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。     

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。     

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。     

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。     

南方马尾松含水率特征及其模型研建

以我国南方马尾松为研究对象,利用2009年森林资源连清马尾松生物量调查数据,对马尾松不同器官的含水率分布特征及其动态变化进行研究,同时建立基于年龄、起源、海拔、土壤类型等因子的含水率模型。结果表明：①不同起源的马尾松林木含水率存在显著性差异,人工起源的平均含水率为58.85%,天然起源的平均含水率为55.61%;按马尾松各器官综合平均含水率高低排列顺序为树叶〉树根〉树干〉树枝〉树皮;②随着马尾松林龄或龄组的增长,各器官含水率均降低;③马尾松树干（去皮）中部位（3.5/10树高）处含水率可以作为整株平均含水率;④马尾松含水率与年龄、树高、胸径、坡度、起源、土壤类型、坡度、海拔、冠幅之间相关性达显著水平,其中以年龄与其相关性系数最高,为-0.652,与省份、坡向、坡位相关性不显著;⑤建立包含马尾松年龄、起源、坡度、海拔等多因子的林木含水率模型,模型拟合度R2均在0.50以上。     

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.     

华山松人工林凋落物层细小可燃物含水率预测模型研究

在防火期2~5级火险天气条件下,在华山松人工林测定了153组林内气温(x1)、相对湿度(x2)、凋落物表面温度(x3)、腐殖质层表面温度(x4)、凋落物层厚度(x5)、可燃物含水率(y)数据,建立了华山松林细小可燃物含水率预测的多元线性回归模型。分析表明,影响华山松林凋落物上层易燃可燃物含水率的因子依次为:x3>x2>x4>x1。应用该模型,可以用易于获取的火环境和可燃物因子来预测可燃物的含水率,为合理开展林火预测预报、计划火烧、营林用火等提供依据。     

Effect of Freezing Snow Disaster on Forest Fuel and Fire Behavior in Southern China

After freezing snow disaster,stands of Pinus massoniana,Cunninghamia lanceolata. Liquidambar formosana,Cinnamomum camphora and Phyllostachys pubescens and new burned areas in Hunan Province were surveyed by setting field plots.Moisture content and fuel load were measured by sampling and fire behavior(such as rate of fire spread) was calculated.The results showed that fuel load got doubled instantly,fuel thickness enhanced,fuel continuity swelled and water content of fuel decreased as shrubs and herbs die...     

时滞和平衡含水率直接估计法的有效性分析

通过对不同直径落叶松枯枝含水率和环境条件的室内连续观测,分别使用Nelson模型和Simard模型作为平衡含水率响应模型,估计可燃物时滞和平衡含水率响应函数,然后以参数估计值预测可燃物含水率,分析比较建模样本数和平衡含水率模型不同对参数估计和含水率预测误差的影响。结果表明:1)基于Nelson模型的直接估计法在建模样本数较大时(84个),结果稳健,预测误差小,方法是有效的。2)采用Simard模型直接估计可燃物时滞和平衡含水率时,在建模样本数较少时,其预测效果不如Nelson模型,但当建模样本数较多(超过84)时,2个模型预测效果没有显著差别。     

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。     

中国森林火灾发生规律及预测模型研究

量化分析森林火灾发生规律能为预测和防治森林火灾提供科学依据。文中采用四参数Weibull分布描述了我国森林火灾发生次数和火场面积分布规律,运用Spearman相关系数分析承灾主体因子、灾害管理因子、孕灾环境因子与森林火灾发生次数、面积间关系,基于全国森林火灾数据分别建立灰色系统理论模型、BP人工神经网络模型和时间序列ARIMA模型,并采用Markov随机过程改进已建立模型。结果表明,我国森林火灾发生次数分布呈左偏正态分布,火场面积呈倒J型分布,火灾次数和火场面积分布模型拟合决定系数分别为0.63和0.66;承灾主体、孕灾环境和灾害管理对森林火灾次数和火场面积影响程度依次减小,人工林面积、累年年平均气温、年降雨量平均差值、年最低气温平均日数与森林火灾发生具有明显相关性,影响森林火灾的因子与森林火灾发生次数、火场面积间存在指数型关系;不同模型对森林火灾发生次数和火场面积拟合优度次序为BP模型、GM（1,1）-Markov模型、BP-Markov模型、GM（1,1）模型、ARIMA模型、ARIMA-Markov模型,采用Markov过程能显著改进GM（1,1）预测模型对火灾随机性的预测效果,可以更好地反映森林火灾发生规律。