2005—2007年大兴安岭林火释放碳量

根据野外火烧迹地调查,比较过火前后归一化植被指数的差异,计算2005—2007年大兴安岭林区各种可燃物类型的过火面积、火烧消耗的可燃物量,对森林火烧程度进行分级,并利用植物平均含碳率估算林火释放碳量.结果表明：2005—2007年大兴安岭林区总过火面积为436512.5 hm²,其中轻度、中度和重度火烧面积分别为207178.4、150159.2和79159.4 hm².这些火烧消耗可燃物量为3.9×10⁶ t,释放碳1.76×10⁶ t,其中落叶松林、针阔混交林、阔叶林和草地燃烧释放的碳量分别为0.34×10⁶、0.83×10⁶、0.27×10⁶和0.32×10⁶ t.     

以小时为步长的大兴安岭典型林分地表死可燃物含水率模型预测及外推精度

地表死可燃物含水率是火险天气和火行为预报中的重要指标.本研究基于时滞平衡含水率法(Nelson和Simard方法)及气象要素回归方法,于2010年9—10月对黑龙江省大兴安岭地区盘古林场不同郁闭度的山杨-白桦混交林、红皮云杉纯林,以及采伐迹地(原1∶1樟子松-白桦混交林)地表死可燃物含水率进行以小时为步长的连续测定,建立其预测模型,得到预测误差,并使用相应的模型对其他林分地表死可燃物含水率进行外推精度分析.结果表明:采用Nelson平衡含水率法构建的地表死可燃物含水率变化模型的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0154、0.104和0.0226)低于Simard法(0.0185、0.117和0.0256)和气象要素回归法(0.0222、0.150和0.0331).在外推效果方面,气象要素回归法的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0410、0.0300和0.0740)低于Simard法(0.610、0.492和0.846),但前两者均高于Nelson法(0.034、0.021和0.0660),说明以小时为步长的时滞平衡含水率法,尤其是Nelson法适用于大兴安岭地区所测林分.外推虽不能降低误差,但有助于提高现有模型应用至不同林分条件或大尺度范围内的地表死可燃物含水率预测精度和利用率.模型建模和外推误差与不同树种和郁闭度条件差异有关,研究时应根据不同林分和地点选择合适的平衡含水率模型.     

昆明地区15种常见木本植物活枝的燃烧性

为分析比较不同植物活枝的燃烧性,在森林防火戒严期内,对昆明地区15种常见木本植物中小径级的活枝进行了热辐射引燃试验,对小径级的活枝进行了氧指数试验。在测定样品直径、含水率、引燃时间、有焰燃烧时间、试验过程中烟气温度和质量损失变化过程等基础上,提出并计算了表征活枝燃烧性能的综合燃烧特性参数S,根据该参数对15种植物中小径级活枝的燃烧性能进行了排序。结果表明,15种植物小径级的活枝均具有较强的阻燃性,燃烧性能顺序为:云南松<野八角<华山松<滇青冈<地盘松<云南樟<厚皮香<大白花杜鹃<炮状花杜鹃<云南含笑<小白花杜鹃<南烛<光叶石栎<元江栲<云南野山茶。根据氧指数及试验现象将15种植物的小径级活枝分为3类,其中难燃类4种(大白花杜鹃、野八角、厚皮香、南烛)、可燃类7种(云南含笑、云南松、地盘松、华山松、滇青冈、云南樟、云南野山茶)、较易燃类4种(小白花杜鹃、炮状花杜鹃、光叶石栎、元江栲)。分析了造成2种试验结果差异的主要原因。     

气候变化影响下大兴安岭地区21世纪森林火险等级变化预测

基于HadCM3模式输出的A2a和B2a情景下气候基准时段(1961-1990年)与未来不同时段(2010-2039年,2040-2069年,2070-2099年)的气候情景数据,结合Delta、WGEN降尺度方法和加拿大火险天气指标系统,划分了黑龙江大兴安岭地区森林火险等级,预估了研究区2010-2099年森林火险等级相对于基准年的变化,分析了森林火险等级长期预测的不确定性.结果表明:气候变化影响下,研究区21世纪平均极高、很高、中等火险的年均日数呈上升趋势,高、低火险的年均日数呈降低趋势.与基准年相比,A2a和B2a情景下研究区2040-2069年极高和很高火险的年均日数分别增加了43和36 d,2070-2099年分别增加了62和61 d.     

森林火旋风研究进展

火旋风是林火蔓延过程中的特殊火行为现象,与树冠火和飞火关系密切.火旋风的发生机理在于旋转涡的生成和发展.构建室内火旋风模拟发生装置是当前火旋风研究的常用方法.在室内模拟试验中,红外热像和热电偶可用于测量火焰温度,高速摄影、三维激光多普勒和皮托管用于测量火旋风的转速.基于室内实验数据,可构建模拟火旋风发生发展的三维模型.     

不同植被类型森林火灾及雷击火自组织临界性

利用黑龙江省大兴安岭林区呼中区 196 5～ 2 0 0 2年的雷击火数据、黑龙江省 1981～ 2 0 0 0年森林火灾数据及森林资源数据 ,对雷击造成的森林火灾的自组织临界性及不同植被类型条件下的自组织临界性作了研究 ,比较了在不同尺度和植被类型条件下火干扰的自组织临界性、自相似性 ,并与传统的森林火灾元胞自动机模型模拟的结果进行比较。结果表明 :中国黑龙江省不同森林类型的火干扰具有自组织临界行为 ,森林可燃物已经达到临界状态 ,其临界值在 1.8～ 2 .86之间 ,具有自相似性 ;当森林的面积过小时 ,森林火灾的“面积 -频率”分布曲线上会出现频率峰 ,表现出“有限面积效应”现象。     

全球变化背景下野火研究进展

野火是森林和多种植被生态系统面临的最重要自然干扰,也是一种重要的自然灾害;而人类活动已在全球范围内显著影响了野火的发生与分布,因此野火成为全球变化及其环境影响研究的关键议题之一。本文基于国际野火研究的文献搜索和统计分析,从野火的观测-评估-预警技术、野火时空格局研究、气候变化和人类活动对野火的影响、野火的环境-生态-进化效应等方面入手,综述了自21世纪以来的国际野火研究进展。概括起来,遥感技术的快速发展,推动了野火观测的时空分辨率不断提高,对野火时空格局的刻画从单一因子向多重指标的火烧体系评估转变。气候变化在某些区域已经显著影响了野火的发生频率,预计随着全球变暖野火风险将进一步加大,并且极端大火的发生机制和生态影响越来越受到关注。人类活动一方面通过增加火源提高了野火频率,另一方面又通过提高生态系统管理的强度、扑救火灾以及降低可燃物的连通性抑制了野火的发生。植被在长期演化过程中形成了一系列适应火的功能机制,这些功能属性影响着生态系统对野火的响应,并对火后生态恢复和重建具有科学指导价值。未来野火研究将向跨时空尺度、观测和模拟深度融合、典型机制和大尺度效应相结合的方向发展。     

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.     

气候变化背景下黑龙江大兴安岭林区夏季火险变化趋势

采用Delta、WGEN降尺度方法和加拿大森林火险天气指标,分析了1966-2010年黑龙江大兴安岭林区夏季火灾变化特征,预估了2010-2099年夏季森林火险变化趋势,分析了夏季森林火灾与春、秋季森林火灾的差异,并提出了基于火环境的夏季森林火灾防控策略.结果表明:气候变暖背景下,2000-2010年研究区夏季森林火灾呈高发态势.在可预期的未来,2010-2099年研究区夏季森林火险比基准年(1961-1990年)增加34％,增幅大于春、秋季森林火险.A2a和B2a情景下,2010-2099年研究区夏季森林火险相对于基准年均呈升高趋势,且随着时间递推,森林火险增加的区域不断变广,增加的比重不断加大.到21世纪末,A2a情景下夏季森林火险与基准年相比增加近一倍,夏季高森林火险地区将贯穿整个研究区.夏季森林火灾在火源特点、森林可燃物属性和森林火险天气情况等方面都有别于春、秋季森林火灾,研究区应严管火源,严控可燃物载量,严抓中长期森林火险预报,以控制夏季森林火灾.     

ENSO事件对中国森林火险天气的影响

ENSO事件影响中国的气候和森林火险天气,研究ENSO事件对中国各植被区火险天气的影响对于提高森林火险预报准确性有科学和实践意义。利用1951—2016年中国地面国际交换站气候资料的日值数据集(V3.0)数据计算每日的森林火险天气指数(FWI),根据MODIS过火区产品计算各植被区2001—2016年的森林过火面积,分别按事件情景(弱、中、强和超强厄尔尼诺事件以及弱、中和强拉尼娜事件)统计各植被区对应的火险期气温、降水、FWI和过火面积。结果表明: 1950—2016年,共发生19次厄尔尼诺事件和14次拉尼娜事件。受强或超强厄尔尼诺事件影响,西北地区春季火险期的日均最高气温明显升高,而中温带半干旱草原区春季火险期的日均最高气温在中厄尔尼诺年显著降低。厄尔尼诺年,南方和西南林区火险期的降水量一般会增加,中、低强度的拉尼娜事件会减少大部分区域的火险期降水量,但强拉尼娜事件导致大部分林区火险期的降水量增加。弱厄尔尼诺事件导致南方林区FWI降低;强或超强厄尔尼诺事件导致南方和西南林区的FWI有所降低,而北方林区的FWI有所升高。ENSO事件对各植被区FWI的影响存在显著的空间差异性。2001—2016年,当火险期的季节火险严重程度(SSR)显著变化时,暖温带湿润/半湿润地区落叶阔叶林区、中北亚热带湿润地区阔叶林区和热带南亚热带湿润地区阔叶林区的过火面积与SSR的变化一致,其他区域的过火面积受ENSO事件的影响不明显。