出扑火的动态决策提供科学的依据,并能确定和预报规定火烧的安全指     

森林燃烧中的火焰特征研究进展

阐述火焰的概念,从火焰高度与长度、火焰颜色与温度、火焰热辐射与结构、火焰传播与火焰淬熄等方面对火焰特征进行综述。可利用火焰燃烧频率判断森林火灾是否发生,利用森林可燃物燃烧的火焰颜色进行火焰区域分割、提取并进行识别。影响森林燃烧火焰的主要因素是森林可燃物,其结构与组成等特征直接决定了燃烧蔓延及火焰特征。未来将聚焦森林燃烧火焰结构识别与特征提取。森林抚育能调整林分密度,优化林分结构,调控可燃物,提高森林抵御火灾能力。     

基于幂律分布的森林燃烧生物量卫星遥感估测方法

【目的】利用长时间序列卫星遥感数据产品按森林类型建立大区域燃烧生物量估测模型,并按年生成不同森林类型的燃烧生物量,为我国年林火碳排放估测提供一种新的技术手段。【方法】采用覆盖我国陆地区域的2001—2014年MODIS火产品数据(MOD14A2),按3种森林类型分析该数据产品中的火灾辐射率(FRP)分布特性,并按森林类型构建基于幂律分布的燃烧生物量估测模型,对我国2001—2014年各年林火消耗的森林生物总量进行估测;利用对数形式的概率分布函数线性回归拟合方法求解模型幂参数m;选取每年10场左右的典型森林火灾建立回归方程,修正每年的火灾持续时间d,并以年为单位估测我国不同森林类型因燃烧消耗掉的生物量;同时,利用林火排放物计算模型结合MODIS火烧迹地数据集(MCD45A1),对估测的燃烧生物量进行对比分析。【结果】阔叶林、针叶林和灌木林的FRP数据均呈幂律分布规律,在2001—2014年14年中,林火导致全国的阔叶林年消耗总生物量在0.94~1.37 Mt之间、针叶林在0.80~1.92 Mt之间、灌木林在0.37~0.53 Mt之间。通过与林火排放物计算模型对比分析发现,这2种方法的估测结果在某些年份差异显著,甚至林火排放物计算模型估测的某些年份森林燃烧生物量超过本文研究方法估测的14年总结果。相比国家统计局公布的森林火灾发生次数和森林过火面积,本文研究方法估测的结果和年际变化更符合我国森林火灾发生规律。【结论】基于长时间序列的MODIS火产品数据表明,我国阔叶林、针叶林和灌木林燃烧释放的能量具有幂律分布特性;基于该分布特性,构建按森林类型估测全国森林因燃烧消耗的年森林生物总量模型,并估测出逐年森林因燃烧消耗的森林生物总量,通过与林火排放物计算模型估测的全国同年林火消耗掉的森林生物总量进行对比,该方法比林火排放物计算模型的估测结果更准确。     

用摄影法测定火灾的动态——象片上目标影象可用于按比例绘制火灾面积图

<正> 火焰高度、蔓延速度、强度和燃料消耗是森林火灾的重要特征,但它们常常是很难测定。当火头前进时,拍摄一系列象片可以记录下来火灾的活动情况,供以后的计算。本文介绍了一种测定火焰高度和火灾蔓延速度的摄影测量方法。Byram给火灾边缘辐射强度Ⅰ定义:每单位火灾边缘长度释放的能量,并提出以下公     

王正非林火蔓延模型改进研究

王正非林火蔓延模型是目前国内比较先进的森林火灾蔓延模型,但是由于林火行为的复杂性,此模型在准确率和普适性方面仍存在许多不足。本文结合已有的成果进一步改进王正非模型,增加了可燃物湿度对林火蔓延速度的影响,改进了林火初始速度的计算方式。针对各种坡度对林火蔓延行为的影响给出了一个计算公式。与改进前相比,改进后的模型使其对林火蔓延情况的预估更为精准。     

南方8种森林地表死可燃物在平地无风时的燃烧蔓延速率与预测模型

【目的】研究Rothermel林火蔓延速率预测模型及另外2种以Rothermel模型为核心的蔓延速率预测模型对南方8种典型森林地表死可燃物的适用性,为林火蔓延速率预测提供理论支撑和指导。【方法】以南方地区8种典型速率地表死可燃物为对象,根据研究对象的野外实际条件,在东北林业大学帽儿山实验林场风洞实验室内,构建不同可燃物床层含水率、载量及高度的可燃物床层,每种可燃物在平地无风条件下进行36次点烧试验,共288次点烧,记录每种可燃物类型不同配比条件下的蔓延速率。通过直接使用Rothermel模型、重新估计Rothermel模型参数、对Rothermel模型形式改进后自建模型的对比,得到最合适的预测模型。【结果】 1)平地无风条件下,南方8种典型森林地表死可燃物床层最大蔓延速率为0.55 m ·min -1 ,平均蔓延速率由大到小依次为:华山松、云南松、毛竹、柳杉、杉木、马尾松、麻栎及青冈栎。2)直接使用Rothermel模型预测的林火蔓延速率误差较大,平均绝对误差为0.18 m ·min -1 ,平均相对误差为70.0%。3)重新估计参数后的Rothermel模型及自建模型,预测的可燃物蔓延速率精度显著提高,平均绝对误差分别为0.04、0.037 m ·min -1 ,平均相对误差分别<18%、16.45%。4)重新估计参数的Rothermel模型与自建模型的预测误差的差异不显著,其中自建模型的预测值与实测值的 R 2 变化在0.71~0.90,平均为0.80。【结论】对南方8种典型森林的地表死可燃物类型,在平地无风条件下,重新估计参数的Rothermel模型及自建模型的预测精度相近,但自建模型可能更简单易用,可预测平地无风条件下可燃物地表火蔓延速率。     

黑龙江省夏季林火蔓延特点

通过对2001-2007年黑龙江省夏季森林火灾调查研究发现,该地区夏季林火种类有地表火、地下火、树冠火3种,这3种蔓延方式之间相互演变,多数为地表火与地下火同时存在。夏季林火蔓延速度普遍较慢,地表火蔓延速度大多在0.05m/s以下;浅层地下火在有林地的燃烧速度为2-4m/h、草甸为1-3m/h,深层地下火在有林地的燃烧速度为0.2m/h以下、草甸为0.05m/h以下;树冠火蔓延速度一般为180-600m/h。     

基于Rothermel的南亚热带马尾松人工林潜在火行为研究

马尾松Pinus massoniana是我国南方大面积的主要造林树种,耐贫瘠,生长迅速,但抗火能力弱,发生火灾后极易造成重大损失。本研究基于广义Rothermel模型,对不同林龄马尾松人工林在不同风速下点燃概率和火类型进行了评估,模拟了火线强度,地表火、树冠火蔓延速度、火焰高度,树冠火的发生率和转化率等参数;并与室内点烧试验观测结果进行了比较。结果表明:广义Rothermel模型对于林火蔓延速度的拟合对最好,对于火线强度的模拟值偏高,而对于火焰高度的模拟值随林龄增大逐渐降低;20 a马尾松林地表火的蔓延速度和火线强度均最高,且发生树冠火的概率也最大;10 a和20 a马尾松林树冠火转化率较高,50 a马尾松林的各项火行为参数均较低。可燃物床含水量对于地表火行为影响较大,而冠基高和林下灌木生长情况对于树冠火的发生起决定性作用,尤其在干旱季节,需要周期性地清除林下灌木和地表可燃物,减少可燃物床载量,另外,在对不同林龄马尾松人工林进行林火管理时,可针对不同林分的火行为参数有区别地采取不同的经营措施。     

森林火灾案件现场勘查和调查的基本方法

介绍了调查火灾原因的几个步骤,通过排查不可能因素,依据火行为、林火原理、林火蔓延方向和检查确定初起火点区域等方法来寻找起火点。阐述了如何调查和计算火场面积,设置火烧迹地标准地计算损失,用什么标准来衡量林木受害程度,林木损失计算应包括的内容,如何建立火灾档案。     

林火蔓延模型及其动态模拟初探

森林着火之后,火向四周和上下不断蔓延,使大片森林发生火灾,给森林生态系统和人类带来一定的损失。结合我国的实际情况,本文采用林火蔓延的椭圆模型和遍历各点的林火蔓延模型对林火行为进行动态模拟,旨在推动林火蔓延的研究工作从定性的理论分析向定量化的研究方向发展,从而为森林防火、救火部门提供科学依据。     

山西省林火驱动因子及分布格局研究

【目的】研究山西省的林火驱动因子和火险分布格局,可为山西省森林防火工作提供参考。【方法】使用2010—2017年卫星监测热点数据,基于逻辑斯蒂模型和随机森林模型分析气象、地形、植被和人类活动对山西省林火发生的影响,选取山西省主要林火驱动因子,建立林火发生概率模型,并基于最优模型结果绘制山西省森林火险等级区划图,分析山西省森林火险分布格局。【结果】逻辑斯蒂模型选取的山西省主要林火驱动因子有日平均相对湿度、日照时数、日平均气温、日平均风速、海拔、坡度、距道路距离、距居民区距离;随机森林模型选取的山西省主要林火驱动因子有日平均地表气温、日平均气压、日平均相对湿度、日照时数、日平均气温、日平均风速、季度NDVI和GDP;逻辑斯蒂模型的预测准确率在84.31%～86.33%之间,随机森林模型的预测准确率在88.98%～94.37%之间。【结论】山西省主要林火驱动因子为气象因子;随机森林模型比逻辑斯蒂模型更适用于山西省林火发生概率的预测;山西省森林火险分布有明显的季节和地域差异,春季的高火险区明显多于其它季节,东部的高火险区多于西部,阳泉市、长治市、晋城市、忻州市东部、晋中市北部、吕梁市东南部和太原市中部是山西省主要高火险区。     

基于改进的元胞自动机林火蔓延模拟研究与实现

根据我国森林火灾蔓延的特点,在分析了国内外主流林火蔓延模型的基础上,将元胞自动机原理与林火蔓延自身的特点相结合,着重研究了风作用系数、地形坡度调整系数等在元胞自动机中的作用形式,并引入地图代数中距离系数的概念,对原有林火蔓延速度模型进行改进,以提高模拟精度,使模拟结果更加真实地反映现实世界中林火的蔓延特点。最后采用C#语言结合ArcEngine的编程技术,以汕头市某山地DEM(数字高程模型)数据为例,动态模拟了林火蔓延的过程。     

大兴安岭东部森林火灾发生的气候条件辨识

就大兴安岭东部森林火灾发生的气候条件进行了风险辨识,结论是:空气湿度是火险天气中的关键因素,相关系数为-0.81,表明湿度愈大火灾发生次数愈少,空气湿度小于60%时,就有发生森林火灾的可能,当相对湿度在35%￣50%之间时火灾发生次数较多。气温与森林火灾相关系数仅为0.36,当最高温度在-10￣10℃时是火灾发生的高峰期。风是森林火灾发生蔓延的重要因素,相关系数高达0.92。发生火灾时,当风速大于2.5m/s时,火灾蔓延开始加大。雷击火发生和蔓延的气候指标是平均气温为14￣20℃,降水量小于7mm,14时相对湿度15%￣38%,雷暴日数多于4天,平均风速2.5￣5.5m/s,14时风速大于3m/s。本着适用及着眼于近期与长远计划相结合的原则,选用了春季小于10mm降水日数、春季平均气温、地理因子、受灾面积、雷击火次数等7个因子进行了聚类分型,将火灾划分为3个区。     

昆明地区冲天柏林地表可燃物特征及火行为研究

通过外业调查取样、实验室燃烧测试,观察和测定火行为,研究滇中地区冲天柏人工林的可燃物特征及相应的火行为。结果表明,防火期内冲天柏林的地表可燃物种类单调、结构简单,灌草高度差别不大,形成梯状可燃物有利于火灾的蔓延,地表可燃物绝对含水率为35.07%,易被引燃,载量较大,平均为2.0 kg/m~2。无论上坡火,还是下坡火,可燃物引燃时间都很短,仅为1~5s,但上坡火阴燃时间明显高于下坡火,热辐射强度差距不大;下坡火的最大平均火焰高度、平均火焰温度明显高于上坡火;上坡火蔓延比较均匀,下坡火蔓延差异较明显;潜在的火强度都低于750 kW/m,为低强度火,总体上火行为符合小坡度的燃烧特征:相对稳定,平缓,火蔓延速度慢,火焰高度较小。     

北京西山可燃物特点及潜在火行为

以北京西山魏家村林场为研究区域,通过样地调查和森林清查数据将可燃物划分为针叶林、阔叶林、混交林和疏林地。根据样地调查和树木生物量模型计算不同类型和不同层次的可燃物载量、厚度和高度。根据2000—2006年当地气象数据,确定历史平均最大风速的平均值和主风向,在此背景下对风场进行模拟,进而对地表火和树冠火进行模拟计算,计算出不同类型火发生时火蔓延速度、火强度和火焰高度的分布图。地表火的蔓延速度为0.01～0.22m.s-1,树冠火的蔓延速度为0.12～2.25m.s-1;地表火的火线强度为144～6595kW.m-1,树冠火的火线强度为3214～189002kW.m-1;地表火的火焰高度为0.37～2.50m,树冠火的火焰高度为1.75～13.4m。通过对可燃物和火行为指标的计算,可以为防火林带规划和防火林管理提供依据,也可为可燃物管理、扑火安全防范等提供借鉴。     

基于时空特征的林火视频火焰识别研究

由于森林火灾监控现场是野外广阔的林区,而且树叶的摇摆使得视频图像中的运动对象很多,强烈的阳光、秋季的枯叶和红枫会导致火灾识别的误报等,这些特点都使得现有室内或静止场景火灾视频监控的视频处理技术不再适用。考虑到火灾发生有一个蔓延的过程,是一个包含若干连续视频帧图像的视频片段,笔者首先将疑似火焰视频划分成时空视频块,根据颜色特征和运动特征得到疑似火焰区域,然后在视频片段大粒度下基于空间静态特征(纹理、圆形度特征)和时序动态特征(火焰面积变化、形状相似性、闪烁频率特征)提取火焰特征向量,最后使用基于Ada Boost的算法进行火焰识别,实现森林火灾的实时检测。结果表明,该方法能够准确有效地进行林火视频火焰识别。