云南山地野火分布空間格局探討

曾玉婷，曹國軍，陳 兵，趙 爽，葉江霞

(西南林業大學，云南 昆明 650233)

1 引言

森林是地球上物種最為豐富、功能效益最多樣的陸地生態系統，有著重要的生態效益和經濟效益[1，2]。我國森林資源地廣物稀，人均森林資源量匱乏，且在生長過程中易受到多種因素影響，特別是野火的發生，由于其破壞性強、突發性高，不但會造成嚴重的生命財產損失，而且會破壞瓦解森林的結構和功能、釋放大量溫室氣體及顆粒物，污染環境。數據統計，全球每年野火發生高達數十萬次，每年平均燒毀森林面積約大于世界森林總面積的0.1%[3]。中國是火情頻發的高風險區，尤其是西南地區，作為中國第二大面積的林區，是全國林業建設的戰略重點，也是全國森林防火的戰略重點。其中云南因其地形復雜、山高林密，植被類型豐富，針闊混交林分布集中且冬春氣候干燥多風，野火發生頻繁。因此開展野火時空格局探討，有利于做到早發現、早撲滅，了解野火發生時空格局是降低野火發生頻率的有效科學手段及重要舉措，對于科學防火、合理部署防火工作具有十分重要的意義。

研究統計表明：火點精度性對野火發生時空格局顯著影響，但在之前的野火分布格局相關研究中，多數學者多選用傳統MODIS數據、地面林火資料等作為火點數據源，夜間燈光遙感數據應用在野火發生時空格局方面的較少。如陳波基于MODIS數據分析了云南省2001～2008的森林火災時空分布規律研究，并探討了森林火災發生的驅動因素[4]；何雨苓根據1996～2013年的林火資料，對云南省林火時空動態和分布規律進行了研究[5]；張運林等以中國林業信息網的森林火災數據為基礎，對西南地區2001～2017年的林火特征進行了探析[6]。新型數據源夜視燈光遙感分辨率更高，且在夜間無云時，能清晰捕捉城鎮燈光、漁船燈光、火點等可見光輻射源，提高了對較小火災的檢測能力，并提供了更可靠的火災周界估計，已被廣泛用于多種大范圍同步監測中。

本文基于NPP/VIIRS火點數據源，對2016～2019年云南省的野火發生情況進行初步分析，探究云南省野火發生格局分布，以期對云南省野火科學防控提供一定借鑒。

2 研究區概況與數據源

2.1 研究區概況

云南省，簡稱云或滇，位于祖國西南邊陲，北緯21°8′～29°15′，東經97°31′～106°11′[7]，屬低緯度內陸地區，山地高原地形，地勢西北高、東南低，自北向南階梯狀逐級下降，地勢崎嶇。有亞熱帶和熱帶季風氣候、高原山地氣候等多種氣候，立體氣候特點顯著；年溫差小、日溫差大，氣溫隨地勢高低垂直變化明顯[8，9]；區域內降水分布差異大，干濕季節分明；云南省也是火災頻發和高風險地區。

2.2 數據

從NASA(https://earthdata.nasa.gov/active-fire-data)下載2016～2019年的基于夜間燈光遙感NPP/VIIRS的火點數據集，記錄了火燒時間、經緯度坐標、置信值等信息[10]。本文選取的NDVI數據集是MODIS數據的3級產品-MOD13A1數據，該數據提供每16 d為一周期的500m空間分辨率的柵格歸一化植被指數(NDVI)[11](http://reverb.echo.nasa.gov/reverb)；MCD12Q1土地利用數據集(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/)，該數據包含了17個主要土地覆蓋類型，包括11個自然植被類型，3個土地開發和鑲嵌的地類和3個非草木土地類型定義類[12]。

3 數據處理

3.1 非火點、異常值剔除

本文非火點剔除主要根據以下3個方面：

(1)根據前人研究，一般認為只有地表有植被的區域才可能發生火災[13]，因此首先選取歸一化植被指數作為標準，設定閾值：NDVI>0.1初步篩選剔除非火點；

(2)土地覆蓋數據，因為本文研究對象是山火，因此提取代表林地的土地類型：常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉針葉林、落葉闊葉林、混交林，以及灌叢植被、草原、草地等共計11個土地類型；

(3)為最大限度地降低夜間燈光遙感火點探測的誤報，本文對置信度為“低”的火點一律做剔除處理[14]。

3.2 基于橢圓面擬合的云南省野火分布特征

以標準差橢圓方法對2016～2019年間云南省火點進行擴散方向以及分布進行分析，得到以分布中心、擴散方向、分布面積及擴散速度等橢圓特征參數如表1,得到各年度火點的分布數量及趨勢，如表2，從而進一步分析云南省野火發生分布格局。

4 結果與分析

從表1中看出，4年間火點發生分布具有明顯的空間動態性，是逐年變化的。扁率(長短半軸之差與長半軸之比)上來看[15]，扁率值越大越能代表其分布具有方向性變化，從2016～2018年，扁率逐年上升，2016年與2017年間差值不大，2018年扁率最大，達到0.414，具有明顯方向性變化，后至2019年方向變化趨勢減緩削弱，降低至0.304，這可能是因為省內近年大力加強林火防控措施的原因。基于橢圓面擬合的火點分布橢圓長軸基本集中在東西方向上，分布趨勢基本保持一致，只橢圓軸角度有所差異，如2016年軸旋轉角度93.148°，主要分布在正東略偏南方向，至2017年有大幅度偏南的趨勢，約有9°～10°的偏移度，但至2018年以及2019年，軸旋轉角度又有所回緩，基本與2016年方向一致，表明云南省東南向是火點主要分布方向。

表1 云南省火點擴散特征參數

從表2可見，云南省各州市火點發生并不呈明顯規律性，2016～2019年云南省內各州市發生火點數每年皆浮動變化，增加減少不定。但火點分布密集區較規律，文山、紅河一帶是火點主要發生區，其后依次是玉溪、普洱、曲靖、麗江、大理、西雙版納、昆明等區域，總的來看主要集中在滇東南、滇南一帶，以及滇中地區的昆明安寧區域等，火災發生次數較為頻繁，這與上述中的基于橢圓面擬合的火點分布結果也是一致的，因此，這些區域應該作為省內林火防控的重點防控區域。

表2 云南省2016～2019年火點分布

5 討論與不足

根據討論得出以下結論：

(1)云南省2016～2019年火點發生具有明顯空間動態性，逐年變化；

(2)火點分布趨勢主要在東西方向上，紅河、文山等滇南、滇東南地區以及部分滇中區域是火點主要聚集熱點區，應該加強在這些區域的林火科學防控。

尚存不足：

(1)研究區火點時間年份較少，后續可以進行多年份火點對比，提高樣點數，增加精度；

(2)本研究只是對火點發生分布進行簡要探討，后續可以進一步深入進行火發生驅動因素的分析。