影響森林火災發生規律的因子分析

陶玉柱，楊會俠，劉春瀟，王 衛，白榮芬 (.遼寧省森林經營研究所，遼寧丹東8003;2.遼東半島森林生態系統定位觀測研究站，遼寧丹東8003)

火災的發生與傳播是火源、天氣、植被和地形相互作用的結果，所以這四方面的因素都會影響森林火災的發生，但是在特定地區特定時間發生的森林火災其主導因素是不一樣的。不同地區其主導因素可能不同，同一地區不同季節其主導因素也不相同。掌握森林火災發生的主導因素有利于在森林火災的預防、撲救中做到有的放矢。森林火災發生規律影響因子的研究主要是分析特定地區或森林生態系統的特定森林火災發生時受哪些因素的影響，這些因素又是如何產生影響的。森林火災發生規律影響因子的研究是對森林火災發生背后的推動力的研究，是森林火災預測預報(尤其是火險預報和火行為預報)的基礎。影響森林火災發生規律的有火源因子和環境因子。

1 火源因子

火源是影響森林火災發生規律的重要因子，可以分為自然火源和人為火源兩大類。自然火源主要是雷擊火，少數國家還有火山噴發。我國的自然火源主要是雷擊火。從全球尺度上來看，絕大多數的生物量燃燒是由人引起的［1-4］。

根據已有的研究結果看，我國大部分地區的森林火災主要是由人為火源引起的。以林芝地區1986～2005年森林火災統計數據為依據，在已查明火源的火災中，幾乎都是人為火源引起的，人為火源的相對比例一直居高不下，占總火源的90%以上［5］。在已查明火因的貴州森林火災中，人為引起的相對比例為97%以上［6］。在人口稀少的原始林區，雷擊火的比例要加大一些。1970～2006年大興安嶺林區由雷擊引發的森林火災占過火總次數的44%，由人為引起的森林火災占過火總次數的35%。雷擊火是大興安嶺林區森林火災的主要火源［7］。

人為火占很高的比例，但是人為火引起的平均過火面積要比雷擊火的過火面積小得多［8-9］。在美國北部和俄羅斯雷擊火所造成的燃燒面積達到總過火面積的80%［10］。

2 環境因子

2.1 氣象因子 森林火災發生必須具備一定的天氣條件，尤其是重大森林火災的發生，其天氣條件更加特殊。我國1950～2000年森林火災次數較多和火燒面積較大的年份集中在1955、1962、1979和1987年。究其原因，這幾年異常干旱，氣溫明顯偏高，特別是在防火期中更為突出［11］。氣溫升高，可能使火險期提前和延長;氣溫日較差大，可能使森林火災險長期維持在一個較高水平，增加了引燃的可能性和撲救的難度;降水的年代際和區域間差異加大，使干旱年份和干旱地區發生森林火災的可能性增大;極端氣候事件的頻發，加大了那些極端高溫干旱地區火災頻發及發生重特大森林火災的可能性［12］。

對1998～2006年浙江森林火災與氣象資料的分析發現，浙江省森林火災的發生次數與年均溫度和風速的變化(除2000年以外)趨于一致，與年均濕度、年降水量變化趨勢相反。江西新余地區森林火災與日照時數呈正相關，與相對濕度、降水呈負相關，與溫度距平日較差密切相關［13］。日照時數、平均溫度、平均風速、平均相對濕度、降雨量等5個氣象因子對貴州威寧森林火災發生影響較大［14］。塔河森林火災發生次數基本隨溫度的變化而呈現正向變化［15］。浙江省不同季節森林火災次數與氣象因子相關關系為，冬季溫度、相對濕度、風速與森林火災次數相關性較顯著;春季森林火災發生次數與溫度、降水量、相對濕度、風速相關性均不顯著，其發生頻率主要受人為因素影響［16］。對1970～2006年大興安嶺林區森林火災的分析表明，年尺度上，過火次數與降水量呈顯著相關，過火面積與氣溫呈顯著相關;月尺度上，過火次數與氣溫呈顯著相關，過火面積與風速、相對濕度呈顯著相關;日尺度上，過火次數與最高氣溫呈顯著相關，過火面積與相對濕度呈顯著相關;但復相關系數較小，表明對森林火災的預測不能僅考慮氣象因子，更要考慮火源及可燃物的影響［7］。

大氣環流的變動直接影響天氣形勢進而對森林火災產生影響。1972年黃山天都峰森林火災發生前，黃山長期受500 hPa沿海淺槽后部西到西北氣流控制，海平面處在東南伸展的高壓帶中，中低層濕度場為南伸干舌影響，水汽條件差［17］。

一些研究表明大尺度的大氣和海洋環流模式與野火活動之間存在潛在的聯系［18］。太陽黑子、厄爾尼諾和拉尼娜對森林火災的影響是改變可燃物濕度和火天氣。厄爾尼諾引起的暖冬和干旱會導致春季火災嚴重，太陽黑子引起的氣候變化也會影響到我國森林火災的發生［19］。對湖北省研究發現，厄爾尼諾出現年、南方濤動指數年和太陽活動的峰谷年三者均具有近3 a周期，且多同期出現，當年或當年度，氣候偏干，火活動強或極強，反之，則氣候偏濕，火活動弱［20］。廣西林區出現森林火災重災年景的前1 a 2月至當年4月時段，北太平洋赤道附近海域(10°S ～10°N，80°～180°W)具有明顯的持續低溫規律［21］。黑龍江林區的森林火災重災年也有多發生在地球自轉速度顯著減慢、北太平洋海溫異常時段的傾向［22］。黑龍江林區的森林火災重災年與太平洋赤道附近海域海溫持續正距平期顯著正相關，兩者基本同步，且以該海域異常變冷為前期背景［23］。建陽市森林火災重災年前2 a和前3 a的SOI異常度值均接近顯著異常水平，前1 a的異常度值為顯著異常［24］。

2.2 可燃物因子 可燃物是森林火災發生的基礎，不同的森林生態系統可燃物類型不同，火發生規律亦不同。植被對可燃物的結構具有重要影響，可燃物的載量和含水率取決于植被的類型［25-27］。由于植被類型對可燃物類型影響重大，所以一般以植被的類型來代替可燃物的類型進行分析。

從樹種組成來看，針葉林、以樺樹為主的闊葉混交林發生火災次數居多，其他闊葉混交林很少發生火災;森林火災蔓延和擴展速度最快的是以柞樹林為主的闊葉混交林和針葉林，而其他闊葉林和針闊混交林能夠抑制火災的蔓延和擴展;從對林木危害程度看，針葉林最為嚴重，柞樹和樺樹過火后恢復較好［27］。

林齡對林火的發生也具有影響。研究發現云南松林不同年齡或不同密度林分，易燃性也不同。5～7年生以下云南松林尚未郁閉，整枝慢，枝葉多，植被茂密，地被物厚，易燃性最大;成過熟林、疏林、郁閉度小、光照充足，土壤植被干燥，易燃性大［28］。

2.3 地形因子 地形因子包括坡向、坡位、坡度。不同坡向的水熱條件不同。通常，陽坡(南坡)的水熱要比陰坡(北坡)高30%。半陽坡(東坡)和半陰坡(西坡)的水熱條件處于陽坡與陰坡之間。地形對火行為有直接的影響，較高的斜坡可以促進火線方向上輻射能的轉移［29］。坡位分為上坡、中坡、下坡。由于坡底潮濕，所以一般上坡易著火。坡度決定了不同坡位之間差異的大小。緩坡的差異不大，陡坡地差異較大。微地形小氣候對森林火災的影響更加重要。地形也可以通過影響可燃物含水率，空氣溫度以及植物的生物地理種的小氣候來間接地影響森林火災［30-31］。

森林火災的發生和受災情況還和具體的地形因子有關。山西境內高山峻嶺很多，在山的背風坡，因焚風效應的影響，形成了高溫、干燥的氣象條件，很容易發生森林火災。而且，山區地形條件復雜，不利于開展火災的撲救，這也是造成單位火災損失程度大的因素之一。這些v型峽谷，多處在太白山中山區，平均坡度在35°以上，森林火災蔓延速度快。在一坡面上的森林著火燃燒后，另一坡面便可得到充足的熱輻射而加速了該坡面上可燃物的干燥和預熱過程，當火星借助風力越過峽谷時，就會形成新的火場而迅速蔓延和擴展，撲救起來十分困難［32］。

地形差異可導致局部的小氣候，而局部小氣候影響了森林火災的發生和發展。廣西的弧形山脈結構，形成了較明顯的桂林盆地、柳州盆地和南寧盆地。桂東北和桂北的山脈走向可使冷氣團長驅直入影響桂北、桂中、桂西南和桂東南，因此廣西森林火災在秋季(9～11月份)以桂北為中心向桂中和桂東南發展，冬季(12～2月份)以桂中為中心向桂東北、桂東南和桂西北輻射。因冷氣團容易在盆地停止，就形成了桂林、柳州、南寧的森林火災高發地區。由于桂西北的云貴高原與東南丘陵過渡地帶山高谷深，主要受西南熱低壓型大氣環流的影響，因此形成了右江河谷和紅水河谷森林火災高發帶［33］。

3 展望

目前，已有學者對我國大部分省份的森林火災發生規律開展了廣泛研究，尤其是對黑龍江、內蒙古、西藏等森林火災多發地區。研究的空間尺度從林區、鄉鎮到全國范圍都有，對森林火災發生的時空規律及其影響因子的多個方面都有涉及，在一定程度上揭示了我國森林火災發生的一般規律。但是，目前的研究還存在不足，以后應該注意兩方面的問題。

(1)增強數據的準確性。由于森林火災的發生具有偶然性和短暫性等特點，因此對于森林火災信息的描述不能用一般生態過程所用的變化率來描述，而只能用頻率、趨勢、周期等長時間尺度概念來描述［12］。目前我國森林火災發生規律研究中森林火災信息主要來自政府和林業防火部門的森林火災觀測資料，多為統計數據。隨著遙感技術的進步，各種遙感平臺與算法在森林火災信息獲取中得到了廣泛、有效的應用，從高分辨率的遙感圖像中可提取到詳細的森林火災信息，特別是空間地理信息和精確的過火面積數據［34］。因此，應該多采用遙感等技術手段獲得更加準確的火災發生數據。

(2)多采用新的分析方法進行研究。森林火災規律數據分析和處理主要是采用數學方法。要注意分析方法須符合森林火災發生自身的數量特征。采用更符合森林火災規律數據特征的新分析技術可以幫助人們更深刻準確地認識森林火災發生的規律。因此，尋找和利用一些符合森林火災發生自身數量特征的分析方法，深入細致地挖掘森林火災發生的數據，將更有可能發現其隱藏的規律性。

［1］ANDREAE M O.Biomass burning:its history，use，and distribution and its impact on environmental quality and global climate［M］//LEVINE J S.Global Biomass Burning.Cambridge，MA:MIT Press，1991:3-21.

［2］VáZQUEZ A，MORENO J M.Patterns of fire occurrence across a climatic gradient and its relationship to meteorological variables in Spain［J］.Global Change and Mediterranean-Type Ecological Studies，1995，117:408-434.

［3］MAMUT M.Ties between the geographical and social geographical features of dalmatia with the endangerment of forest fires［J］.Sumarski List，2011，135(2):37-50.

［4］VACIK H，ARPACI A，KOCH V，et al.Characterisation of forest fires in Austria［J］.Austrian Journal of Forest Science，2011，128(1):1-31.

［5］陳宮燕，德吉白瑪，旺扎，等.林芝地區森林火災的年際變化特點及致災原因分析［J］.林業調查規劃，2010，35(3):11-15.

［6］黃紅.貴州省森林火災特征分析［J］.貴州氣象，2009，33(S1):62-64.

［7］于文穎，周廣勝，趙先麗，等.大興安嶺林區火災特征及影響因子［J］.氣象與環境學報，2009，25(4):1-5.

［8］VáZQUEZ A，MORENO J M.Patterns of lightning-，and people-caused fires in peninsular Spain［J］.Int J Wildand Fire，1998，8(2):103-115.

［9］WEBER M G，STOCKS B J.Forest fires and sustainability in the boreal forests of Canada［J］.Ambio，1998，27:545-550.

［10］STOCKS B J，FOSBERG M A，LYNHAM T J，et al.Climate change and forest fire potential in Russian and Canadian boreal forests［J］.Climatic Change，1998，38:1-13.

［11］韓建軍，曾前.我國氣候異常對森林火災發生的影響［J］.森林防火，2003(1):15-16.

［12］趙鳳君，王明玉，舒立福，等.氣候變化對森林火災動態的影響研究進展［J］.氣候變化研究進展，2009，5(1):50-55.

［13］謝克勇，黃志輝，周勇平，等.森林火災與氣象因子的相關性分析［J］.江西林業科技，2008(5):53-55.

［14］陳林.威寧森林火災與氣象條件的相互關系研究［J］.貴州林業科技，2009，37(1):41-44.

［15］尹杰，李世界，彭建東，等.森林火災發生情況與氣象因素的關系研究［J］.防護林科技，2009(5):23-24.

［16］王翔，山長城.浙江省森林火災與氣象因子的關系［J］.黑龍江生態工程職業學院學報，2010，3(5):29-31.

［17］吳有訓，王克勤，胡友伙.黃山天都峰重大森林火災的氣象分析［J］.黃山學院學報，2008，10(3):51-54.

［18］FLANINGAN M D，WOTTON B M.Climate，weather and area burned［M］//JOHNSON E A，MIYANISHI K.(Eds.)，Forest Fires:Behavior and Ecological Effects.San Diego，CA:Academic Press，2001:351-373.

［19］田曉瑞，舒立福，阿力甫江.林火研究綜述(Ⅲ)*——ENSO對森林火災的影響［J］.世界林業研究，2003，16(5):22-25.

［20］陳正洪，孟斌.湖北省近4 0年森林火災年際變化及其與重大天地現象間的關系［J］.華中農業大學學報，1995，14(3):292-296.

［21］王述洋，王春雨，陳貴榮.廣西森林火災重災年景對北太平洋海溫異常的響應［J］.森林防火，1999(1):8-30.

［22］尹杰，李世界，彭建東，等.森林火災發生情況與氣象因素的關系研究［J］.防護林科技，2009(5):23-24.

［23］王述洋.森林火災重災年現象與海溫異常變化關系研究［J］.林業科學，2002，38(3):120-123.

［24］張朝陽.森林火災重災年與SOI異常變化關系的分析方法［J］.福建農林大學學報:自然科學版，2006，35(6):669-672.

［25］TURNER M G，DALE V H.Modelling landscape disturbance［M］//TURNER M G，GARDNER R H.Quantitative Methods in Landscape E-cology.The Analysis and Interpretation of Landscape Heterogeneity.New York:Springer Verlag，USA，1991:323-351.

［26］BAJOCCO S，RICOTTA，C.Evidence of selective burning in Sardinia(Italy):which land-cover classes do wild fires prefer?［J］.Landscape Ecol，2008，23:241-248.

［27］MOREIRA F，REGO F，FERREIRA P，.Temporal(1958-1995)pattern of change in a cultural landscape of northwestern Portugal:implications for fire occurrence［J］.Landscape Ecol，2001，16:557-567.

［28］劉昌照.邱北地區森林火災產生和發展規律的探討［J］.林業調查規劃，1979(1):15-24.

［29］賈松青，姚樹人，郝鳳珍.大興安嶺林區特大森林火災的天氣形勢分析［J］.東北林業大學學報，1987，15(6):92-98.

［29］ROTHERMEL，R.How to predict the spread and intensity of forest and range fires.USDA，Forest Service，Intermountain Forest and Range Experiment Station，General Technical Report INT-143［R］.1983.

［30］HEYERDAHL E K，BRUBAKER L B，AGEE J K.Spatial controls of historical fire regimes:a multiscale example from the interior west，USA［J］.Ecology，2001，82:660-678.

［31］MERMOZ M，KITZBERGER T，VEBLEN T.T.Landscape influences on occurrence and spread of wildfres in Patagonian forests and shrublands［J］.Ecology，2005，86:2705-2715.

［32］張浩，趙芳，李先敏.太白山地區森林火災相關性研究［J］.陜西林業科技，2007(4):46-48.

［33］文東新，張明軍，龍定華，等.廣西森林火災的時空分布及其影響因素［J］.中南林業科技大學學報，2007，27(5):83-86.

［34］田曉瑞，舒立福，王明玉，等.衛星遙感數據在森林火災排放模型中的應用［J］.安全與環境學報，2006，6(4):104-108.