黑龍江省多因子綜合森林火險預報業務系統

閆敏慧，梅其珍，徐 月

（1.東北農業大學，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

黑龍江省多因子綜合森林火險預報業務系統

閆敏慧1，2，梅其珍2，徐 月2

（1.東北農業大學，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

在分析黑龍江省各地森林火災發生特點及規律的基礎上，應用10余種與可燃物干燥度、火蔓延、阻燃等有密切關系的氣象因子，確定黑龍江省多因子綜合森林火險氣象等級預報指標；通過程序設計，建立黑龍江省多因子綜合森林火險氣象等級預報模型，建成森林火險預報業務系統，系統能夠自動輸出預報結果，在實際業務中取得良好的應用效果。

森林火險預報；多因子綜合；預報指標；業務系統

1 引言

黑龍江省森林覆蓋面積大，森林火災頻發。1987年5月6日，大興安嶺的漠河、塔河等地發生特大森林火災，持續時間將近1個月，過火面積達1.01×106hm2，直接經濟損失達5億多元。在森林防火氣象服務任務日益加重的背景下，確定科學的預報指標，建立黑龍江省森林火險專項預報方法和完成實際業務系統的建設具有很強的實際意義。

2 黑龍江省多因子綜合森林火險預報方法

2.1 森林火險預報分級標準

森林火險預報采用5級制，從1級至5級表示火險等級依次升高。其中1級為特低火險；2級為偏低火險；3級為中火險；4級為偏高火險；5級為特高火險。

2.2 氣象要素對可燃物含水量的累積性作用

可燃物的含水量不僅在降水當時增加，而且可燃物含水量還有一個漸進的增加或減少過程，這一漸進過程不僅表現在可燃物對降水直接帶來的水分的吸收或散發，也表現在對環境如空氣、地表提供的水分的吸收。主要由降水帶來的可燃物含水量的變化與降水量及降水日期的遠近均有關，風速、相對濕度、氣溫等對水分的吸收或散發均有一定影響，因此，降水、風速、相對濕度、氣溫等因子不僅在當時起作用，而且具有持續的影響，隨著時間的延長累積影響減小。氣象要素的累積貢獻就是氣象要素連續變化導致可燃物含水量的變化。比如降水量，在前期極易發生森林火災情形下，某地某日30 mm的降水量在未來6 d以內足以使可燃物處在不可燃狀態，在未來21 d這個降水對可燃物含水量仍然有影響，只是影響程度隨時間增加而減小；某地某日6 mm的降水量在未來第5 d可能使可燃物處在易燃或可燃狀態。如果有一段時間持續多雨（雪），那么，即使其后15 d連續無雨，前面的多雨也還是有貢獻的，可燃物不一定干燥，火險氣象等級也不一定高；如果前期的雨（雪）多到一定程度，則火險氣象等級是低的。一般地，夏季降水量較多，由于降水對可燃物含水量的累積性作用致使初秋森林發生火災的危險程度低。而如果夏季降水量特別少，則由于持續干旱而導致可燃物含水量低，易發生森林火災。

指標主要采用分時段累積降水量及風速、氣溫、相對濕度描述氣象要素對可燃物含水量的貢獻，進而得出森林可燃特性。

2.3 火險氣象等級預報公式及多因子綜合森林火險氣象等級業務預報指標

2.3.1 火險氣象等級預報公式

根據多年的森林火險預報實踐經驗，總結出森林火險氣象等級預報的經驗公式如下：

火險氣象預報等級=初步預報火險氣象等級+預報日風力貢獻

其中，初步預報火險氣象等級=基礎火險氣象等級+可燃物量貢獻+（其他多因子貢獻）*植被類型訂正系數。即假定某地某一天存在一個基礎森林火險氣象等級，將基礎火險氣象等級與所有影響因子的貢獻度相加就得到該地當天的森林火險氣象等級。

2.3.2 多因子綜合森林火險氣象等級業務預報指標

在分析各地森林火災發生特點及規律的基礎上，應用10余種與可燃物干燥度、火蔓延、阻燃等有密切關系的氣象因子，確定黑龍江省多因子綜合森林火險氣象等級預報指標。在指標設計中采用了一些處理，如：由于不能實時獲得當日積雪深度，因此使用上旬最大積雪深度；在森林火險氣象等級計算公式中設置了降水量的上限，降水距平百分率小于0時乘以2倍，降水距平百分率界定在[-200%，200%]；日合計降雪量數值乘以2倍，日合計降雨夾雪量數值乘以1.4倍。

根據多年森林火災發生規律、氣候規律和森林火險等級預報經驗將黑龍江省分成北部、中部、南部，分別設計黑龍江省每個縣的逐日基礎森林火險氣象等級序列。其它相關的因子及確定如下：

（1）可燃物量因子

該因子包括森林植被、火災影響和去年生長量。對于非林區森林植被值取-0.7；草場、少林區取-0.4，若發生過火災取-0.6。前三個防火季火災狀況因子取值見表1。

表1 前三個防火季火災狀況因子取值表

去年生長量貢獻因子由估算公式得到，公式中主要涉及的氣象要素有去年6、7、8月的溫度距

平和降水量距平百分率，具體的估算公式為：

（1.2+0.3△T6）×0.02（△R6+3）+(1.2+0.2△T7)×0.02（△R7+3）+(1.0+0.2△T8)×0.02（△R8+3）-0.1

上式中△R（其后所跟數值代表相應月份）：降水距平百分率，△T（其后所跟數值代表相應月份）：平均氣溫距平。

（2）秋封地和秋季降水影響因子

該因子的估算公式根據黑龍江省南北溫度差所造成的重點防火時段不同，分別建立了3月到5月中旬期間大興安嶺和黑河北部、3月到5月上旬期間黑河南部、伊春、鶴崗以及3月到4月下旬期間其它地區的估算公式，其中大興安嶺和黑河北部主要采用的氣象要素是8月、9月和10月的降水量距平百分率；而后兩個估算公式除以上要素外還考慮了11月的降水距平百分率，公式的系數均有所區別（估算公式略）。

（3）積雪貢獻影響因子

該因子的估算公式中中南部地區主要采用到2月下旬、3月上、中、下旬、4月上、中、下旬的最大積雪深度，而大興安嶺、黑河則采用了5月上旬、9月下旬、10月上、中、下旬以及11月上、中旬的最大積雪深度，具體的估算公式略。

（4）返青貢獻影響因子

春季連續 3 d平均氣溫大于等于11℃之后取-0.1，以后每天-0.06最大-0.9至夏初（6月30日）。

（5）秋霜凍獻影響因子

秋霜 Tm<1℃后 4 d+0.1；Tm<0℃后 4 d+0.2；Tm<-1℃后4 d+0.3；并且每天增0.08。最大值為1.3（北部8月25日、南部9月4日以后計算）。

（6）當日、前3日、前1到10日、前 11到 30日、前 3個月氣象要素影響值

其中當日氣象要素貢獻估算公式如下：

百合在培養過程中部分材料會呈半透明狀，組織結構發育畸形，稱為玻璃化，又稱“過度水化”。玻璃化苗是導致組培苗繁殖效率低的最常見的原因。由于其生理功能不健全，分化能力低，繼代和移栽多難成活。百合試管苗在不適宜的培養基中玻璃化比例最高可達82.4%，明顯影響生產效率［10］。

0.9 [0.01T+0.06(F-1)-0.13R-+0.006 A(52-U)] R<20，

U<21% <27% <33%<38% >70%>76% >82%

A 1.6 1.4 1.2 1.1 1.1 1.2 1.3

上式中T：日平均氣溫，F：平均風力級，U：相對濕度，R：日降水量，A：放大系數。其它時間的氣象要素貢獻估算公式的形式此上式相似，主要是具體系數有所區別，公式略。

（7）火點貢獻因子

本市縣及其周邊（非純農區）有2個火場加0.4級，有1個火場加0.2級。有一處孤立火點加0.05級，每增加一處加0.05級，最大為0.4級。

（8）植被類型訂正系數

林區的多種因子貢獻數值按100%取值，非林區的多種因子貢獻數值按85%取值，其它按93%取值。

（9）預報日風力貢獻估算：（初步預報火險氣象等級-1）*0.06（F-0.5）

F為預報日平均風力級數。

以上各因子對火險等級的貢獻估算值確定以后，即可得到預報日的森林火險預報等級。在實際業務中，我們進行了業務自動化建設，建成黑龍江省森林火險氣象等級預報系統，該系統從2007年春季開始，每日15:00運行。預報員可以根據獲得的多種信息做訂正，最后得到最終預報。

3 業務系統建設

3.1 預報模型功能設計

預報模型是在前期多因子林火預報等級的基礎上，進一步總結林火發生原理，結合黑龍江省季節特點，應用綜合處理、分析氣象災害監測系統獲取的氣象數據，修改完善多因子綜合森林火險氣象等級預報模型（見圖1）。

圖1 多因子綜合森林火險氣象等級預報模型功能圖

3.2 流程設計

多因子綜合森林火險氣象等級預報模型綜合考慮火災發生地植被情況、前一年溫度和降水對植被、土壤的影響、前期天氣狀況及預報日的天氣形勢四個方面對火險等級的影響。每個大的方面都涉及一些具體的火險因子。

該模型共包括14個火險因子，即植被分布和防火季前期火災狀況，前一年夏季降水和氣溫，前一年秋封地和秋季降水，旬積雪深度，春季植被返青，秋霜，前3個月氣溫和降水，前11～30 d氣溫、降水、風力等級、濕度，前1～10 d氣溫、降水、風力等級、濕度，前3 d氣溫、降水、風力等級、濕度，預報日氣溫、濕度和降水總量，火點因子、預報日風力調整等。通過對這14個火險因子的加權分析得到多因子綜合森林火險氣象等級(見圖2)。

圖2 多因子綜合森林火險氣象等級預報模型流程圖

4 小結

森林火險氣象等級預報軟件每日15：00運行。通過讀取實況氣象要素資料和國家氣象中心T213數值預報產品自動輸出全省各縣的森林火險氣象等級。預報員可以根據獲得的多種信息做出訂正預報。業務運行結果表明，森林火險氣象等級預報與火災發生的危險程度基本一致。春季，當大小興安嶺林區森林火險等級上升到3級以上，之后5日內若有升溫大風且無降水，則可能發生重大森林火災。

[1]傅澤強,陳動,王玉彬.大興安嶺森林火災與氣象條件的相互關系.東北林業大學學報[J],2001,29

[2]傅澤強,戴爾阜.大興安嶺森林火險季節動態特征及其氣候條件分析.自然災害學報[J],2001,10

[3]中華人民共和國林業行業標準 LY/T 1172-95全國森林火險天氣等級.1995

S762.2

A

1002-252X(2010)03-0018-03

2010-6-6

閆敏慧(1973-)，女，黑龍江省呼蘭縣人,成都信息工程學院畢業，理學學士學位，高級工程師.