森林可燃物计划烧除的相关分析

森林火灾带来了严重后果,但许多人对黑色防火感到一些困惑,计划烧除是"防火"、"用火"还是"放火".随着数据分析技术的进步,运用数据库、多元统计分析等方法可以分析森林火灾调查和统计的数据,探索森林防火的最佳措施.针对黑色防火的深入理解,对试验数据进行了相关分析.该相关分析是利用了云南松林里进行计划烧除后得到的各种数据,然后通过SPSS软件来分析数据.试验结果可以表明:计划烧除时火强度、火蔓延速度与火焰高度属于正相关;火强度与森林可燃物的生物量也属于正相关,通过小强度的计划烧除能有效的减少森林可燃物的生物量,从而提高森林的自防能力.     

不同烈度林火对油松林潜在地表火行为的影响

油松是我国华北地区代表性树种之一,含有丰富油脂,容易引发大面积高烈度森林火灾。阐明不同烈度林火对油松林地表可燃物负荷量和潜在地表火行为的影响,对于油松林林火管理具有重要意义。以辽河源自然保护区2014年不同烈度林火干扰后油松林分为研究对象,根据不同烈度(重度、中度、轻度)和对照(未过火)分别设置3块20 m×20 m样地,共12块样地,调查地表可燃物和林分结构指标,结合室内实验,利用BehavePlus 5.0软件进行潜在火行为模拟,探讨不同烈度林火5年后油松林地表可燃物负荷量和潜在地表火行为特点,并分析影响潜在地表火行为的主要因素。研究结果表明：(1)不同烈度林火之间,细小可燃物负荷量和地表可燃物总负荷量均不存在显著性差异(P>0.05)。(2)不同烈度林火后,在不同风速和可燃物含水率条件下,油松林潜在地表火蔓延速度、火线强度不存在显著性差异(P>0.05),单位面积发热量、火焰高度、反应强度存在显著性差异(P<0.05)。(3)不同烈度林火后油松林潜在地表火行为主要受油松更新幼苗基径、灌木负荷量、油松平均冠幅、上层枯叶负荷量、油松更新幼苗密度的影响。研究结果表明不...     

疏伐对北京西山林场刺槐林可燃物特征及碳储量影响研究

研究选取北京西山林场刺槐林(Robinia pseudoacacia)为研究对象, 通过对照组 CK 和处理组L、M 和 H(疏伐强度分别为0%, 15%, 35%,50%)四种处理, 对疏伐后刺槐林可燃物进行调查, 对不同强度疏伐刺槐林林地上部分碳储量进行计算, 并利用BehavePlus 林火模型对地表火行为指标进行计算, 探讨不同疏伐强度对刺槐林可燃物、碳储量以及潜在火行为的影响。结果表明,(1)不同疏伐强度的刺槐林的可燃物分布中, 均以0-2 m 层可燃物负荷量为最大, 分别为1.29 kg·m^–2, 1.40 kg·m^–2,1.57 kg·m^–2, 1.89 kg·m^–2, 呈现出可燃物负荷量随疏伐强度加大而增加, 即, H >M>L>CK; 随着高度的增加, 可燃物负荷量主要分布冠层在5-8 m; (2)不同强度疏伐对刺槐人工林各组分的碳储量影响显著, 中度疏伐更有利于刺槐林中的碳储量积累, 其碳储量值最大, 为17.50 t·hm^–2; (4)林分火蔓延速率、火线强度、火焰高度及单位面积发热量均与疏伐强度相关, 疏伐后火行为指标值大幅下降, 其中高强度疏伐(H)后, 林火的蔓延速率, 火线强度为以及火焰强度最低。研究结果可为研究地区的森林可燃物管理以及森林可持续经营提供科学依据。     

草地火行为研究

在松嫩平原采用野外放火的方法,研究了草地火速度,火强度,火烈度,火形态,火烧迹地形状及其与气象因子,可燃物,可燃物床特性的关系,结果表明,风速是影响草地头火速度最主要的因子,除风速外,晴天时相对湿度对火头速度影响较大,降水后大气温度对头火速度影响较大,头火速度＞侧翼火速度＞尾火速度,风速与火强度,火深度,火烧迹地形状呈现显著正相关,采用逐步回归方法建立了草地头火速度,火强度,火烧迹地形状的预测模型。     

草地火行为研究

在松嫩平原采用野外放火的方法,研究了草地火速度、火强度、火烈度、火形态、火烧迹地形状及其与气象因子、可燃物、可燃物床特性的关系.结果表明,风速是影响草地头火速度最主要的因子.除风速外,晴天时相对湿度对头火速度影响较大,降水后大气温度对头火速度影响较大.头火速度＞侧翼火速度＞尾火速度.风速与火强度、火深度、火烧迹地形状呈现显著正相关.采用逐步回归方法建立了草地头火速度、火强度、火烧迹地形状的预测模型.     

广义Rothermel模型预测平地无风条件下红松蒙古栎林地表混合可燃物的火行为

以帽儿山地区红松-蒙古栎林下地表混合可燃物为材料,进行不同含水率、载量和混合比例的室内点烧试验,观测得到蔓延速率、驻留时间、反应强度、火线强度和火焰长度,并与采用表面积加权法和载量加权法的广义Rothermel模型预测值进行比较.结果表明： 广义Rothermel模型对红松 蒙古栎林下地表混合可燃物的林火蔓延速率、反应强度的预测平均绝对误差分别为0.04 m·min^-1、77 kW·m^-2,预测平均相对误差分别为16%、22%;对驻留时间、火线强度和火焰长度的预测偏低,预测平均绝对误差分别为15.5 s、17.3 kW·m^-1和9.7 cm,预测平均相对误差分别为55.5%、48.7%和24%.这些误差可以看成是用该模型预测同类可燃物相应火行为的误差下限.两种加权算法对模型预测精度影响差异不大,当红松可燃物所占比重较小时,表面积加权法得到的蔓延速率和反应强度预测值精度较高,载量加权法得到的火线强度和火焰长度预测值精度较高;当红松可燃物所占比重较大时,结果则相反.     

广义Rothermel模型预测平地无风条件下红松-蒙古栎林地表混合可燃物的火行为

以帽儿山地区红松-蒙古栎林下地表混合可燃物为材料,进行不同含水率、载量和混合比例的室内点烧试验,观测得到蔓延速率、驻留时间、反应强度、火线强度和火焰长度,并与采用表面积加权法和载量加权法的广义Rothermel模型预测值进行比较.结果表明:广义Rothermel模型对红松-蒙古栎林下地表混合可燃物的林火蔓延速率、反应强度的预测平均绝对误差分别为0.04 m·min-1、77 kW·m-2,预测平均相对误差分别为16％、22％;对驻留时间、火线强度和火焰长度的预测偏低,预测平均绝对误差分别为15.5 s、17.3 kW·m-1和9.7 cm,预测平均相对误差分别为55.5％、48.7％和24％.这些误差可以看成是用该模型预测同类可燃物相应火行为的误差下限.两种加权算法对模型预测精度影响差异不大,当红松可燃物所占比重较小时,表面积加权法得到的蔓延速率和反应强度预测值精度较高,载量加权法得到的火线强度和火焰长度预测值精度较高;当红松可燃物所占比重较大时,结果则相反.     

森林可燃物及其管理的研究进展与展望

森林可燃物是森林生态系统的基本组成部分, 是影响林火发生及火烧强度的重要因素之一, 因此, 受到国内外学者的广泛关注。该文从以下4个方面综述了国内外可燃物研究的最新进展: 森林可燃物特性, 森林可燃物类型与火行为, 森林可燃物类型、载量的调查与制图, 森林可燃物管理。同时提出了我国森林可燃物今后的研究方向: 开展多尺度可燃物研究; 可燃物类型与火行为的研究; 把以试验观测为基础的静态研究与以空间技术和生态模型为基础的动态预测相结合, 研究可燃物处理效果; 全球气候变化背景下可燃物处理与碳收支。     

北京西山油松林可燃物调控的影响评价

森林可燃物调控及其影响评价研究是可燃物管理的基础,对减少火灾的发生具有重要的意义。在北京西山实验林场,选取华北地区典型针叶林-油松林(Pinus tabulaeformis),设立4块20m×20m样地,通过对林分可燃物分布特征的调查和分析,制定以修枝、割灌为主的调控措施,对比研究调控与未调控林分林下植被多样性和优势灌木的光合生理特性。研究结果表明:(1)不同油松林可燃物垂直分布特征表现为0—3m层可燃物负荷量最大(平均为1053.94 g/m2),且可燃物种类最多,随着高度的增加可燃物的负荷量均呈现减少的趋势。(2)调控林分林下优势灌木(主要为孩儿拳头和黑枣)最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率均比对照增加;而表观量子效率则减小。(3)不同的可燃物调控措施改变了林下植被多样性;不同调控措施的草本层物种丰富度、物种多样性、物种优势度以及物种均匀度均高于对照林分。由此可见,森林可燃物调控措施对林下植被多样性和优势物种的光合生理特性均有影响。研究结果可为森林可燃物管理提供科学依据。     

模拟不同森林可燃物处理对大兴安岭潜在林火状况的影响

大兴安岭林区50年来实施的森林防火政策导致森林火烧轮回期延长,可燃物累积,所以需要将森林可燃物的管理纳入到森林防火政策中。本研究构建10种可燃物处理预案,5种为计划火烧预案（PB02, PB04, PB06, PB08, PB10）,另5种为机械清除+计划火烧预案（PR02, PR04, PRP6, PR08, PR10, 用无处理预案(notreat)作对照。采用空间直观森林景观模型LANDIS,从火烧面积、不同强度火烧面积和林火强度动态特征来说明不同可燃物处理预案的长期效果（300年）。结果表明,计划火烧虽然可以减少总火烧面积,但随着处理面积的增加,减少幅度不大,对于降低高强度火烧面积效果不显著;机械清除+计划火烧可以有效地减少火烧面积,降低火烧强度 ［将高强度火(4、5级)降低为低强度火(1、2级)］。建议森林可燃物处理必须长期进行,以达到降低林火强度、减少灾难性火灾发生的机率的目的。     

以地表死可燃物评估八达岭林场森林燃烧性

森林燃烧性是森林火险评估的基础,也是制定营林防火措施的依据.以北京市八达岭林场18种主要森林类型的地表死可燃物为研究对象,分别以死可燃物负荷量、含水率及综合属性为分析依据,结合国内外最新研究成果、林场实际情况和样地调查,分别讨论并对比不同森林类型的燃烧性,并划分等级.研究得出,以地表死可燃物综合属性为分析依据,研究不同森林类型的燃烧性更符合林场实际情况,并以综合属性为依据绘制林场燃烧性等级图,同时,死可燃物负荷量和含水率的分析,可以为营林防火措施的制定提供理论依据.     

秦岭松栎混交林群落的稳定性

松栎混交林是秦岭最为典型的森林类型之一,其稳定性程度对于秦岭生物多样性维持、水碳平衡及气候调节等至关重要。以秦岭火地塘林区松栎混交林28个样地为研究对象,对28个群落指标进行调查,通过主成分分析,得出稳定性综合指数值(F)并进行Ward聚类,采用Mantel-最优聚类簇数分析确定最优聚类簇数,对通过F值聚类的样地进行分组划分,确定稳定性等级。结果表明:松栎混交林的稳定性分为3个等级,稳定性高的样地:F值在0.66—1.13之间,平均林龄58a,占样地总数的39.3%;稳定性中等的样地:F值在-0.28—0.34之间,平均林龄46a,占样地总数的42.8%,稳定性低的样地:F值在-2.34—-1.26之间,平均林龄42a,占样地总数的17.9%。前3个主成分中灌木层、草本层多样性指数、海拔、土壤水分物理指标,林分密度和优势树种胸径荷载较大,是影响群落稳定性的主要因子。F值与乔木层Shannon-Wiener指数、灌木层Simpson指数、草本层物种丰富度线性拟合均达到极显著水平(P0.01),与海拔和坡度多元曲线拟合达到极为显著的水平(R2=0.786,p0.0001)。在海拔1212—1708 m,坡度31—49°的生境,松栎混交林的稳定性较大,在海拔1900 m以上的生境,松栎混交林稳定性较低。     

基于文献计量的森林和草原可燃物含水率研究

伴随着全球气候变化,世界范围内森林、草原火灾频发,在破坏自然生态系统的同时,也带来一系列的经济损失,甚至危及生命安全。探究森林和草原可燃物含水率能够预测火的发生和蔓延,从而规避火灾风险。以Web of Science数据库核心合集中相关文献为数据源,基于CiteSpace 5.7.R2对获取的题录信息进行计量分析。研究表明：(1)研究历程可分成3个阶段,缓慢发展阶段、快速发展阶段和波动增长阶段;这一方向是生态学、地理学、环境科学等多学科的交叉领域,具有一定的空间维度和实际应用性;美国的研究实力在世界各国中最强,我国则有较大的进步空间。(2)森林和草原可燃物含水率相关研究在研究方法上以遥感反演为主流研究方法,气候变化是最常见的研究视角,植被或枯落物的可燃性是研究的核心内容,美国西部是研究最多的区域,火灾科学是最主要的应用领域。(3)当前的研究前沿主要有3个方面,大尺度的全球火险预测研究、对可燃物可燃性的多维度分析、基于MODIS反演可燃物含水率。     

西南林区森林火灾火行为模拟模型评价

林火火行为特征是进行及时有效的林火预防和扑救的重要技术参考,国外普遍做法是借助火行为模拟模型进行获取.本文选用美国和加拿大行业普遍使用的Farsite和Prometheus火行为模拟模型对发生在中国西南林区的安宁“3·29”森林大火进行模拟,通过对比模拟结果和相关林火资料,定量评价模型的模拟精度.结果表明: 在蔓延范围模拟方面,Farsite在Scott可燃物模型下的模拟精度最高,Prometheus最差,但差距不大,Farsite与Prometheus火场范围的差异区主要集中在云南松分布区;在蔓延速度(ROS)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均ROS模拟输出最接近实际情况,Prometheus则偏离实际情况较远,Farsite与Prometheus的ROS差异区主要集中在云南松分布区;在火线强度(FLI)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均FLI模拟输出结果类似,Farsite与Prometheus的输出差异较大,差异区主要集中在栎类灌木分布区.     

云南松林可燃物的垂直分布及影响因子

为研究可燃物负荷量空间分布对林火种类和火行为的影响,以川西南地区不同类型云南松林的冠层可燃物和地表可燃物、4个地形因子(海拔、坡度、坡位和坡向)和4个林分因子(郁闭度、胸径、树高和林龄)为对象,比较不同林分相同垂直层面和不同空间层次上的可燃物负荷量及分布特征,分析不同林分的林火行为趋势;并运用典型相关分析(CCA)分析可燃物负荷量与环境因子的关系.结果表明:不同林分组成中,可燃物垂直分布呈显著性差异.云南松-栎类-丁香林、云南松-栎类林和云南松纯林容易发生地表火,但不易发生树冠火;云南松-侧柏林、云南松-油杉林和油杉-云南松林易发生地表火,而且易转化为树冠火.冠层可燃物主要受林龄、海拔、胸径和树高的影响,林下可燃物主要受郁闭度、坡度、树高和林龄的影响.     

丰林自然保护区森林可燃物模型的建立

从潜在林火行为的角度出发,依据可燃物的关键参数,利用系统聚类方法在丰林自然保护区建立标准森林可燃物模型.结果表明:丰林自然保护区可建立3个标准可燃物模型,代表性植被类型分别为阔叶红松林(模型FL-Ⅰ)、云冷杉林(模型FL-Ⅱ)和杨桦林(模型FL-Ⅲ).依据可燃物的林分结构与组成、地表覆盖类型、水平与垂直连续性等,本研究建立的FL-Ⅰ、FL-Ⅱ和FL-Ⅲ模型与加拿大CFBPS可燃物分类系统中的C-5、C-2和D-1模型相似.3个标准可燃物模型的地表和垂直结构特征,可为野外工作者判定可燃物模型提供帮助.     

气候变暖背景下内蒙古大兴安岭林区森林可燃物干燥状况的变化

可燃物湿度是评价林火发生危险程度的最直接指标.林火的发生和蔓延很大程度上受气象条件的制约,气候变暖对林火产生重要影响.利用每日气象数据和加拿大火险天气指数系统(FWI),计算了1972～2005年内蒙古大兴安岭林区森林可燃物的3个湿度码,即细小可燃物湿度码(FFMC)、半腐层湿度码(DMC)和干旱码(DC);并分别春季防火期、秋季防火期及夏季非防火期,研究了3个湿度码长时间序列的变化趋势,在此基础上分析了气候变暖背景下林区可燃物干燥状况的变化及对林火的影响.结果表明:1972～2005年FFMC、DMC和DC的季节性均值都呈增加趋势,且夏季FFMC和DMC增加趋势显著;这意味着1972～2005年可燃物的干燥状况呈增加趋势,其中夏季非防火期表层和半腐层可燃物的增加趋势显著.可燃物干燥状况的增加,特别是夏季可燃物干燥状况的增加,是近些年林区夏季雷击火灾频发的主要原因之一.半腐层和深层可燃物干燥状况的增加,会加大火灾控制和火场清理的难度.在未来更暖的气候条件下,林区可燃物的干燥状况会变得更加严峻.     

火控制政策对大兴安岭森林景观、可燃物动态及火险的长期影响

大兴安岭50年来严格的火控制政策已经极大地改变了自然火格局,同时也改变了森林的物种组成和年龄结构。理解大兴安岭森林对长期火控制的响应是制定森林可持续发展的依据之一。本文应用LANDIS模型模拟了大兴安岭森林景观对自然火(1950年以前)和灭火(1950年以后)的长期响应(300年)。结果表明：灭火显著增加了落叶松面积,增加其过熟林面积,减少其幼龄林面积;同时也显著减少白桦面积,减少其幼龄林面积;灭火延长火烧轮回期,火烧次数减少,灾难性火灾发生的机率增加,火险在模拟的50年内迅速上升到高火险等级。在自然火格局下,火险在整个模拟过程中保持较低的等级。所以如果现行的高强度灭火政策继续实施的话,必须要制定大范围的可燃物管理措施(计划火烧、粗可燃物处理等),以降低灾难性火灾发生的机率。计划火烧加粗可燃物去除将成为可燃物管理和森林可持续经营的首选措施。如何评价大兴安岭地区可燃物处理措施的效果,在保持木材生产和生态作用稳定的条件下,最大程度地降低火险也是亟待解决的问题。     

美国俄亥俄州南部两种不同间伐强度对森林可燃物载量和碳的影响(英文)

本研究的目的是测定两种不同间伐强度下(70%和50%),美国俄亥俄州南部橡树混交林森林可燃物(包括枯落物、木本、草本和倒木)碳储量和其燃烧后可能释放的碳量。研究结果表明枯落物和木本碳含量显著高于草本部分。在50%、70%间伐和对照中,森林枯落物分别占了总的橡树混交林可燃物碳储量的36.6%,50.9%和66.0%。粗木质残体分别占了58.4%,48.0%和32.6%。小的木本和草本在总的森林可燃物中占据很小比例。在50%、70%间伐和对照三种情况下,总的森林可燃物分别是54.07t/ha、41.98t/ha和20.73t/ha。如果对这些森林可燃物进行燃烧,50%、70%间伐和对照中,其森林可燃物将释放碳量分别为90.39t/ha、70.19t/ha和34.66t/ha。虽然它们之间没有产生显著的差异,但和对照进行比较,间伐后仍产生了较多的一、二级森林可燃物。在50%、70%间伐和对照中,分别产生了25.08t/ha、23.47t/ha和14.38t/ha一、二级的可燃物。计划用火在燃烧这些可燃物成分时,在50%、70%间伐和对照中,可能会分别释放41.93t/ha、39.24t/ha和23.55t/ha碳。此研究对使用计划用火来减少引起森林火灾的森林可燃物具有一定的意义。     

基于卷积神经网络及气象要素回归法的地表死可燃物含水率预测模型

地表可燃物含水率是森林火险等级和火行为变化的重要指标,其预测模型对于火险预测、火灾管理等具有显著作用。本研究基于蒙古栎及樟子松林地的野外气象因子以及地表死可燃物含水率数据,进行气象因子随机森林相对重要性排序以及皮尔逊相关性分析,并使用深度学习中的卷积神经网络以及气象要素回归法预测可燃物含水率。结果表明：野外蒙古栎的可燃物含水率显著高于樟子松。随机森林结果表明,对于可燃物含水率具有显著作用的因子排列顺序从大到小为湿度、温度、降雨、风速、太阳辐射;相关性分析表明,当日的温度、湿度、降雨对于可燃物含水率具有显著影响,同时,气象因子之间也存在一定的相关性。卷积神经网络模型对于蒙古栎及樟子松林地表可燃物含水率的预测R²分别为0.928、0.905,平均绝对误差(MAE)分别为6.1%、8.1%,平均相对误差(MRE)分别为8.9%、4.2%;气象要素回归法的R²分别为0.495、0.525,MAE分别为30.5%、39.5%,MRE分别为52.1%、32.6%,卷积神经网络模型精度显著高于气象要素回归法。研究表明,深度学习的卷积神经网络能够为今后的可燃...