黑龙江大兴安岭雷击火概率预测模型研究

结合黑龙江大兴安岭雷击火发生特点及该地区的气象条件,引用加拿大天气指标(FWI)系统,使用2005年至2010年每日的闪电定位数据、天气数据、雷击引发的火灾数据,利用二元Logistic回归模型,采用全部进入法建立回归模型,最后检验分析显示:模型拟合效果较为理想,为预测黑龙江大兴安岭地区雷击火发生概率提供依据。     

世界森林雷击火研究现状和展望

野火是植物生态系统中最严重的自然灾害。野火的重要组成部分——雷击火是一种复杂且难以控制的自然现象，给人类和生态环境造成了巨大损失，人类活动已在全球范围内显著影响了雷击火的发生与分布。由于雷电的随机性，其观测实验和理论研究非常困难。因此雷击火成为全球变化及其环境影响研究的关键议题之一，各国对雷击火的预测研究给予了高度重视。结合相关研究文献发现，在雷击火形成因素、雷电预测预报模型、人工干预3个方面形成了较为系统的研究结果。文中在基于对其评述的基础上，总结雷击火的研究现状，展望未来的研究方向，以期为深入研究雷击火中能量来源——雷电和更高效地建立预测模型提供启发和参考。     

大兴安岭雷击火时空分布及预报模型

雷击火是中国大兴安岭地区重要火源.根据1990-2006年研究区内10个气象站日观测数据包括最高气温、最小湿度、24 h降水、平均风速等指标计算每日FWI系统各指标,分析雷击火的发生与火险指数的关系.根据各气象站与研究区质心的距离确定各气象站的权重,计算研究区火险指数平均值.1990-2006年大兴安岭林区共发生森林火灾591起,其中雷击火359起,占60.7%.70%的雷击火分布在121°～125°E,51°～53°N,平均每起雷击火过火面积为797.37hm2,森林受害面积为581.67 hm2.71.9%、2.5%和17.3%的雷击火分别发生在落叶针叶林、落叶阔叶林和草地.雷击火发生在4-9月,5-8月是雷击火多发月份.1990-2006年雷击火发生时间段整体上有延长趋势.8月和9月发生的雷击火都发生在1998-2005年.雷击火的发生受气温与降水的影响,月均气温高、降水量少,雷击火次数明显多.发生雷击火日的平均可燃物湿度码FFMC、DMC、DC和FWI分别为90.3,69,6,287.4和24.7.雷击火发生日各火险成分指数平均值均高于1990-2006年4-9月总体平均值.根据雷击火发生概率和每日火险指数建立了雷击火发生概率预测模型.     

森林雷击火特点和监测预警技术研究进展

介绍了国内外雷击火相关工作概况,从雷击火发生的主要影响因素、雷击火的监测预警、预防与控制、雷击火的生态意义和林火管理以及气候变化情景下雷击火特点和变化趋势等方面进行了概述。基于我国雷击火研究的不足之处,提出了我国研究雷击火活动规律和雷击火发生预报模型实现突破性进展的研究方法。     

基于闪电定位数据和气象数据的大兴安岭雷击火预测模型研究

利用2005—2011年5—10月黑龙江省大兴安岭林区的雷击火灾、闪电气象数据和其它数据,建立用于该地区雷击火预报的二项Logistic回归模型,并将ROC曲线用于模型的评价。结果表明:2005—2011年该地区雷击火发生数量年际变化较大,相对于人为火呈上升趋势;集中发生于5—6月,与云地闪电发生频数相关不显著(P0.05)。经似然比检验,最终进入模型的变量为:前7 d FFMC平均值、前3 d地闪次数、前7 d平均降水量。用于模型评价的ROC曲线比较凸近左上角,曲线下面积(AUC)为0.888,表明模型预测效果较理想,可为大兴安岭林区的雷击火预测提供科学参考。     

雷电、雷击火发生与人类活动关系

雷电是最常见的自然火灾原因,雷电引发的雷击火与其他类型森林火灾,共同组成全球林火体系。一般认为,作为自然火源的雷击火与人类活动没有关系,是区别于人为火源的,但其实不然,如2019年以来受新冠疫情封控影响,非必要活动和流动性减少,污染物浓度和闪电均显著下降。本研究将雷击火与人类现代化进程、居住地扩张、下垫面变化、预测技术与扑救技术发展以及国家法律法规相联系,探究人类活动对闪电以及森林雷击火发生的影响。闪电是雷击火发生三要素(火源、可燃物、有利于火扩散的环境)中的火源,能引发雷击火的闪电主要是云地闪电,近几十年来人类活动影响环境中的气溶胶含量,而气溶胶是影响闪电的主要因素,城市地区排放的大量污染气溶胶、生物质燃烧排放的烟尘气溶胶以及城市热岛效应均使闪电发生概率提高。不同地表覆盖类型的年均地闪密度差异较为明显,建设用地的年均地闪密度最高。森林区域的强闪电密度大,陡度也较高,森林大多分布在高海拔区域,与之前研究的高海拔地区闪电频次高是吻合的。闪电强度大、陡度高,破坏力更强,森林区域容易发生雷击事故。雷电具有选择性放电的特征,即会向一些特殊地区放电,这些特殊地区被称为雷击选择区,如地下水露出地面...     

大兴安岭林区雷击火预报方法

大兴安岭林区的雷击火平均每年有5～10次,有的年份多,有的年份少,其危害是十分严重的。由于大兴安岭的雷击火有80%～90%是发生在“干雷暴”天气系统之中,所以,我们对大兴安岭雷击火发生的主要天气系统“干雷暴”系统,进行比较完整的观测试验研究。雷击火是一种人们不能控制的火源,掌握这种火源的发生规律是困难的。我们用雷达回波分析来研究雷击火的发生规律,因为雷击火的引燃因子主要是闪电,而闪电是发生在雷暴云之中,气象雷达回波能反映出雷     

雷击火报警器的研究

雷击火是大兴安岭林区主要火源之一,约占全区总林火的38%,在大兴安岭伊勒呼里山的岭北地区约占总林火的56%。雷击火多发生在人烟稀少及交通不便的偏远林区,一旦发生火灾很难及时发现,在扑救不及时的情况下,造成的危害要比人为火严重得多。塔河林区1968—1979年共发生林火59起,其中雷击火占41起,雷击火过火面积约占总火灾面积的67%。所以预测预报     

我国大兴安岭呼中林区雷击火发生火环境研究

雷击火作为天然火源是一种难以控制的自然现象 ,其形成机理极为复杂。我国大兴安岭林区是雷击火主要发生区 ,对雷击火的研究表明特殊可燃物、干雷暴的天气和较高的地形构成了雷击火发生的火环境。长期干旱 ,可燃物失水严重 ,森林中积累丰富的可燃物 ,雷暴发生后干燥的植被容易引火燃烧 ,起火之后 ,遇上盛行的大风将使火灾迅速蔓延。雷暴 ,特别是干雷暴出现时 ,遇到降水少、地面温度增加 ,相对湿度降低 ,可燃物干燥的情况 ,就很容易引起火灾。森林火灾多发地区 ,雷击火常常也多。大兴安岭纬度越高 ,雷击火越多 ,5 1°N以北海拔 80 0m以上山脉的腹部或山顶的落叶松 -偃松林、樟子松 -偃松林林区为该林区雷击火发生最集中区域。一次干雷暴天气过程 ,可以同时引起多起雷击火 ,它们之间的距离最远可达 1 5 0km。雷击火多发生在 6— 8月 ,雷击火的发生时段主要集中在下午的 1 4时到 1 7时。雷电作为一个随机干扰因子引发森林火灾 ,使得雷击火的预防与扑救变得更加困难。     

根河林区雷击火分布特征及气象因素影响分析

文章结合气象数据,对2000—2018年内蒙古大兴安岭根河林区雷击火特征进行研究分析,为该地区雷击火的监测及预防提供理论依据。结果表明:(1)2000—2018年间,6~8月的雷击火频数占全年雷击火总频数的79.03%,过火面积占全年过火总面积的92.96%。7月份的雷击火频数及过火面积远小于6月和8月,而平均降水量与平均相对湿度明显高于6月和8月,降水增多显著抑制了雷击火的发生和发展。(2)通过分析不同年份根河林区各林场的雷击火分布,发现好里堡林场的雷击火频数明显高于其他林场,并且集中发生在干旱年,而其他林场的雷击火数量受干旱年影响较小。(3)经过各气象因子与雷击火特征的相关分析,发现对雷击火频数与过火面积影响最大的3个气象因子分别是月均气温、月均相对湿度和月均降水量,其余气象因子的影响不显著。     

加拿大森林火行为预测系统应用及展望

森林火灾频发给我国造成了严重的森林资源损失和其他方面的损失。而我国在森林火行为预测预报研究方面水平较低,还无法准确地对火灾进行预测。加拿大森林火行为预测系统（FBP系统）可以利用森林可燃物类型、气象条件、地形地势及火行为特征等因子准确有效地对森林火行为进行预测预报,对林火管理人员制定灭火计划和组织火灾扑救工作具有十分重要的意义。文中介绍了FBP系统的主要结构和工作原理,以及系统内部参数和预测预报所需的相关数据,概述了该系统在加拿大的实际应用情况,对我国建立森林火灾预报、火行为预测系统进行了展望。     

全国森林火险预报系统的研究与运行

森林火险预报对于加强森林防火工作,保护森林资源有重要的意义。当前我国各级气象部门发布的森林火险天气预报和一些地区发布的森林火险预报的空间位置较粗略、时效性较差,不能满足各级森林防火工作的实际需求。作者引入信息技术,在网络和GIS平台上建立森林火险预报系统,试图解     

福建武夷山生物圈保护区森林防火系统的研究

武夷山生物圈保护区，是以保护亚热带森林生态系统和自然景观为主的保护区．为了搞好该区的森林防火工作，在建立保护区地理信息系统、分析其护林防火现状的基础上，对其森林火灾预防监测体系进行了系统设计，对现代林火管理系统、火险等级及分布、森林火灾蔓延模型等进行了模拟和设置，为现代林火管理、防火设施配制及火灾损失评估等提供了系统分析的依据．     

北方森林林火发生驱动因子及其变化趋势研究进展

北方森林作为气候变化最敏感的陆地生态系统之一,近些年来随着林区气候变暖,林火发生的数量和过火面积都呈显著的增加趋势,因此研究北方森林林火发生驱动因子及其变化趋势对维护其生态系统的稳定具有重要意义。文中主要从北方森林林火发生的主要控制因子和未来气候变暖条件下林火发生的预测方法及变化趋势进行综述。研究结果表明,林火的驱动因子既包括在大尺度上气候的作用,也包含植被、地形、可燃物和人类活动等局部尺度的影响。近几年来对气候变暖下林火状况趋势预测更倾向综合考虑气候和局部控制因子的作用。对我国而言,需要在更大的区域尺度上开展林火发生预测的研究。研究认为,北方森林林火变化趋势及预测研究的关键问题在于如何在不同空间尺度上确立林火发生的关键控制因子以及完善现有的林火预测方法。     

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。     

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。     

基于粒子群算法和BP神经网络的多因素林火等级预测模型

针对现有小尺度林火预测模型预测结果有效性、可扩展性等方面的不足,通过考虑多种火险因素,构建BP神经网络预测模型以提高预测精度,在此基础上借助粒子群算法加快BP神经网络收敛速度,进而提出一种混成的多因素森林火险等级预测模型particle swarm optimization based back-propagation neural network (PSO-BP)。所构建的预测模型,能够同时考虑气候因素(日最高气温、日平均气温、24 h降水量、连旱天数、日照时数、日平均相对湿度、日平均风速)、地形地貌因素(海拔、坡度、坡向、土壤含水量)、可燃物因素(植被类型、可燃物含水率、地被物载量)、人为因素(人口密度、距人类活动区域的距离) 16个变量。基于南京林业大学下蜀林场森林防火实验站传感器网络所采集的实际数据及现场测量数据,通过一组试验验证提出模型的有效性。结果表明:基于训练数据集及检验样本所构建的模型能够开展有效的火险等级预测;模型的计算复杂度较单独使用BP神经网络模型明显下降。     

基于改进交叉影响法的木材加工产业园区火险因素研究

【目的】为正确把握木材加工产业园区的消防管控方向,运用改进的交叉影响分析法对木材加工产业园区火险影响因素进行研究,以深入剖析木材加工产业园区火险因素间的交互作用,为木材加工产业园区的科学防火提供模型支撑。【方法】首先从系统论和事故致因角度出发,建立包含人、物、环、管4方面共16个影响因素的木材加工产业园区火险因素体系,进而运用三元模糊法,基于各影响因素间的相互作用关系,构建火险因素的交叉影响关系矩阵,并将马尔科夫稳态预测模型引入交叉影响分析过程中,计算木材加工产业园区中火险因素火灾发生的校正概率,实现对木材加工产业园区火险因素交互作用下的发生概率变化趋势的预测。【结果】通过实例分析可知:消防安全意识、人员工作技能、木材贮存规范性、园区消防安全氛围、消防设施、消防救援力量、消防制度与机构、安全教育与培训、事故应急管理、消防巡查与监管的火灾发生概率呈上升趋势;人员基本素质、设备健康状态、木材贮存数量、园区规模、消防规划合理性的火险发生概率呈下降趋势。【结论】改进的交叉影响分析法可以应用到木材加工产业园区火险因素的预测中,且能够真实地反映因素交叉影响后的发展方向和程度,为木材加工产业园区的安全生产、科学管理及消防风险决策提供理论依据和新思路。     

腾冲县中缅边境地区森林防火体系建设对策

腾冲县中缅边境地区森林资源极为丰富,但森林火灾隐患大,是森林防火的重点区域,森林防火工作中存在着边境不利的自然条件、火源管理难度大、防火基础设施落后等问题.为提高森林防火的综合防控能力,提出加强林火监测系统、防火基础设施、林区防火公路、林区生物防火隔离带和森林火灾扑救系统建设等森林防火体系建设对策.     

林火行为蔓延模型研究进展

森林火行为特征是进行林火预防和林火扑救的主要参考依据之一,林火行为研究在森林防火中具有重要意义。其中,林火蔓延作为关键的林火行为特征因子,林火蔓延模拟模型的构建研究一直是国内外的研究热点。文中将国内外各主要林火蔓延模拟模型按照模拟维度分为一维的传统模型和二维的空间模拟模型,总结了不同构建方法下传统模型的应用特点以及空间模拟模型的构成方法和选择;介绍了目前美国、加拿大、澳大利亚等林火管理发达国家主流的林火空间模拟系统的关键技术要点和适用条件;结合我国实际情况提出了相关研究应用建议,以期为发展我国自己的林火蔓延空间模拟模型提供参考。