基于GIS的大兴安岭森林火险区划

以黑龙江省大兴安岭图强林业局育英林场和奋斗林场为研究区,以GIS技术为支撑,选取植被类型、海拔、坡度、坡向和离居住区远近作为主要林火影响因子,采用因子加权叠置法,对研究区森林火险情况进行了定量评价,将火险等级分为无、低、中、高和极高5类.结果表明,无、低、中、高和极高火险区分别占研究区的0.37%、0.63%、38.67%、58.63%和1.70%,符合正态分布;中及以上火险区占60.33%,说明研究区森林火灾管理任务仍相当繁重;森林火险等级的地域分异明显,中部高四周低,在不同林火影响因子上的分异十分明显;火险等级与1987年的火烧强度具有较强的一致性,说明火险区划结果具有较高的可靠性,可为林业部门进行森林火灾管理提供有价值的参考.     

基于GIS与RS的山东森林火险因子及火险区划

森林火灾是山东森林地区严重的环境问题之一。本研究采用山东2001—2010年MOD14A1每日1 km温度异常/火L3级产品与地形、植被、天气、人为和可访问性数据,分析评估了火灾发生原因;收集了林火发生/未发生相关的15个解释变量的空间数据,利用二项Logistic回归模型估计了解释变量的函数与林火存在的概率。结果表明,高火险区域主要集中在黄河三角洲、鲁西北平原,包括德州、菏泽、济宁、枣庄南部、临沂东南部;中火险主要在聊城、滨州、济南北部、淄博北部、潍坊东部、泰安、日照和青岛大部分地区(包括蒙山林区、沂山林区、五莲山林区、徂徕山林区、尼山林区、泰莱林区);低火险主要集中在济南南部、淄博南部、莱芜、青岛南部和胶东半岛(包括济南林区、崂山林区、鲁山林区、昆嵛山林区、牙山林区)。Logistic回归结果表明,影响火灾发生的因素依次是年均温度、CTI、TPI、人口密度、植被类型、年降水量、植被盖度、距道路距离、坡向、距居民地距离、农民纯收入指数、坡度、年平均相对湿度、DEM、年蒸发量。其中前7个EXP(B)都1,对森林火灾发生的与否贡献较大。这些结果作为战略规划工具来更好预测森林火灾,也可作为一种战术指南帮助森林管理人员设计区域防火措施。     

基于ArcGIS的福建南部地区林火管理资源分布优化

研究基于逻辑斯蒂回归和Arc GIS,以2000—2010年该地区火点数据为基础,结合气候、植被、地形及人口和社会经济数据,对厦门、漳州和泉州等福建南部地区主要森林城市进行森林火险等级划分。在此基础上,应用不同方法对研究区域进行防火瞭望塔选址分析并加以比较,同时根据火险区划结果,综合考虑高火险区域、公路以及居民点的距离等因素进行林火扑救区规划,实现对研究区域森林火灾的管理区划。结果表明:高程、坡度、日最小相对湿度、距离铁路的距离、距离公路的距离、距离居民点的距离、日最高地表气温、日最低地表气温、日降水量、日照时数、日最高气温和GDP等12个因素与林火的发生存在显著相关,且模型的预测准确率达到74.0%。利用该模型进行火险等级区划,发现该地区高火险面积约占33.58%,且分布不均。防火瞭望塔选址的研究结果显示,传统方法、构建20 km×20 km网格和10 km×10 km网格,对于高火险区域的瞭望可见率分别为25.63%、42.25%和63.38%。利用层次分析法对林火扑救区划分的结果显示,到高火险地区距离、到公路距离和到居民点距离的权重分别为0.620、0.284和0.096,通过Arc GIS加权叠加得到相应的扑救区优化图。研究结果可为我国南方山地区域林火预防与管理工作提供一定的支持。     

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.     

气候变化背景下江西省林火空间预测

林火是森林生态系统中重要的干扰因子之一,深刻地影响森林景观结构和功能。在全球气候化背景下,揭示气候变化对林火空间分布格局的影响,可为林火管理和防火资源分配提供科学指导。因此,基于江西省2001—2015年MODIS火影像数据(MCD14ML)和年均气温、年均降水量、植被、地形、人口密度、距道路距离、距居民点距离7个因子数据,利用增强回归树模型:(1)分析林火发生影响因子的相对重要性及其边际效应;(2)将GFDL-CM3和GISS-E2-R气候变化模式中的年均气温和年均降水量作为未来的气象数据,在3个温室气体排放量情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下,对2050年(2041—2060的平均值)和2070年(2061—2080的平均值)江西省林火分布进行预测,生成林火发生概率图。并采用受试者工作特征(ROC曲线)和混淆矩阵评估模型预测的精度。研究结果表明:(1)年均气温和海拔与江西省林火发生的相关性较强,年均降水量、居民点距离、人口密度、道路距离与林火发生的相关性较弱,但是与林火发生密切相关的如降水、风速等也应重点关注;(2)训练数据(70%)和验证数据(30%)的AUC值(ROC曲线下面积值)均为0.736,混淆矩阵对火点预测的正确率为67.8%,表明模型能够较好地预测研究区林火的发生;(3)在RCP8.5排放情景中林火发生的增幅最明显,其增幅较大的区域由赣南向赣北移动;(4)未来2050年和2070年林火发生与当前气候(2001—2015年)下相比,赣州市、鹰潭市的增幅较为明显,其他区域不明显。江西省各林业管理部门要加强林火高发区及潜在发生区的森林监测和管理,加大防火宣传力度,提升民众的森林防火意识。     

宁夏近20年来植被覆盖度及其与气温降水的关系

利用1981—2004年的植被指数(NDVI)资料,结合实地植被调查资料,将宁夏植被类型划分4个区域,确定了各地植被指数与覆盖度的关系,分析了宁夏各区域植被覆盖度的年际变化、季节变化、植被覆盖度的面积变化及其与气温和降水量的关系。结果表明:24年来宁夏贺兰山与贺兰山东麓的年植被覆盖度呈下降趋势,中部干旱带植被覆盖度呈上升趋势;近4年来,贺兰山植被状况整体变好;贺兰山东麓植被状况整体变差;中部干旱带的植被状况夏季变差,秋季变好;南部山区的植被覆盖度整体变好。宁夏春夏季降水量是影响植被覆盖度的关键性因子,气温对植被覆盖度的影响不显著。     

多气候情景下中国森林火灾风险评估

森林火灾风险主要取决于致灾因子、承灾体以及防灾减灾能力,综合评估和预测森林火灾风险是制定科学的林火管理政策的基础.本文基于经典自然灾害风险模型和可获取数据构建森林火灾风险评估模型与指标体系,评估过去和未来的森林火灾风险.未来气候情景数据包括RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5下5个全球气候模式(GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、 MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M)日值数据.根据最高温度、最小相对湿度、平均风速和每日降水量分别计算1987—2050年历史观测数据和未来气候情景下各格点每日火险天气指数系统中各个指数.结果表明: 1987—2010年,森林火灾风险高和很高的区域分别占21.2%和6.2%,主要分布在大兴安岭和长白山地区、云南大部分区域和南方零散分布的区域.森林火灾可能性高和很高的区域主要分布在东北和西南地区,分别占森林面积的13.1%和4.0%.与观测时段相比,2021—2050年RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5情景下森林火灾可能性高和很高的区域分别增加0.6%、5.5%、2.3%和3.5%,华北地区增幅明显.气候变化引起的森林火灾高风险区域有些增加,RCP 8.5情景下增幅最明显(+1.6%).     

基于牧户尺度的草原火灾风险评价——以东乌旗汗敖包嘎查为例

草原火灾给牧区人民生命财产及牧区生境带来了严重的威胁。以牧区村落汗敖包嘎查为例,从牧户微观尺度出发,基于实地调查获取的牧民社会经济数据,并结合气象和遥感数据,运用自然灾害风险指数法、主成分分析法和加权综合法构建了汗敖包嘎查草原火灾风险评价指标体系,获取了汗敖包嘎查草原火灾风险分布图。结果表明：汗敖包嘎查草原火灾风险从中部地区向四周递减,西北部地区风险高于东部、南部地区,中、高风险区占研究区总面积的49.85%。研究结果从微观尺度为草原火灾风险评价提供了新的视角和参考。     

云贵高原抚仙湖近13300年的花粉/炭屑记录*

抚仙湖是云贵高原著名的断陷深水湖,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。对钻取自该湖的900cm 湖泊沉积物岩芯进行花粉/炭屑分析及花粉数据的主成分分析表明,抚仙湖流域的植被、气候与火灾在过去的13 300年经历了5个阶段的变化：(1)13 300—10 400cal．a BP,植被以松林为主,伴有山地暗针叶林和常绿阔叶林,表明该时期气候较为冷湿,森林火灾多发,在后期随着温度和湿度的降低,森林火灾愈加频繁。(2)10 400—5 700cal．a BP,松林收缩,常绿阔叶林扩张,出现一定数量的落叶阔叶林,显示该时期气候偏暖偏干;此阶段早期随着气候变暖变干森林火灾的发生延续上阶段高发的状态,直到9 500cal．a BP后随着湿度的增加森林火灾明显减少。(3)5 700—1 800cal．a BP,松林变化较小,常绿/落叶阔叶林比重增大,首次出现了暖热性的枫香林,显示该时期暖湿的气候特征,火灾发生频率低。(4)1 800—500cal．a BP,松林扩张,阔叶林收缩,本阶段后期草本植被比重开始增加,显示该时期气候相对冷干,森林火灾发生频率较高。(5)500cal．a BP至今,松林收缩,落叶阔叶树种增多,草本植物花粉明显增多,显示该时期气候温凉偏干,森林火灾发生频率降低。     

基于NDVI云南地区植被生态系统对气候变化的适应性分析

基于遥感影像数据资料和ArcGIS, 利用2000—2016年云南地区植被生态系统NDVI与气温及降水之间的响应关系, 分析不同区域气候变化类型对当地植被生态系统长势的潜在影响, 进行气候变化背景下植被生态系统的适应性分析。结果表明: 研究区2000—2016年NDVI整体呈现不同程度的增加趋势, 植被覆盖度显著增加的区域主要分布在滇东北和东部的部分地区, 植被覆盖度减小的区域主要集中在中部城市密集地区和滇西北。NDVI和气温整体上呈正相关关系, 尤其以东北和东部地区较为明显, 负相关的区域主要分布于滇西北高海拔地区; NDVI和降水的相关性小于气温。基于NDVI的植被生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积89.16%, 主要分布于南部、东北部和东部地区; 表现为不适应当地气候变化类型的区域主要分布于中部城市密集地区、滇西北部分地区。森林生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积的79.29%, 主要分布于东部、东北部和南部部分区域, 不适应当地气候变化的区域主要分布在滇西北和中部零星地区。     

大兴安岭塔河地区雷击火发生驱动因子综合分析

森林火灾是一个全球性问题,对森林资源和温室气体排放有重要影响,并严重影响人们生命财产安全。林火主要分为人为火(人为活动引起)和雷击火(雷电引起)两大类。在我国北方针叶林带,雷击火主要集中在黑龙江大兴安岭和内蒙古呼伦贝尔盟地区。大兴安岭塔河地区位于我国北方针叶林带,是森林火灾的重灾区。其中雷击火所占比例大约1/3以上。目前针对当地雷击火与影响因子的研究主要集中于气象因子,非气象因子(森林可燃物和地形特征)的研究受数据条件和技术手段限制研究报道较少。研究数据包含三部分,林火数据,气象数据和地理植被数据。林火数据包含1974—2009年间林火发生经纬度坐标,时间和面积等。气象数据主要包括每日尺度的最低气温,最高气温,平均风速,平均相对湿度等因子。根据加拿大火险天气指标系统计算出了出了细小可燃物湿度码(FFMC),干燥可燃物湿度码(DMC)和干旱码(DC)也没用于本研究。此外,基于1∶10万塔河地区数字化林相图提取了海拔、坡度、坡向、森林类型、优势树种、龄级等因子用于决策因子分析。研究数据分析过程主要应用Arc GIS10.0中的空间分析工具和SPSS19.0的逻辑斯蒂回归模型完成。研究结果显示"日最低气温","最大风速"和"最小相对湿度"3个气象因子及火险天气指标系统(FWI)中细小可燃物湿度码(FFMC)干旱码(DC)与雷击火发生概率显著相关(P0.05),模型整体拟合水平R2(CoxSnell)=0.326。在非气象因子与雷击火发生的逻辑斯蒂模型检验中,"地被物盖度"和"龄级"均在P=0.05水平上与雷击火发生显著相关,其模型的整体拟合水平R2(CoxSnell)为0.15。研究结论表明在分析雷击火发生的决策因子时,应该综合考虑气象、可燃物和林分因素。     

Investigation of general indicators influencing on forest fire and its susceptibility modeling using different data mining techniques

Forests are living dynamic systems and these unique ecosystems are essential for life on earth. Forest fires are one of the major environmental concerns, economic, and social in the worldwide. The aim of current research is to identify general indicators influencing on forest fire and compare forest fire susceptibility maps based on the boosted regression tree (BRT), generalized additive model (GAM), and random forest (RF) data mining models in the Minudasht Township, Golestan Province, Iran. According to expert opinion and literature review, fifteen condition factors on forest fire have been selected in the study area. These are slope degree, slope aspect, elevation, topographic wetness index (TWI), topographic position index (TPI), plan curvature, wind effect, annual temperature and rainfall, soil texture, distance to roads, rivers, and villages, normalized difference vegetation index (NDVI), and land use. Forest fire locations were identified using MODIS images, historical records, and extensive field checking. 106 (≈70%) locations, out of 151 forest fires identified, were used for models building/training, while the remaining 45 (≈30%) cases were used for the models validation.BRT, GAM, and RF data mining models were used to distinguish between presence and absence of forest fires and its mapping. These algorithms were used to perform feature selection in order to reveal the variables that contribute more to forest fire occurrence. Finally, for validation of models, the area under the curve (AUC) for forest fire susceptibility maps was calculated. The validation of results showed that AUC for three mentioned models varies from 0.7279 to 0.8770 (AUC_BRT = 80.84%, AUC_GAM = 87.70%, and AUC_RF = 72.79%,). Results indicated that the main drivers of forest fire occurrence were annual rainfall, distance to roads, and land use factors. The results can be applied to primary warning, fire suppression resource planning, and allocation work.     

基于随机森林算法的中国西南地区林火发生预测模型构建及驱动因子

林火直接破坏森林资源,改变森林的结构与功能,影响局地甚至全球气候状况并威胁人类生命和财产安全,在气候变暖背景下林火将更加频发,因此开展林火预测/预报研究至关重要。利用MODIS （Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer）的温度异常/火产品（MOD14A1）获取逐日林火数据,分析了2001-2018年中国西南地区林火时空分布特征;采用随机森林算法,综合考虑气象、地形、可燃物状况及植被等林火驱动因子,构建了中国西南地区干、湿季林火发生预测模型,系统分析了西南地区干湿季林火发生的主要驱动因子。结果表明：（1）中国西南地区林火主要集中分布于云南大部、四川西南部及贵州南部地区,并呈集聚分布特征;林火多发于干季,占林火发生总次数的96.5%,年林火发生次数呈阶段性变化特征,2001-2014年呈现显著增加趋势,随后表现为不显著减少趋势;（2）构建的干、湿季林火发生预测模型能较准确地模拟林火发生状况：训练期模型准确率分别处于82.94%-83.99%与85.12%-90.31%之间,AUC （Area Under Curve）值分别处于0.908-0.914与0.922-0.965之间;测试期模型准确率分别为79.73%和83.27%,AUC值分别为0.886和0.855;（3）海拔是西南地区林火发生最关键的限制因子,林火多集中于中海拔区,而在低海拔和高海拔地区林火不易发生,这与人类活动密切相关。当日的气象条件是干季林火发生次重要的驱动因子,可燃物的温湿度状况则是湿季林火发生次重要的驱动因子。FWI系统指标（Fire Weather Index）在西南地区有较好的适用性且对于区域干湿季林火发生均有重要的影响,因此在西南地区林火预测/预报工作中有必要引入FWI系统指标。     

Climatic change and fire potential in South-Central British Columbia, Canada

The incidence and severity of forest fires are linked to the interaction between climate, fuel and topography. Increased warming and drying in the future is expected to have a significant impact on the risk of forest fire occurrence. An increase in fire risk is linked to the synchronous relationship between climate and fuel moisture conditions. A warmer, drier climate will lead to drier forest fuels that will in turn increase the chance of successful fire ignition and propagation. This interaction will increase the severity of fire weather, which, in turn, will increase the risk of extreme fire behaviour. A warmer climate will also extend fire season length, which will increase the likelihood of fires occurring over a greater proportion of the year. In this study of the North Okanagan area of British Columbia, Canada, the impacts of climate change of fire potential were evaluated using the Canadian Forest Fire Danger Rating System and multiple climate scenario analysis. Utilizing this approach, a 30% increase in fire season length was modelled to occur by 2070. In addition, statistically significant increases in fire severity and fire behaviour were also modelled. Fire weather severity was predicted to increase by 95% during the summer months by 2070 while fire behaviour was predicted to shift from surface fire‐intermittent crown fire regimes to a predominantly intermittent‐full crown fire regime by 2070 onwards. An increase in fire season length, fire weather severity and fire behaviour will increase the costs of fire suppression and the risk of property and resource loss while limiting human‐use within vulnerable forest landscapes. An increase in fire weather severity and fire behaviour over a greater proportion of the season will increase the risks faced by ecosystems and biodiversity to climatic change and increase the costs and difficulty of achieving sustainable forest management.     

Impacts of climate change on fire activity and fire management in the circumboreal forest

Forest fires are a significant and natural element of the circumboreal forest. Fire activity is strongly linked to weather, and increased fire activity due to climate change is anticipated or arguably has already occurred. Recent studies suggest a doubling of area burned along with a 50% increase in fire occurrence in parts of the circumboreal by the end of this century. Fire management agencies' ability to cope with these increases in fire activity is limited, as these organizations operate with a narrow margin between success and failure; a disproportionate number of fires may escape initial attack under a warmer climate, resulting in an increase in area burned that will be much greater than the corresponding increase in fire weather severity. There may be only a decade or two before increased fire activity means fire management agencies cannot maintain their current levels of effectiveness.     

自然火干扰对新疆喀纳斯旅游区森林景观树种结构的影响

 自然火干扰是森林生态系统的正常行为, 是决定森林物种构成、群落结构和生物多样性的主要因素。该研究将新疆喀纳斯旅游区作为研究对象, 把自然火干扰和树种结构作为不可分割的整体, 就喀纳斯旅游区树种结构对自然火干扰的响应进行了分析。结果表明, 受自然火干扰林分和长期未受干扰林分的树种结构之间存在明显的差异, 自然火干扰对阔叶针叶树种比、树种丰富度(Ma)和Shannon-Wiener多样性指数(H′)存在极显著的影响, 受自然火干扰后, 三者均表现出增大的特征。此外, 所调查范围内曾发生8次自然火干扰事件, 并且不同时期发生的自然火干扰对以阔叶针叶树种比为特质的季相结构和树种丰富度存在极显著的影响。自然火干扰是影响新疆喀纳斯旅游区季相结构和组成结构的主要因素之一。     

基于MODIS卫星火点的浙江省林火季节变化及驱动因子

研究林火变化趋势和驱动因子,可为林火预防和管理提供科学依据。本研究基于MODIS卫星火点数据,结合气象(日平均风速、日平均温度、日相对湿度、气温日较差、日累计降水)、人为(到公路距离、到铁路距离、到居民点距离、人口密度、人均GDP)、地形和植被因素(高程、坡度、植被覆盖度),运用趋势分析法、Logistic回归模型,对浙江省2001—2016年林火变化趋势和驱动因子进行研究。结果表明: 浙江省春、夏季林火呈显著上升趋势,秋、冬季林火呈先上升后下降趋势,秋季下降趋势显著。浙江省各季节林火预测模型拟合度均较高,模型预测准确率分别为75.8%(春季)、79.1%(夏季)、74.7%(秋季)和79.6%(冬季)。浙江省春、夏季林火发生与变化受气象、人为、地形和植被因素的显著影响;秋、冬季林火发生与变化主要受气象因素影响。在影响因素复杂、高火险区域分散的春、夏季,林火管理应重点加强人为活动管理和防火宣传教育;在秋、冬季,可通过在高火险区集中分布的西南地区增设瞭望塔和监控设备进行监测和管理。     

不同区域森林火灾对生态因子的响应及其概率模型

火灾是影响森林生态系统过程的重要干扰之一,其对森林生态系统内各生态因子的响应各不相同.由于植被状况及生态环境的不同,森林火灾的时空分布特征在中国不同植被气候类型内表现不同,根据植被气候类型分类系统,将中国主要森林火灾地区划分为4个区域:东北(冷温带松林)、华北(落叶阔叶林)、东南(常绿阔叶林)和西南(热带雨林),应用遥感监测数据和地面环境数据,以时空变量、生态因子(植被生长变化指数、湿度等)为可选自变量,应用半参数化Logistic回归模型,就森林火险对不同生态影响因子的响应规律进行了分析,建立了基于生态因子的着火概率模型和大火蔓延概率模型,通过模拟及实际数据散点图、火险概率图,评估了模型应用价值.结果表明,土壤湿度及植被含水量在落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带雨林地区对着火概率影响显著.在4个植被气候区内,土壤及凋落物湿度对大火蔓延的作用较小.在冷温带松林、落叶阔叶林、常绿阔叶林地区,植被生长的年内变化对火灾发生的影响显著,在常绿阔叶林地区,年内植被生长变化对大火蔓延的作用较小.森林火险概率与各生态因子的相关关系主要呈现出非线性.不同植被气候区内,火险概率受不同生态因子组合的影响,这与不同区域的植被状况及生态环境不同有关.在不同植被气候类型,应用时空变量、生态因子建立半参数化logistic回归模型,进行着火概率和大火蔓延概率的模拟具有可行性和实际应用能力.为进一步分析森林生态系统与火灾之间的动态关系、展开生态系统火灾干扰研究提供了理论基础.     

呼伦贝尔草原人为火空间分布格局

人为草原火及其影响因素的空间分布格局与相关关系研究对于草原火发生、草原火管理等研究具有重要的意义.应用Ripley's K函数对呼伦贝尔草原1976-1996年间发生的人为草原火进行了空间统计分析,确定人为草原火空间分布在年内主要发生月份和年际间均呈聚集分布;应用Kernel密度函数对人为草原火及其影响因素居民点、道路和农田的空间分布密度进行了研究,结果表明呼伦贝尔草原人为火分布广泛,热点区域主体在123.05-124.82°E、48.25-50.21°N之间;居民点、农田空间分布密度的热点区域主要分布在东部和中部地区,道路的分布密度较农田和居民点分布更加均匀.人为草原火空间分布密度与居民点、道路和农田的空间分布密度呈显著性正相关,其Pearson相关系数依次为0.448、0.236、0.602 (P＜0.001),火源因素(居民点、道路、农田)的空间分布格局是呼伦贝尔草原人为火空间分布格局的主要影响因素.