林分尺度上的森林火灾风险评估方法及应用

[目的 ]基于森林燃烧概率、潜在火行为和火影响评估一个区域的森林火灾风险是有效开展林火管理的基础。[方法 ]利用森林燃烧概率模拟软件(Burn-P3)模拟了北京九龙山林场的燃烧概率、潜在火强度、蔓延速度及火发生类型。根据林场内各林班的生态重要性、生态脆弱性和保护等级确定火影响,并考虑火对周围城镇和水源的潜在影响,利用层次分析方法建立了林分尺度上的森林火灾风险评估体系。[结果 ]结果表明,研究区的平均燃烧概率为0.035 1,燃烧概率高和很高的区域分别占研究区的10.3%和6.0%。火烧以地表火和间歇性树冠火为主,平均火强度及蔓延速度分别为2 140.9 kW·m~(-2)和3.7 m·min~(-1)。火行为指数高和很高的区域分别占17.8%和14.0%。[结论 ]研究区森林生态价值和火对环境的影响较高。森林火灾风险评估结果显示,火灾风险高和很高的区域占31.8%。西部、北部及南部的落叶松林和混交林的火灾风险较高,未来需要加强针对性的林火管理。     

可燃物处理对大兴安岭地区主要林型火行为的影响

【目的】模拟研究不同强度的可燃物处理对大兴安岭地区典型森林的火行为影响,为开展可燃物管理提供科学依据。【方法】在2019年火险期,分别对大兴安岭地区兴安落叶松林、白桦林、兴安落叶松白桦混交林等天然林和兴安落叶松与樟子松人工林进行可燃物调查和清理。每种林型分别设置3块样地(20 m×20 m),每块样地再分别设置4块小样地(10 m×10 m)。对每块样地进行林分结构调查,然后对4块小样地分别进行可燃物处理,包括割除枯死灌木和草本、清理枯枝和地表凋落物等。按可燃物处理程度分为未处理、低、中和高强度处理4个等级。低强度处理后林内无易燃及枯死灌草、地表无大型可燃物(10 h),可燃物梯最小高度为3 m,中强度处理后倒木、灌木及小乔木全部清除,高强度处理后地表存留可燃物不会支持火的持续燃烧和蔓延。调查可燃物处理后的可燃物空间分布。利用可燃物特征分类系统(FCCS)分别模拟各林分在火险期内一般天气情景和干旱情景下的火行为。一般天气情景下,模型输出的指数包括地表火蔓延速度、火焰高度和火强度指标;干旱情景下,模型输出指数为潜在地表火(火强度、火焰高度和蔓延速度)及潜在树冠火行为(树冠火发生指数、蔓延指数和蔓延速度指数)。【结果】模拟结果显示,低强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度分别降低51.6%和42.8%,火焰高度分别降低33.6%和39.4%,平均火强度分别降低22.8%和34%;而兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林的火行为变化不明显。中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林和樟子松人工林的地表火蔓延速度分别降低29.4%、37.1%、79.1%、83.3%和19.7%,火焰高度分别降低33.3%、29.8%、67.2%、69.7%和38.1%。高强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林、兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林平均蔓延速度分别降低95.3%、97.6%、85.7%、88.9%和77.6%,平均火焰高度分别降低93.1%、93.9%、92.6%、87.6%和87.3%。干旱情景下,5种林型地表火行为指标随着可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01),白桦林无树冠火发生,其他4种林型树冠火发生可能性及蔓延速度随可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01)。【结论】在一般天气情景和干旱情景下,中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林和樟子松人工林的地表火蔓延速度均低于1 m·min~(-1),火焰高度低于1 m,兴安落叶松人工林的地表火蔓延速度和火焰高度分别低于人工0.1 m·min~(-1)和0.1m;各林型地表火焰高度低,蔓延速度慢,易于直接扑灭;兴安落叶松白桦混交林和樟子松人工的树冠火发生降幅超过20%,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度减少40%以上,树冠火发生可能降低30%。而高强度可燃物处理后,会影响森林结构及其功能,因此,针对当前主要林型进行中强度的可燃物清理,清理地表未分解的枯落物和易燃灌木草本以及树冠下空间易燃可燃物,就可以有效降低地表火蔓延速度和避免树冠火发生。     

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。     

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。     

大兴安岭南部春季火行为特征及可燃物消耗

利用标准地调查分析2007年春季大兴安岭2起森林火灾的火行为及可燃物变化.采用加拿大火险天气指数(FWI)系统分析火险变化,地表可燃物载量调查采用线状相交可燃物调查方法,并利用MODIS遥感数据对火烧程度进行分级.结果表明:FWI系统各指标可以很好地指示森林火险变化,2007年4-5月细小可燃物湿度码(FFMC)基本都在90以上,腐殖质湿度码(DMC)和干旱指数(DC)在4月份持续升高,2场大火也发生在火险高的时段.火烧类型以地表火为主,部分林分有冲冠火.火后阔叶林地表径级可燃物增加不明显,针阔混交林主要是5.0～6.99 cm径级可燃物增加,而落叶松纯林火烧后除0.50～0.99 cm径级可燃物减少外,其他径级可燃物都明显增加.不同火烧程度对地表可燃物载量的影响有差异.中度和重度火烧后草本盖度明显下降,有些林分下木层死亡率较高.罕诺河火场和松岭区壮志林场过火区重度火烧分别占33.2%和46.4%.     

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。     

陕西针叶林下可燃物分布状况调查研究

森林中的一切物质都是可燃物。包括森林中的乔木、灌木、草本、苔藓、地衣、枯枝落叶、腐殖质等 ,他们都是森林火灾的载体 ,它的数量、类型、疏密度、分布和配置 ,对森林火灾的发展、控制和扑救以及安全用火 ,均有明显影响 ,特别是针叶林下可燃物 ,更易引起火灾 ,而且发生火灾后难以扑救 [1 ] 。随着陕西人工林面积迅速增加 ,针叶纯林面积越来越大 ,林下杂物越来越多 ,发生火灾的隐患也越来越大。为了摸清针叶林下可燃物的分布 ,绘制火险图、划分燃烧性等级和制作火灾发生预报等[1 ] ,我们对可燃物类型及其分布状况进行了调查研究 ,现总结以…     

云南松林内可燃物与计划烧除火行为的相关分析

为了研究森林可燃物对林火的发生及发生后林火行为的影响程度,采用小样地调查方法对四川省西康磨盘林区的云南松(Pinus yunnanensisFranch)林内的可燃物及火行为进行调查,对标准地中的火蔓延速度、火强度、火焰高度进行相关性分析;对不同火强度下烧失率进行统计。试验结果表明:定期进行计划火烧,能减少可燃物积累,降低森林可燃性,具有良好的防火功能;在进行有计划的烧除林内枯枝落叶时,必须有效地控制火强度。     

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。     

冰雪灾害对南方森林可燃物及火行为的影响

冰雪灾害后,实地调查湖南省娄底市、长沙市、湘潭市、株洲市等受冰雪灾害影响的马尾松、杉木、枫香、樟树和毛竹林及新发生的森林火烧迹地,设置野外样地,采集样品.室内测定分析含水率、可燃物载量等因子,计算火蔓延速度等火行为参数.结果表明:冰雪灾害造成森林内大面积灌木和草类冻枯冻死,森林中有效可燃物负荷量在短期内成倍地增长,可燃物厚度增加,连续性变强.在调查的7个样地中,最低载量为12.23 t·hm-2,最高达到了50.26 t·hm-2.森林火烧迹地火行为非常复杂,火强度在1 500～9 000 kW·m-1之间,平均火强度超过3 500 kW·m-1,具有高强度火灾的特征;蔓延速度为111.67～972.71 m2·min-1;火烈度都超过50%,具备大火的特征.     

我国森林燃烧性研究综述

森林燃烧性是研究森林燃烧现象的基础。随着森林防火科学的发展,森林燃烧性的概念、意义及研究方法也在不断地加深和完善。在50年代,森林燃烧性的概念是指森林着火及蔓延的程度。到了80年代,随着研究的进展,又深入一步包括火强度、燃烧能量、火行为等;认为凡是火行为特点相似,火管理措施基本相同的森林或森林地段,其燃烧是相同的。我国森林燃烧性的研究开始于50年代中期,中国科学院林业土壤研究所,按火发生的频度、气候、地形、土壤、森林特性、植物分布等将大兴安岭、小兴安岭、完达山及长白山本脉划分了四个地理景观区,定为四个燃烧性不同的火险区:大兴安岭林区、小兴安岭林区、长白山北部林区和长白山南部林区。 1957年林业土壤研究所对大兴安岭地区     

森林潜在火行为预测预报

潜在火行为是指林区的某一地段,在一天内如果发生林火可能表现的性状。要测算的指标是:地表可燃物单位面积上的负荷量W_0、燃烧速率V_0、火的初始蔓延速度R、火强度I、火焰长度cm,有效可燃物重量W及火烈度S。单点火险预报站每天将上述指标预测出来,通知防火指挥部,防火指挥部根据预报采取有效措施。如控制火源、重点巡逻、增加瞭望时间,安排计划火烧、火烧防火线、     

吉林省主要森林类型地表凋落物燃烧性分析

选择吉林省17个主要森林类型的地表凋落物测定分析和点烧实验,根据对抽提物、灰分、燃点、热值、1 m2质量、床层高度、风干含水率、蔓延速度、火线强度、驻留时间和可燃物消耗比这11个指标,利用层次分析法和分层聚类,对17个主要森林类型燃烧性进行排序和分类,结果表明:易燃森林林型有2个,依次是白桦林、樟子松林;可燃森林类型有4个,依次是黑松林、针叶混交林、红松林和其他针叶林;难燃森林类型有11个,依次是针阔混交林、落叶松林、云杉林、臭松林、柞树林、阔叶混交林、其他阔叶林、胡桃楸林、椴树林、黄波罗林和杨树林。为不同森林类型地表凋落物火灾预防、控制方法提供重要依据。     

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.     

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。     

厄尔尼诺/拉尼娜对大兴安岭森林火险天气的影响

[目的]通过研究厄尔尼诺/拉尼娜事件对大兴安岭天气和火天气指数的影响,定量描述厄尔尼诺/拉尼娜事件在火天气指数变化中的作用。[方法]根据研究区及周边气象站日最高气温、日最小相对湿度、平均风速和24 h降水量计算1951—2016年大兴安岭森林火险天气指数,分析超强和强厄尔尼诺年、中等和弱厄尔尼诺年、拉尼娜年和正常年等4种情景下的主要天气因子和火天气指数的差异。[结果]春季火险期,超强和强厄尔尼诺年日均最高气温较正常年偏低0. 21℃,降水量增加6. 78%,拉尼娜年日均最高气温增加0. 44℃,降水量增加2. 77 mm;厄尔尼诺/拉尼娜年的秋季火险期日均最高气温低于正常年。超强和强厄尔尼诺年春季和秋季火险期的细小可燃物湿度码(FFMC)、腐殖质湿度码(DMC)、干旱码(DC)、累积指数(BUI)和火天气指数(FWI)平均值低于正常年份,FWI从西南到东北逐渐降低;中等和弱厄尔尼诺年春季火险期6个指数均低于正常年份,秋季火险期除FFMC外其他火天气指数均低于正常年份;拉尼娜年春季火险期的FFMC、初始蔓延速度(ISI)和FWI低于正常年份,秋季火险期除DC外其他指数均低于正常年份。[结论]大兴安岭地区在超强和强厄尔尼诺年春秋季火险期火天气指数较正常年份低,西部地区火天气指数高于东部地区。拉尼娜年春季火险期东部地区FWI低于正常年份,中西部偏高,秋季火险期西北部地区高于正常年份,东南部偏低。     

关于推广营林用火技术的调查报告

营林用火,即森林经营中有目的、有计划的用火,它包括旨在预防森林火灾的各类地段用火。为减少可燃物的累积,降低森林火险的计划火烧当然也包括在营林用火的内容之中。从广义的角度看,营林用火属资源管理中的科学用火。但在野外无人为控制的高、中、低强度的火烧不属营林用火。这一技术不仅是森林防火工作中的一项根本性措施,而且将给营林、农牧业、多种经营等行业带来变革     

谈森林防火中的计划火烧

谈森林防火中的计划火烧赵顺昌计划火烧又称计划烧除，人们常称之为黑色防火工程。它是在事前选定的地段内，在有效的控制下，有计划地用低强度火烧除林下和林缘可燃物，以达到和消除火灾隐患，降低森林火险等级，提高森林对森林火灾的自防能力的一种防火手段。计划火烧是...     

大兴安岭不同植被火后NDVI恢复过程

【目的】利用卫星遥感技术研究火后植被恢复过程及影响因子,分析不同火烧强度、不同植被类型的火后归一化植被指数(NDVI)变化特征,研究大兴安岭东南部火后不同植被恢复过程,为在长时间尺度上进行北方林火后植被恢复过程研究与监测提供参考。【方法】基于火烧前后一系列的MODIS数据,利用NDVI和地面调查数据,以2006年大兴安岭松岭特大森林火灾为例,研究不同植被类型在不同强度火烧后的植被恢复过程。根据火烧前后NDVI变化提取过火区;结合地面调查,利用监督分类方法划分火烧强度等级;根据火烧强度分级图和土地覆盖类型图,建立属性数据库,生成火烧强度等级-植被类型图。以2003—2005年同期NDVI最大值为对照,在时间序列上分析植被类型和火烧强度对火后NDVI恢复的影响。根据邻近未过火区的NDVI变化,分析气象因子对NDVI的影响。【结果】轻度、中度和重度火烧区所占比例分别为29%,40%和31%。主要植被类型常绿针叶林、针阔混交林和灌丛的重度火烧部分分别占50%,52%和60%。重度火烧区域所占比例随着坡度增大而升高。在火后NDVI的变化过程中,各森林类型变化趋势相近,灌丛、草地和沼泽的变化趋势相近。【结论】火后NDVI总体呈上升趋势,并呈现明显的年际波动。除草地外其余植被类型在重度火烧后的NDVI值均明显低于中、轻度火烧,但中、轻度火烧的不同植被类型之间差异不明显。森林重度火烧区NDVI在火后第2年达到最低,轻度火烧区火后6年NDVI基本恢复到火前水平。针阔混交林火后盖度的恢复速度较其他森林类型快。火烧强度对森林群落垂直结构的影响显著,森林火烧后灌木层盖度高于未火烧区,且火烧强度越高,这种现象越显著。双因素方差分析显示植被类型和火烧强度对火烧迹地NDVI恢复特征的影响显著,且火烧强度对火后植被恢复的影响更关键,但二者交互影响不显著。未过火区NDVI平均值为0.801 2,波动范围为-3.3%~3.4%,过火区d NDVI的变化约25%是由气象因子引起的,其他主要源于植被变化。d NDVI指标可以很好地反映火烧前后植被指数变化,有较好的时序性和空间可获取性,对火烧迹地恢复过程有指示作用。     

森林可燃物阻隔带技术研究与应用

实现森林可燃物阻隔技术是减少和控制森林火灾的基础.基于可燃物阻隔技术的火烧阻隔带和生物阻隔带技术是预防和控制森林火灾重要组成部分,森林可燃物阻隔带技术易于形成不利于可燃物燃烧的环境,并使可燃物呈不连续分布.火烧阻隔带技术是充分利用火的作用,烧去燃烧的森林可燃物,降低森林火灾危险性.目前火烧阻隔带技术已成为森林经营和资源管理的一项重要措施.