计划火烧对区域森林燃烧性的影响

[目的]利用燃烧概率模型模拟计划火烧前后两种情景下的森林燃烧概率,在景观尺度上定量评估计划火烧在林火预防中的作用。[方法]利用SPOT6卫星数据提取大兴安岭部分区域在2016年火险期前进行计划火烧处理的可燃物状况,基于研究区附近地面气象观测数据利用R软件计算2016年火险期每日的火险指数,通过BURN-P3模型分别模拟计划火烧前后的森林燃烧性,评估计划火烧对森林燃烧概率和火行为的影响。[结果]2016年火险期前该区域进行计划火烧的面积为44 931 hm~2,占区域总面积的20.8%。计划火烧后,研究区平均燃烧概率从0.016 4降到0.012 4,落叶针叶林、常绿针叶林、针阔混交林、草地和落叶阔叶林平均燃烧概率分别降低4.2%、3.5%、5.9%、2.3%和0.6%。计划火烧前研究区的平均火烧强度和平均蔓延速度分别为548.9 kW·m~(-2)和2.2 m·min~(-1),通过计划火烧处理,火烧强度和蔓延速度分别降低17.9%和24.3%。落叶针叶林和针阔混交林是发生树冠火的主要类型,火强度高、火蔓延速度快。计划火烧处理后研究区的树冠火比例降低了11.7%。[结论]火险期前的计划火烧减少了区域内草类可燃物的空间分布,降低了草类可燃物载量,也有效降低了区域内的森林燃烧性,平均火强度、蔓延速度和树冠火发生比例均显著降低。计划火烧区附近2 500 m范围内的燃烧概率明显降低。     

燃烧概率模型在林火管理中的应用

火是多数森林生态系统中一个重要的干扰因素,影响景观结构和生态系统的稳定。利用燃烧概率（BP）模型可以模拟景观尺度上的火发生和蔓延过程,描述一个区域空间上的火发生概率和潜在的火行为特征。该模型已经成为林火管理的重要工具,也可为林火管理的规划和政策制定提供必要的信息。作为森林管理和林火扑救的一个科学工具,BP模型在林火扑救资源配置、管理策略制定、火灾风险评估等方面得到广泛应用。文中综述了BP模型在风险分析、可燃物管理、气候变化影响评估等方面的研究进展。基于BP模型模拟技术解决林火管理中的问题,可为开展有针对性的林火管理措施提供参考依据,通过林火管理降低景观尺度上的火灾风险,提高林火管理效益。     

森林火灾蔓延强度与能量释放表述

森林可燃物燃烧时整个火场热量释放速度称为林火强度(简称火强度)。火强度包括火线强度和发热强度,前者应用较为广泛,是林火行为的重要参数之一。在实际森林火灾中,火强度变化幅度相差极大,火蔓延速度是林火行为的一个重要指标。火持续时间是指山火在某一地点的驻留时间。在同等火强度条件下,火持续时间越长,火作用力越大。通过了解这些因素对火灾的影响以及控制措施,可以为扑救森林火灾做好必要准备。     

多气候情景下大兴安岭森林燃烧性评估

【目的】利用燃烧概率模型BURN-P3描述未来不同气候情景下大兴安岭地区的林火动态变化,提高对气候变化影响的认知,为开展林火管理适应技术提供科学依据。【方法】基于RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5气候情景的气候模式数据,利用历史地面观测气象数据对气候模式数据的气温和降水量分别进行了校正。根据火险天气指数系统(FWI)分别计算研究区各格点的森林火险天气指数,结合研究区可燃物类型、火发生和地形等数据,利用BURN-P3软件逐日模拟1971—2050年黑龙江大兴安岭地区的火发生与蔓延状况,分析不同气候情景下的森林燃烧概率和火行为变化。【结果】1991—2010年研究区模拟平均燃烧概率为0.010 8,过火区(除2003年)燃烧概率为0.011 3,火发生位置的平均燃烧概率为0.012 45,t检验表明差异显著。2003年研究区平均燃烧概率为0.014 2,比1991—2010年平均值高31.5%。通过对过去时段的模拟结果与实际过火区比较分析,表明BURN-P3模型能较好地模拟大兴安岭地区的林火动态。与基准时段相比,2021—2050年RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5气候情景下燃烧概率平均增幅分别为-6.21%,7.71%,7.80%和19.48%,燃烧概率增幅较大的区域主要分布在中南部;火烧强度将分别增加-13.0%,4.4%,1.5%和8.0%;树冠火比例分别增加-12.7%,4.2%,5.0%和4.7%,中部和西部树冠火增多显著。【结论】BURN-P3模型可用于模拟大兴安岭的林火动态,模拟结果可反映森林燃烧概率状况。与基准时段相比,2021—2050时段RCP2.6气候情景下平均燃烧概率有所降低,RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5气候情景下燃烧概率将增加,火烧强度、蔓延速度和树冠火比率都呈现小幅增加。中南部的火活动明显增强,不同气候情景之间有所差异。     

关于森林燃烧火行为特征参数的计算与表述

森林的燃烧过程极为复杂 ,火行为是森林可燃物燃烧的一系列现象的总和。国内外林火研究人员多年来致力于火行为特征的研究描述 ,在火场范围 (周长或面积 )、火焰特征、火强度、火头的蔓延速度等方面取得了一些显著的进展 ,其中火强度、火焰高度和火蔓延速度是林火行为的 3大指标。火行为直接受火环境的影响。     

应用线性方程确定林火强度

森林火灾作为燃烧系统,和森林可燃物的数量,含水量以及分布状态有关,也和当时的蔓延速度和可燃物的燃烧速率有关。按照不同的要素,包括初始燃烧速率,蔓延速度和地表杂草枯枝落叶层单位面积上的负荷量,以确定林火强度。火爬坡时,蔓延速度增加,火强度相应地增加;相反,下坡火的蔓延速度减缓,火强度也相应地变小。根据计算结果,林火强度不超过1×10~3千瓦/米~2是低强度,这时1立方米内的可燃物被烧掉的数量不超过3公斤,地表杂草枯枝落叶层的可燃物数量(W_0)不超过2.5公斤。即便地表可燃物保持在2.5公斤以下,蔓延速度大于3米/分时,火强度均将超过1×10~3千瓦/米~2。地被物数量大,火蔓延速度也大的林型中将产生最大的火强度,这和过去的经验是完全符合的。     

基于深度学习的内蒙古大兴安岭林区火灾预测建模研究

[目的 ]对内蒙古大兴安岭地区的森林火灾进行预测,为森林防火工作的开展提供重要支持。[方法 ]以内蒙古大兴安岭林区为研究对象,结合MCD64 A1月度火点产品、地形、气候等数据,构建森林火灾潜在影响因子数据集,分别利用卷积神经网络、随机森林、支持向量机模型对研究区森林火灾的发生概率进行预测与可视化,在此基础上对模型效果进行评价并分析森林火灾空间分布特征。[结果 ]大兴安岭的主要林火驱动因子按重要性值由高到低排序为海拔、平均气温、总降水量、与水域的距离等;CNN、RF、SVM预测森林火灾发生概率的AUC值分别为0.838、0.794、0.788,CNN的精度最高;CNN能够有效划分出森林火灾易感性极高、极低的区域,有利于划分森林火灾的警示区。[结论 ]CNN模型比RF、SVM模型更适用于大兴安岭林火发生概率的预测;大兴安岭林火风险的空间分布有明显的区域性,主要发生在东南地区。     

油松辽东栎凋落叶可燃物载量对火行为的影响

林地可燃物火行为的研究是林火管理、林火预报、火灾扑救的理论基础,森林可燃物类型及特性对可燃物的火行为具有非常重要的影响。通过室内点烧试验,分析油松辽东栎凋落叶可燃物载量对火行为的影响。结果表明:载量对蔓延速度有显著影响,载量越大,蔓延速度越快;可燃物载量对蔓延速度、火线强度、火面强度、火焰高度都有显著影响,均呈正相关,对火线强度、火面强度、火焰高度有极显著影响。降低地表可燃物载量能够有效降低发生地表火的潜在危险性。     

新西兰火生态研究进展及借鉴全文替换

新西兰是森林火灾多发的大洋洲主要国家之一,火生态研究历史较长且成果较多。本文从新西兰的火生态以及基于火生态的林火管理出发,总结新西兰火生态研究的进展、存在的问题及未来研究的热点和方向。研究结果表明：近年来气候变化导致新西兰森林火灾季节延长、发生次数增加,但该国基于火生态的长期研究成果,及时调整林火管理政策,采取相应的林火管理措施,提升防火水平,从而降低了森林火灾风险。新西兰的火生态研究进展能为我国区域火生态研究提供思路和参考,也能为我国森林资源管理和火灾预防提供理论依据。     

第七讲 林火行为

林火行为也就是林火的特性。在一场火灾从着火开始,扩展和蔓延,直至减弱而熄灭的整个过程中所表现的特性。火行为有量和质的变化,量的变化是指火的蔓延速度,质的变化是指火的不同发展阶段,即由森林燃烧过程中各个阶段变化来决定的。森林火灾变化无常,几乎没有两次相同的火灾,这主要是由于火灾在发生过程中,涉及的因素很多,所处的环境和扑火方法等不同所造成的。因此,林火行为的预测预报对森林火灾的扑救,配备人力和物力等具有很重要意义。     

火场痕迹的鉴定

森林火灾火场痕迹鉴定工作,是火因调查的必要手段之一,可为追踪林火蔓延方向,查找起火点,研究火因,侦破火案提供科学依据。笔者曾对五十余个火场进行过调查,初步掌握了林火的发生发展规律及其遗留的痕迹,并在查办火案中进行了应用,解决界火责任纠纷和查办火案中排除了疑难。森林火灾的火场痕迹,是林火行为的必然产物。森林火灾发生、发展、熄灭的条件不同,火场的形状也不同,但是,发生林火后遗留的痕迹,却如实地反映了它整个燃烧在森林火灾发生的过程中,会出现完全燃烧和不完全燃烧的两种情况。这两种燃烧     

对凉山州东西河纯云南松飞播林区生物防火工程建设的规划建议

生物防火就是通过营造抗火、耐火植物林带,将连片森林分割成自然闭合圈,防止林火连片燃烧,使林区具有自然控火、抑制林火蔓延的功能,从根本上预防和控制森林火灾的大发生。     

基于GIS模型的林火蔓延研究

森林火灾的扩展具有时间性和空间特征、随着人类对火灾知识的不断增长和3S空间信息技术的快速发展，利用GIS和卫星遥感技术来进行林火蔓延研究在森林防火中的作用已越来越重要。本文综合分析了林火蔓延的影响因子，着重阐述了如何运用基于GIS的林火蔓延模型来进行林火蔓延的模拟和火行为的时空格局分析。     

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。     

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。     

森林地下火蔓延方式及火行为特点研究

通过对近10年来黑龙江省地下森林火灾的现场调查和数据统计,分析了相同立地条件下森林地下火的蔓延速度、火强度、燃烧深度、燃烧火线特点及对林木的危害程度。     

林火行为和扑救技术研究进展

森林火灾会破坏森林资源,积极开展林火扑救研究对于保护森林资源具有重要意义。林火行为研究一直是林火研究领域的重点。文中针对地下火、地表火和树冠火3种类型,从火行为和扑救技术2个方面进行综述;认为通过研究林火发生与蔓延机理,建立基于燃烧物理机制的火增长模型,是发展林火扑救技术的科学基础。林火行为未来研究的重点是,探究自然条件下的地下火蔓延机制,发展地下火探测技术;完善地表火和树冠火蔓延的物理模型,确定地表火向树冠火转换的临界条件;提升火行为预报能力和开发扑救装备,增强扑救能力。     

持续干旱对森林火灾的影响研究综述

文章通过对干旱定义和对干旱等级的划分,从持续干旱对森林可燃物、火源和林火行为等方面,综合分析了持续干旱对森林火灾的影响。结果表明,持续干旱会降低可燃物的含水率,使可燃物载量和分布发生变化,对森林可燃物有较大影响;持续干旱还会影响火源,使林火强度增大,林火蔓延速度加快,火烈度增大,提高森林火灾发生的几率和森林火灾的强度。     

持续干旱对森林火灾的影响研究综述

文章通过对干旱定义和对干旱等级的划分,从持续干旱对森林可燃物、火源和林火行为等方面,综合分析了持续干旱对森林火灾的影响。结果表明,持续干旱会降低可燃物的含水率,使可燃物载量和分布发生变化,对森林可燃物有较大影响;持续干旱还会影响火源,使林火强度增大,林火蔓延速度加快,火烈度增大,提高森林火灾发生的几率和森林火灾的强度。     

木荷生物防火工程的应用效果研究

进行了木荷防火林带的模拟火烧试验，并对木荷针叶树混交林燃烧性作了定量分析，结果表明，木荷防火林带能够有效地阻隔地表火和树冠火蔓延；通过合理规划与布局，可从宏观上控制林火蔓延，防止大面积森林火灾发生；木荷在混交林中可成为间歇式的限制性林火蔓延带，降低林分燃烧性，形成微观密集型的防火网络体系，控制森林火灾发生。