森林地表死可燃物含水率预测模型研究进展

林火是影响森林生态系统的重要因子之一,林火蔓延和发展深受森林可燃物含水率的影响,尤其是林火的发生直接受地表死可燃物含水率的影响。因此,准确预测森林地表死可燃物含水率是预报森林火险和火行为的关键,加强森林死可燃物含水率预测模型研究尤为重要。从森林可燃物含水率的研究方法、研究模型及模型精度3方面综述研究现状,并对比评价现有模型。针对目前研究的诸多问题,提出5点展望:1)加强研究重点火险区野外含水率动态。利用已有的森林火险因子采集站和森林火险监测站获取不同环境因子和可燃物含水率及气象因子监测数据,构建重点火险区基于气象参数的森林可燃物含水率预测模型。2)加强森林可燃物的基础数据监测和收集。这可为全面构建森林火险等级系统奠定坚实的数据基础,同时还应建立精准的森林可燃物类型划分体系。3)加强研究可燃物含水率的空间异质性。应考虑不同影响因子下可燃物含水率动态,特别是了解小尺度内森林可燃物含水率的空间异质性,才能更准确进行林火预测预报。4)结合应用增强回归树(BRT)方法来提高模型精度。在可燃物含水率模型精度影响因子的研究中,运用BRT方法多次随机抽取一定量的数据,量化分析不同因子对模型精度的影响程度。5)结合GIS进行大尺度火险预警研究。综合应用RS和GIS技术,建立可燃物含水率的遥感反演模型,在准确模拟森林可燃物含水率空间分布的基础上,建立基于可燃物含水率的不同火险等级的预测模型。     

江西南昌典型林分地表死可燃物含水率预测——方法优选与FWI适用性分析

亚热带针阔混交林是我国南方重要的植被类型,森林火灾发生次数多。对该植被类型的典型可燃物含水率将有助于提高火险预报的准确性。以位于该区域内的南昌市茶园山林场5种典型林分地表死可燃物为研究对象,通过对其含水率的连续观测,分析了死可燃物含水率与气象因子的关系。采用气象要素、FWI因子和两者的结果,区分不同含水率范围,分别建立的各可燃物3种预测模型。结果表明:研究地区防火期内可燃物含水率从11.8%到276.6%,只有1/4的时间低于35%,具备发生森林火灾的条件,其余的时间燃烧性都很低,平均火险不高。但最小含水率已低到10%左右,具备发生大火的潜在可能性。3种预测方法中,FWI模型误差最大,气象要素回归模型和混合模型误差相似,考虑到简单方便,该地区的含水率预测可以采用气象要素回归法。含水率小于35%时,模型MAE 2.25%~4.67%,平均3.73%;MRE 11.14%~23.73%,平均18.63%。含水率35%时,模型MAE 6.34%~18.33%,平均8.63%;MRE 10.49%~18.16%,平均14.43%。在全范围含水率时,模型MAE 7.46%~16.43%,平均10.51%;MRE 18.78%~23.64%,平均20.99%。FWI指标与研究地区可燃物含水率关系密切,也可以用于含水率预测和火险预报,如果考虑全国统一的预报模型,对于该地区,FWI系统是适用的,但为提高预测的准确性,应进行进一步的修正。     

平衡含水率法预测死可燃物含水率的研究进展

死可燃物含水率预报是森林火险天气预报的重要内容,准确预测死可燃物含水率是做好森林火险天气预报和火行为预报的关键.平衡含水率法预测死可燃物含水率在物理上十分可靠,若研究对象可精确描述,理论上其含水率的预测是准确的.因此,该方法是重要的可燃物含水率预测方法.本文对该方法的理论基础和应用情况进行综述.结果表明:1)平衡含水率的预测模型主要有4种,其中Simard模型、Van Wagner模型和Anderson模型都是统计模型,其应用具有一定的局限性;而Nelson模型为半物理模型,在预测可燃物含水率上的效果好,应用广.2)可燃物类型影响平衡含水率,但具体机理还没有系统研究.3)对时滞的影响因子研究相对较少.可燃物的种类、物理性质对时滞都有影响.4)现有平衡含水率法中,Catchpole等的方法因采用Nelson的半物理模型而具普适性,有良好的应用前途.5)平衡含水率法在实际预测中得到广泛应用,是美国火险等级系统和加拿大森林火险等级系统及其他类似系统中可燃物含水率预测的主要方法.     

直接估计法在帽儿山林场白桦林可燃物含水率的适用性分析

在春季防火期内按林型内凋落物的不同空间位置的分类标准采集白桦林的地表死可燃物,并依此放入由小到大的铁丝网中,在室内进行试验,记录数据,对两种林型分别采用Nelson模型和Simard模型作为平衡含水率对温湿度响应模型,使用直接估计法对地表死可燃物的含水率结果进行了预测。结果表明:(1)基于Nelson模型的可燃物含水率预测误差往往小于基于Simard模型,一般来说基于Nelson模型的含水率预测效果要好于使用Simard模型预测含水率效果。但是,对于白桦林的腐殖质和混合可燃物则两者相差不大,预测效果都比较好,误差要求在3%以内都可以使用;(2)对于白桦林内凋落物及半腐殖质,误差要求在3%以内时,使用Nelson模型预测可燃物含水率的预测精度要更好;(3)白桦林内不同层可燃物含水率的预测精度由高到低依次为:混合可燃物、腐殖质、半腐殖质和凋落物。由于试验在室内进行,尽最大可能减少可外界误差影响,因此可以作为使用直接估计法预测白桦林含水率模型误差的最低值。     

祁连山保护区东端气象因子与灌木林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区东端灌木林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了灌木林可燃物含水率与气象要素关系模型,以灌木林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区东端灌木林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区东端灌木林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区东端气象因子与阔叶林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区东端阔叶林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了阔叶林可燃物含水率与气象要素关系模型,以阔叶林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区东端阔叶林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区东端阔叶林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区西端气象因子与阔叶林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区西端阔叶林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了阔叶林可燃物含水率与气象要素关系模型,以阔叶林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区西端阔叶林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区西端阔叶林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区西端气象因子与灌木林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区西端灌木林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了灌木林可燃物含水率与气象要素关系模型,以灌木林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区西端灌木林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区西端灌木林火灾预测预防提供了科学依据。     

森林可燃物含水率新算法研究

指出了森林可燃物含水率模型及其算法促进了可燃物含水率研究的发展,借助于通过野外试验获得的各种树种类型的可燃物含水率信息,对森林可燃物含水率新算法及其相关问题进行了研究,对于提高森林火险的预报精度有较大益处。     

祁连山保护区西端气象因子与祁连圆柏林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区西端祁连圆柏(Sabina Przewalskii)林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了祁连圆柏林可燃物含水率与气象要素关系模型,以祁连圆柏林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区西端祁连圆柏林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区西端祁连圆柏林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区东端气象因子与针阔混交林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区东端针阔混交林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了针阔混交林可燃物含水率与气象要素关系模型,以针阔混交林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区东端针阔混交林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区东端针阔混交林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区东端气象因子与祁连圆柏林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区东端祁连圆柏(Sabina Przewalskii)林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了祁连圆柏林可燃物含水率与气象要素关系模型,以祁连圆柏林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区东端祁连圆柏林森林火险等级对应的气象因子。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,为祁连山保护区东端祁连圆柏林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区西端气象因子与青海云杉林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区西端青海云杉(Picea crassifolia)林可燃物含水率与气象因子相关性分析,采用统计回归法,建立了青海云杉林可燃物含水率与气象要素关系模型,以青海云杉林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区西端青海云杉林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区西端青海云杉林火灾预测预防提供了科学依据。     

祁连山保护区东端气象因子与青海云杉林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区东端青海云杉(Picea crassifolia)林可燃物含水率与气象因子相关性分析,采用统计回归法,建立了青海云杉林可燃物含水率与气象要素关系模型,以青海云杉林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区东端青海云杉林森林火险等级对应的气象因子,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,为祁连山保护区东端青海云杉林火灾预测预防提供了科学依据。     

内蒙古大兴安岭森林火险等级预报模型研究

为提高森林火险等级预报的准确率和及时率,减少森林资源损失。以内蒙古大兴安岭地区为研究区域,利用遥感MODIS-NDVI数据反演可燃物的湿度指数,以气象指数、植被指数、闪电指数、湿度指数共同计算得出森林火险指数,以火险指数作为内蒙古大兴安岭地区森林火险等级预报模型的量化指标,并对火险等级进行分级,获得内蒙古大兴安岭森林火险等级预报方法。该方法结合当地的实际情况,将闪电指数引入到预报模型中,并实现了定量化估测。同时,以近几年发生在该地区重特大森林火灾为例,对该预报模型进行了验证。该方法可较好地对内蒙古大兴安岭地区森林火险等级进行定量化预报。     

浙江千岛湖不同林型中地表可燃物含水率对主要火环境因子的响应模型

不同的林型下,火环境因子对林内地表可燃物的含水率的影响也不一样。按照浙江省常见的林型,在森林植被比较好的千岛湖选择常绿阔叶林、马尾松林、杉木林和毛竹林为实验地,分别建立地表可燃物对空气湿度、风速、空气温度、土壤湿度的回归模型。通过验证模型,常绿阔叶林叶林、马尾松林、杉木林和毛竹林下的回归模型精度分别为88.3%、85.7%、83.0%、76.0%,达到了较好的预测精度。研究结果可为今后的大面积预测森林可燃物含水率以及森林火险预警提供依据。     

大兴安岭典型林型地表可燃物含水率预测模型

准确地模拟地表可燃物含水率动态变化规律,对于预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。应用Nelson模型和Simard模型,以5种典型林型(分别为阴坡落叶松林、阴坡落叶松-白桦混交林、阴坡白桦林、阳坡樟子松林和阳坡白桦林)的地表可燃物为研究对象,分析了气象因子与地被可燃物含水率的相关性,用2015年春季防火期实测数据构建了5种不同林型的可燃物含水率预测模型,并用2016年春季防火期监测数据对预测结果进行验证。结果表明:Nelson模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林阳坡白桦林阴坡白桦落叶松林阴坡白桦林阳坡樟子松林。Simard模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林阴坡白桦林阳坡白桦林阴坡白桦落叶松林阳坡樟子松林。2种模型预测阴坡落叶松的含水率准确率均高于其他4种林分。Nelson模型给出的阴坡落叶松平均绝对误差为0.09,平均相对误差(MRE)为0.09,Simard模型给出的平均绝对误差为0.10,平均相对误差为0.10,Nelson模型略优于Simard模型。研究结果可为该区的森林防火提供快速和准确的火险预测预报,进而为有效防控森林火灾提供重要的技术支撑。     

大兴安岭林火特征分析

通过对2007年大兴安岭两场大火的火烧迹地调查和2007年春季火险分析,发现这两场大火都发生在高火险时段.火烧类型以地表火为主,火后大部分林地地表可燃物载量减少,但落叶松纯林在中度和重度火烧后地表径级可燃物栽量增加.针对大兴安岭林区林火蔓延快、容易发展为大火的特点,建议改进森林火险预报技术,加强可燃物管理,提高初始扑救成功率.     

大兴安岭韩家园子不同可燃物类型林内外气象要素相关性的研究

一、前言森林可燃物类型是森林燃烧的基础。森林火灾的发生发展通常决定于可燃物的含水率。可燃物的含水率(特别是地表易燃物)主要受气象因子的综合影响而随着变化,而林内气象要素又受林外天气条件的影响,因此,研究林内和气象站气象要素之间的相关性,可利用气象站的天气要素观测值,即可估测可燃物类型不同可燃物的含水率。这是搞好林火预测预报,划分森林火险等级的一项基础工作。本研究在大兴安岭十八站林业局韩家园子选择了7种不同可燃物类型,在春秋防火期进行了定点观测,对林内外气象要素相关性进行了研究。     

森林可燃物含水率测试仪研制

森林可燃物(主要指枯枝落叶层、易燃杂草、针叶、直径小于一厘米的枯枝等)含水率是计算林火潜在能量、火强度、林火蔓延、火险等级的划分、林火预报及计划烧除等的重要指标。多少年来,森林可燃物含水率的确定,一直沿用称重法和简单的手感法。这些方法在测定过程中,不仅测试麻烦,而且耗费时间和人力;特别是手感法误差极大。为了解决这个矛盾,我们研制成功电子式森林可燃物含水率测试仪。在此项研制中,对微机小系统的应用做了开发性的尝试。实践