贺敬，张庚辉，王国军

（1.伊春市气象局,黑龙江伊春 153000;2.黑龙江省气象信息中心,黑龙江哈尔滨 150030）

小兴安岭森林火灾发生规律及林火天气等级模型的建立

贺敬1，张庚辉2，王国军1

（1.伊春市气象局,黑龙江伊春 153000;2.黑龙江省气象信息中心,黑龙江哈尔滨 150030）

使用实际资料分析了1960～2009年伊春林火发生年代际变化特征,指出20世纪60、70年代森林火灾次数频发,进入21世纪后,特大森林火灾次数增多。考虑到气温、降水、湿度和风的变化特征,构建了伊春林火天气等级模型,并进行了25 a的林火天气等级计算及分析。

森林火灾;规律;林火天气等级模型

1 引言

自本世纪以来,由于黑龙江省一直维持气温偏高,降水偏少,干旱频发,高火险天气等级出现的日数大大增加的特点,为林火的发生提供了良好的外部环境条件。大、小兴安岭、黑河森林特大火灾不断,防火形势不容乐观。为防止和减少森林火灾的发生,首先要做好森林火灾的预防工作。做好森林火险天气等级预报工作,首先做好科学的划分火险天气等级指数;这方面的工作已有的单位和林火、气象专家研究过[1-4]。但他们大多考虑影响林火发生的因子太多或太少;因子太多,操作起来麻烦,因子太少又不能更好全面反映林火发生的外部环境条件。本文用小兴安岭林火天气等级模型进行了实际防火期的计算,效果很好。另外,本文还进行了森林火灾形势与小兴安岭森林火灾发生规律的分析。所使用资料,来自黑龙江省防火办和黑龙江省气象台。

2 森林火灾形势

我国平均每年发生森林火灾1,43万次,占世界火灾次数的14%;其中大、小兴安岭平均每年发生森林火灾30次,为我国森林火灾高发区之一。1980～2006年黑龙江省林区共发生特大森林火灾37次（按过火林地面积>3 4000km2）,特别是进入21世纪后,特大森林火灾次数增多,黑龙江连续干旱，大、小兴安岭、黑河则森林大火不断。2003年春季黑龙江省北部林区从3～6月林火不断，共发生了232起，过火面积近80万hm2。2005年秋季北部林区发生了42起森林火灾，过火面积13万余hm2，主要发生在9月27日～10月10日、10月23日～11月1日2个时段，这2个时段森林火灾发生次数占总的86%，占总过火面积的99%。2006年5月下旬大兴安岭、黑河森林大火；特别是2007年全省春夏连旱，造成森林大火多发，如5月上旬大兴安岭森林大火；5月下旬大兴安岭、黑河大火；实属罕见的盛夏8月（15～20日）黑河卧都河因干雷暴引起的森林大火；少见的秋季10月上旬伊春乌伊岭大火。2009年春季严重干旱,4月27日至5月7日黑河,伊春发生森林大火;2010年大兴安岭,6月高温少雨特别是进入下旬35℃高温无雨持续多日,于28日由于雷击造成呼中森林大火（6月28～7月2日）。

3 森林火灾发生规律

森林火灾的发生不外呼有两种情况,一种是人为造成,机车喷火,随地扔烟头,烧荒;另一种是自然现象,雷击火造成。以小兴安岭伊春为代表的春季林火次数的变化见图1表1。

图1 伊春市春季逐年森林火灾次数

表1 伊春市年代际森林火灾次数

20世纪60、70年代森林火灾次数频发，占50 a发生总次数的58%，尤其70年代火灾次数达488次，远高于多年平均（300次/10 a）188次。90年代发生次数最少，仅有93次，占50年发生总次数的6%；本世纪的10 a中森林火灾大有上升趋势，达225次，占50 a发生总次数的15%；，而且火灾面积大，持续时间长，损失之惨重都是空前的,前面已说不在赘述。未来随着全球气候变暖这个大环境背景下，森林火灾仍然是多发趋势，防火形势将更加严峻。

4 森林火险天气等级模型的建立

4.1 模型建立的原理

外部环境条件包括大气中的气温、空气湿度、风速、风向、降水量、云量及日照时数，因为上述的要素，直接或间接影响着森林内的枯枝、落叶、枯立木、采伐残物及林缘杂草等的干旱程度。它们的干旱程度直接影响着火速度和蔓延。其中气温因子,温度直接影响燃料的着火性，燃料达到发火点所需要的热量，依赖于燃料及周围空气的初始温度。另外温度越高,辐射热和热传导越强,蔓延越快。空气湿度,是林火发生的制约因子。空气湿度越大可燃物越不易燃烧,湿度越小可燃物着火越易燃烧,速度也快,林火发生次数与湿度变化遵从负指数增长。风速对火灾的影响,近地面的风受到起伏地形和局地增热冷却的影响。风对火灾的影响是多方面的，它加速树木燃烧的干化，为燃着的木头助燃。把热量和余烬带到新的燃料上，使火灾扩散。风速越大，火灾扩散的面积就越大。因此考虑上述气象因子,制定森林火险天气等级指数。

4.2 模型的建立

（1）计算各项指数

模型考虑的各项因子为当天14:00气温T14、相对湿度H14、风速F14及当天降水量R,先对4个因子单独计算火险指数如下表2。

表2 火险级别及指数

计算方法为：把各因子边界值代入f（x）=（1+aebx）-1，确定a、b值，根据当日T14、H14、F14、R取值范围代入对应的f（x）=（1+ aebx）-1中确定指数值。然后计算林火综合指数即为森林火险天气等级模型：

对于因子值不属于上表范围内的，规定如下：

如果T14<2，则f（T14）=0；如果T14>30，则f（T14）=100。

如果H14>90，则f（H14）=0；如果H14<2，则f（H14）=100。

如果f14<0.4，则f（F14）=0；如果F14>17.2，则f（F14）=100。

如果R<0.3，则f（R）=60、如果R>10，则f（R）=0。

（2）修正

①降水订正：考虑前3 d降水，当日降水计算式为R=R0+R-1/e+R-2/e2+R-3/（1.5×e3）

R0为当日降水，R-1为前1 d降水，R-2为前第2 d降水，R-3为前第3 d降水。

当前3 d每天降水均少于0.3 mm时，f（R）值加30；当前2 d每天降水均少于0.3 mm，前第3 d降水均多于0.3 mm时，f（R）值加20；当前1 d降水少于0.3 mm，前第2 d降水多于0.3 mm时，f（R）值加10。

②齐齐哈尔、大庆、哈尔滨、牡丹江地区，5月如果WI范围属于3、4级，则WI值减5，WI属于5级则减10；6月如果WI值范围大于等于3级，则减10。其它地区，6月如果WI值属于3、4级，则减5；WI值属于5级，则减10。

③如果T14<-5.0℃，火险等级降两级；-5.0℃≤T14≤5.0℃，火险等级降一级，直至火险等级为1级。

根据上面林火指数模型,我们算出伊春1981～2005年共25 a春防期（3月1日至6月30日）火险指数。将各月逐日计算的火险指数转成火险等级，并计算逐月≥4级火险次数，最后统计25 a中逐年春防期≥4级火险次数，结果见图2。1987年至1993年春防期高火险次数较历年偏多（历年值32次）,而后1994年至2000年高火险次数处在较少期,2001年至2005年处在高火险次数,多、少波动期。这与图1中1981～2005年林火发生次数变化趋势基本一致,春防期≥4级火险天气次数与林火发生次数之间相关系数达0.50,通过0.01信度检验。因此在春防期一旦出现高火险天气,就有很大可能发生森林火灾。

图2 1981～2005 a逐年春防期≥4级火险天气次数

5 小结

通过1960～2009年实际林火监测资料与1981～2005年≥4级逐年火险天气次数分析表明,进入21世纪后随着全球气候变暖这个大环境背景下，高火险天气形势和森林火灾仍然是多发趋势，防火形势将更加严峻,因此高度注意森林火灾的发生。本文还结合了林火发生的外部环境因子,研制了林火天气等级模型,对于森林火灾的发生与蔓延的预报有很大意义。

[1]傅泽强,陈动,王玉彬.大兴安岭森林火灾与气象条件的相互关系［J］.东北林业大学学报,2001,29（1）:12～15.

[2]傅泽强,戴尔阜.大兴安岭森林火险季节动态特征及其气候条件分析［J］.自然灾害学报，2001,10（4）:113～116.

[3]中华人民共和国林业行业标准LYT 1172-95全国森林火险天气等级［S］.1995.

[4]张尚印,祝昌汉,高歌,等.森林火灾天气等级确定及监测预报方法[J].气象科技,2001,（2）:45～48.

S762

B

1002－252X（2011）02－0021－02

2011－3－6

贺敬（1973-），女，黑龙江省五常市人，齐齐哈尔大学，本科生，工程师.