山火監測 從高空到地面

常言道，水火無情。森林大火是自然界的重大災難之一。剛邁入2025年，美國加利福尼亞州南部地區突發山火。這場山火在大風的助推下迅速蔓延。該州主要城市洛杉磯成為重災區，災害損失超乎想象。近些年，隨著全球氣候變化，世界各地山火頻發。如果對山林火險缺乏嚴密監測與有效控制，就無法阻止其蔓延。那么，我國在森林草原火險監測與服務保障方面都采取了哪些現代化措施與手段呢？

閃電定位儀追蹤雷電

電閃雷鳴是對流層大氣的一種放電現象，源于雷雨云放電產生的火花與聲響。其中，云與云之間的放電為云閃，云與地之間的放電為地閃。當天空瞬間向大地傳輸大量高能電流，往往會造成雷擊起火、電力通信設施損毀以及人員傷亡。人跡罕至的原始森林中發生的火災大多與雷擊有關。森林一旦因雷擊起火，往往導致火勢迅速蔓延，且難以及時撲救。有什么辦法能捕捉閃電輻射呢？

答案就是閃電定位儀。閃電定位儀是探測閃電發生強度、方向、頻率的設備，能夠利用閃電發生時釋放的能量所伴隨的聲光與電磁輻射，通過傳感器之間的多點測量、交叉定位等手段，精確計算雷電發生的時間、位置、強度、極性以及放電波形，用來捕捉電離通道與落地區域。

1992年，我國成功研制出國內首臺單站閃電定位儀。此后，該設備便廣泛應用于航空航天、電力傳輸、通信設施、易燃易爆場所以及軍事設施等需要進行氣象監測的領域。

為預防森林火災，方便人們及時發現引發森林火災的雷擊事件和雷擊附近輸電線路受損情況，我國各大林區關鍵點位與高敏感地區均布設有閃電定位儀。該舉措遠比讓護林員站在高塔上通過人工瞭望方式監測火情靠譜得多，也及時得多。通過長期數據積累，相關部門還可以掌握雷電頻發區域與敏感時段，有針對性地開展災前預防與事后撲救。

森林監測站智能預警

原始森林環境復雜，林下累積了大量枯枝敗葉，且部分樹木富含油脂及其他揮發性易燃物。這些可燃物在林間相互連通、四處鋪展，為山火成災提供了物質基礎。此外，持續高溫干旱也是誘發森林大火不可忽視的重要因素之一。

為此，人們在森林中豎起了火險監測站。所謂森林火險監測站，是集成微氣象傳感器、可燃物含水率傳感器、高清攝像頭、紅外傳感器的自動氣象站，可實時監測空氣溫濕度、風向風速、環境降水、光照強度、大氣壓力以及凋落物含水率、地表溫濕度、土壤含水率、多光譜物候等森林草原多維環境因子。

通過物聯網、云計算以及北斗衛星短報文數據通信等方式，森林火險監測站可以將氣象要素、植被濕度、土壤濕度以及可燃物信息實時傳輸給有關部門，用于精準評估火險等級、提高火災預測水平和預警效能、優化防火資源分配。

森林火險監測站具有高精度監測、全天候運行、智能化預警、遠程監控等優點，森林火災防護部門可以根據監測數值在干燥天氣及時清理林下可燃物、在大風天氣通過登高瞭望等方式加強對火源的監控，必要時開辟防火通道，隔絕各大森工與林業片區。

遙感衛星鳥瞰火情

火災發生的具體位置或區域被稱為起火點，對評判山火的起因與發展具有決定性作用。由于聚光效應，一塊鐵皮、一個玻璃瓶都有可能在高溫、強光下引發物體自燃、爆燃，燒荒整地、祭祀燒紙、野炊篝火、泥炭蓄熱、礦渣堆積、管網泄露、電纜斷裂等也會造成人為或意外失火。令人意想不到的是，遙感衛星在監測山火發生與蔓延等方面同樣大有可為。

遙感衛星被廣泛用于探測氣溶膠、海冰、凌汛、干旱、沙塵暴、臺風、植被變化等領域。它們高懸在太空，搭載著各種氣象遙感儀器，接收和測量地球及其大氣層的可見光、紅外以及微波輻射，并將它們轉換成電信號傳送到地面站，地面站則將衛星電信號復原成各式各樣的影像視頻與紅外云圖，用以描繪天氣以及森林、草原、農田、海洋等的變化趨勢。

遙感衛星如何監測火災呢？以人們熟悉的風云系列衛星為例。無論任何一個地方起火，都會造成地表溫度驟然上升。作為現代化的“繪圖儀”，衛星云圖能及時捕捉起火點附近迅速增加的電磁波輻射與驟然升高的氣溫，并將它們直觀地反映在圖片與視頻之中。由于起火點與周邊未起火區域存在巨大反差，預報員可以通過衛星定位及時鎖定起火點。如果火勢進一步蔓延，衛星云圖的圖像、視頻也會同步發生變化，圖像上深淺不一的顏色與大小不等的面積能夠直觀反映火災的劇烈程度與過火面積。

捕風衛星又能起到什么樣的作用？捕風衛星最初用于捕捉、標定臺風路徑與海浪潮汐等海面風場信息，以提高對我國東南沿海災害性天氣的預測及預警能力。此外，捕風衛星通過解碼與反演可廣泛應用在監測冰川和積雪厚度、土壤濕度等生態領域。其中，捕風衛星的L波段具有良好的大氣穿透性，可實現對火場風力、風向以及地表干濕程度等信息的實時探測與追蹤，方便人們及時了解火勢發展和蔓延趨勢，為評估火災損失與組織救援提供決策參考。

我國是全球少數同時擁有極軌衛星、靜止衛星的國家之一，遙感衛星與捕風衛星等天基監測設施如同一雙雙“千里眼”幫助有關部門監測火情。無論多偏遠、多么人跡罕至的地區發生的火情，相關部門都會第一時間獲得信息，迅速動員人力物力、提前安排部署指揮，“打早、打小、打了”，將山火消滅在萌芽之中。

天氣測風雷達感知風雨

大風等高火險天氣是林火持續蔓延的必要條件，稍有不慎便會導致星火燎原。在狂風亂流的干擾下，森林火災往往由“一條線”迅速蔓延成“一大片”。美國媒體指出，超強的“圣安娜風”是本次北美山火頻繁肆虐、四處蔓延的重要原因之一，短時間內便使得加州火燒連營。

在深入火場一線的現場指揮中向來少不了雷達的實時跟蹤與及時預警，雷達在監測火場短時風雨變化與火勢瞬間發展蔓延方面有著不可替代的作用，堪稱監測火情的“順風耳”。

如果說，“高大上”的遙感與捕風衛星是羽扇綸巾、穩坐中軍帳的軍師，優勢在于掌握全面信息；那么，“小快靈”的天氣與測風雷達就是沖鋒陷陣、深入戰場的先鋒，特點為現場采集、重點突破；唯有點面結合，才能確保林火預警和救援及時高效。

作為主動式微波大氣遙感設備，天氣雷達由定向天線、發射機、接收機、天線控制器、照相顯示裝置以及計算機圖像處理設施等組成，廣泛應用于測雹、測雨、測云、測風等中小尺度天氣短時預警領域。其探測能力與工作波長密切相關：S波段主要用來探測暴雨和冰雹等災害性天氣，X與C波段適合捕捉陰晴不定的降水過程，K波段則適合探測空中的云。

多普勒雷達多用于探測晴空大氣湍流、大氣靜穩以及風力等級的垂直分布，可進行降水探測、湍流監測、風切變捕捉以及方位距離測定，在應對突發性、轉折性、災害性天氣過程中具有突出作用。

新型X波段雙偏振有源相控陣天氣雷達的時間分辨率為1分鐘，空間分辨率達30米，目前廣泛應用于森林生態資源普查與火情實時監控等諸多領域。

測風雷達雖遠不如天氣雷達先進，但在研判火勢發展方向與大小等方面優勢明顯。其結構非常簡單，通過跟蹤懸掛在探空氣球的反射靶與應答器，利用氣球在單位時間內的位移計算出不同大氣層的水平風向、風速、氣壓與溫濕度，便能第一時間掌握現場情況。

應急指揮車現場救援

在春秋兩季的森林草原防火期，空天一體化的監測與氣象服務必不可少。在火災發生現場，集成氣象監測預警、預報服務分析以及人工增雨撲火的科技支撐與服務保障同樣至關重要。

每逢重大災害來臨，氣象應急指揮車會在第一時間趕赴現場，解決綜合監測與預警會商關鍵問題。應急指揮車配備車載自動氣象監測站，能夠在現場開展氣溫、氣壓、濕度、風向、風速、降水六個基本氣象要素的觀測，并可根據現場情況適時增加雷擊、電場、火災等相關生態環境專項探測內容。

更為重要的是，指揮車能夠通過無線通信設施調用氣象、森工、環保、林業等部門的監測數據，并將火災現場圖片、視頻以及監測數據及時上傳，反饋給指揮部和救援隊伍，協助有關部門開展數據交換與信息交流。

氣象應急指揮車可謂“麻雀雖小，五臟俱全”，兼具了氣象站綜合監測與氣象臺預報預警雙重職能，媲美國家級氣象臺站。通過車載視頻會議系統，工作人員可與中央、省、市、縣四級氣象臺開展天氣會商，為火災現場指揮部提供第一手的氣候背景分析、氣象條件預估、火災形勢預測以及實時滾動的天氣預報與災害預警信息。火災現場總指揮甚至可以借助其通信系統與數據中樞，靠前指揮，安排部署各項撲火事宜。

【責任編輯】趙 菲