气候变化背景下我国森林火灾灾害的响应特征及展望

来源：SCI期刊网分类：农业论文时间：2022-01-04 09:24 热度：

摘要：摘要：系统阐述了气候变化对森林火灾灾害的影响，论述了当前发生的以气候变暖为主要特征的气候变化背景下，森林火灾灾害对气候变化的响应特征，重点剖析了火行为对气候变化的响应，

　　摘要：系统阐述了气候变化对森林火灾灾害的影响，论述了当前发生的以气候变暖为主要特征的气候变化背景下，森林火灾灾害对气候变化的响应特征，重点剖析了火行为对气候变化的响应，火险天气与防火期对气候变化的响应，火周期对气候变化的响应。并提出了气候变暖背景下实现碳减排增汇效应的科学的林火管理策略与合理林火管理路径。最后对今后尚需加强的一些重点研究领域及发展方向进行了展望。

　　关键词：气候变暖;森林火灾灾害;火行为;火险天气;火周期;林火管理策略

　　0引言

　　近100年来，全球气候正经历着一次以气候变暖为主要特征的显著变化。政府问气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告指出，最近100年 (1906—2005年)全球年均地表气温升高了 0.74 oC。近十年来，气候变化引发了经济、社会与生态等诸多方面的严重问题，引起学术界以及国际社会的高度关注。随着全球气候持续变暖，极端天气事件发生会更加频繁，森林火灾灾害频率不断加重。

　　近年来，森林大火频繁发生，如2007年8月 23、24日希腊两天连发170场森林大火，火灾面积占国土面积一半以上。2009年2月，澳大利亚大火创下了1908年以来的历史纪录，死亡人数超过230人，受灾面积超过3.3×105 hm2L1|。随着气候变化的影响，我国近年来森林火灾频繁发生，火灾面积及强度加剧。2002年以来，森林火灾发生有所增加，1999—2007年年均火灾次数为8 700 次，年均森林受害面积为147 671 hm2，2002— 2007年年均次数为10 486次，年均受害森林面积为220 285 hm2，相对于1999—2002年年均火灾次数6 468次，年均受害森林面积为56 905 hm2，火灾次数增加了62.12%，受害森林面积增加了 287.11%。2。。从近年火灾数据显示，森林火灾次数、受害森林面积均有上升的趋势【3J。当前和今后一段时期内，受气候变化影响，森林可燃物分布格局及载量均将发生显著变化，导致火险等级提高‘引。

　　森林火灾灾害的防灾减灾是2l世纪全球减灾战略实施的重点内容之一15』。然而随着全球气候持续变暖和干旱天气增加，在未来20～100年里，我国森林防火形势更为严峻。为此，加强气候变化与森林火灾灾害交互关系研究，尤其是森林火灾灾害对气候变化响应特征的研究，进一步把握森林火灾灾害对气候变化的响应特征，对制定科学合理的森林火灾灾害预防与管理策略，减少森林火灾灾害，提高碳减排效应，实现碳增汇效应，促进森林生态系统的可持续经营与发展均有重要意义。

　　1 气候变化对森林火灾灾害的影响

　　气候变化的主要特征就是暖干化，而森林火灾灾害的发生与气候暖干化有密切的联系∞。。美国西部的火干扰研究表明，气候变化造成的有利火环境是林火发生的重要因素。7-9i。气候变化在两个时间尺度上对森林火灾的发生发展产生影响： ①在较长时间尺度内，气候变化对气候带产生影响，使植物的地理分布朝两极和高海拔地区推移，植被带发生移动，进而对可燃物积累和分布格局产生影响;②在较短时间尺度内，气象因子的急剧变化对火险天气、火灾行为等产生直接影响。

　　1.1气象条件

　　大量研究结果表明温度、降水和风速是对林火发生、蔓延和火行为等有明显影响的三个主要气象因子¨¨12J。一般情况下，气温高、降水少、湿度小、风力大易发生森林火灾，并导致森林大火，引发森林火灾灾害。11。气候变化所引起的高温、干燥天气以及雷电数量的增加，使得地被可燃物蒸发量增大，导致火险程度升高。Amiro 等'l 3。研究发现气候变化导致降水量的减少和雷击火的增加。王明沽等。14o研究表明气温高、湿度低、日照时间长、蒸发量大是森林火灾发生的重要气象条件。同时，气候变暖还导致极端气候事件发生的频率和强度增大，从而导致大量植被受损和死亡，为火灾的发生提供大量可燃物的积累，使得发生大面积和高强度森林火灾的可能性增大。

　　大部分森林火灾灾害都出现在当天最高气温前后两小时，说明火灾灾害的发生与最高气温有正相关性。15I。居恩德Il 6。研究了森林火灾与气温月变化的关系发现在0～10℃时发生森林火灾灾害的次数最多，这正是东北地区雪融、风大的干旱季节;在11～15 oC时，树木返青，林火次数逐渐减少;在15℃以上时林火一般不易发生。但随着气候变化的影响，王明玉P o研究表明2002年以来，森林火灾灾害的发生有所增加，造成上升的主要原因是气候异常。

　　降水能直接影响可燃物的含水率。张林牛等Ⅲo认为降水量及无雨日数的长短对森林火灾灾害起重要作用。一个地区的年降水量超过1 500 mm，且分布均匀，一般不会发生森林火灾或很少发生。张尚印等¨副认为降水量大小及降水后干旱时间是决定森林火险等级的重要因子，降水量小，干旱持续时间长，易引起森林大火。1987年大兴安岭特大森林火灾就是在降水量减少的条件下发生的。自1985年起，连续两年少雨，漠河、阿木尔、塔河每年降水量以114～153 nlln的速度递减。 1986年底漠河、阿木尔的降水量均小于5 miTl，比历年同期减少37%～46%¨…。

　　随着温度升高，大风的发生几率亦会随之升高，风不仅加速可燃物水分的蒸发促进干燥，还能补充火场氧气，使火烧的更旺更快¨引。研究发现当风速小于2级时，有利于着火，但不助于蔓延，风速大于等于2级时，火场蔓延扩大，风速大于5级时，火场迅速扩大，大风起到重要作用¨“。据大兴安岭15年林区资料统计，80%以上森林大火和特大火灾灾害是在5级风以上的大风天气条件下出现的‘2o。。

　　1.2森林可燃物

　　气候变暖主要通过影响可燃物的燃烧性和量的积累来影响火干扰的频率和强度。在全球变暖的影响下，森林可燃物的分布格局和特性也会发生相应的改变，伴随降水和气温的年际波动，进一步影响林火的发生与分布’21。气候变暖将导致部分地区植被带发生推移，在植被带迁移过程中，使得许多植被在适应新生境的过程中死亡和受损，从而导致可燃物的积累。22。23。。气候变暖引起的气温上升，降雨格局的重新分配，风速的变化，导致长期干旱、高温和大风等火险性天气出现的频率上升，这亦直接影响可燃物的燃烧性¨引。气候变暖还会通过影响可燃物的燃点、热值和挥发油含量等来影响森林的易燃性和燃烧性。干旱导致植物体内挥发油含量和油脂含量增加，增加可燃物的易燃性L21I。Turtola等旧41对在干旱胁迫下的苏格兰松研究发现，其挥发油含量和树脂含量比正常分别增加了39%和32%，大大增加了其易燃性和燃烧性。近年来在全球气候变暖大背景影响下，我国东北地区升温幅度较大，导致可燃物更加易燃，且可燃物载量大大增多嵋5。。

　　1.3火源

　　在全球变化背景下影响火源分布的机制是复杂多样的，是气象条件、植被类型和人为干扰等多种因素相互耦合的结果。近年来，全球变化导致雷击的发生次数和频率显著增加悼6【，在美国，雷击频率的增加使得着火点数量增加了约 40%-2 7。。阿拉斯加地区随着气候变暖由雷击火源导致的火干扰明显增加胆8|，并因此而导致该地区林火灾害发生数量和火面积的增加。李兴华等[2钊认为随着温度升高、降水减少，火源亦增多，尤其是雷击火发生的次数明显增多。火源的增加主要是与干旱的气候条件导致干燥的森林可燃物密切相关。

　　2森林火灾灾害对气候变化的响应

　　2.1 火行为对气候变化的响应

　　2.I.1森林火灾蔓延

　　森林火灾蔓延是火行为的一个重要指标，主要包括各个方向上的蔓延速度、火灾面积的扩展速度、周长增长的速度等。气象因子不仅影响可燃物的干湿度，而且影响火的蔓延。研究表明：可燃物类型、含水率、环境的相对湿度、气温和风速等因素对林火蔓延有很大的影响。高温、干燥的气候会增加林火的蔓延速度和面积口引。干旱从多种途径对火行为产生深远影响，使深层及重型可燃物(原木、大树枝)变干，大大地增加了有效可燃物量，从而增加了蔓延速度和蔓延面积[31]。冰雪灾害作为全球气候变化背景下的一种极端天气，可促进有效可燃物负荷量在短期内成倍地增长，可燃物厚度增加，连续性变强，导致森林火灾蔓延速度增加p2I。随着全球气候变化异常加剧，造成的干旱可燃物增加，使得火灾蔓延速度增加，带来更严重的森林火灾灾害损失¨3|。

　　2.1.2森林火强度

　　森林火强度是指森林可燃物燃烧时火的热量释放的速度。气候变化间接影响着森林火灾的强度。由于干旱季节的延长，夏季气温升高，可燃物量的增加，森林火灾灾害的强度也会加大p4|。舒立福等。35I研究得出当蔓延速度为定值时，火灾灾害强度与燃烧的可燃物量呈正比。随着温度升高，含水率的降低，创造出有利于火灾发生的条件，森林火灾灾害的强度亦增强。34I，王秋华等∞副对火灾燃烧过程中的火行为研究得出随着可燃物含水率的降低，森林火强度亦会加大∞1|。1997— 1998年是过去150年问厄尔尼诺现象表现最强的年份，持续的干旱使得全球火干扰数量和强度大幅度上升¨”…。。

　　2.1.3森林火烈度

　　火烈度反应了森林火灾对森林动植物和森林生态系统的破坏程度，是衡量火灾对森林危害程度的指标。

　　在极端天气条件(如高温、大风、可燃物湿度低等)下，高烈度林火发生的几率增大。3扎39j。研究表明，在极端天气条件下，火烈度与森林的郁闭度呈负相关，同时坡向对火烈度具有显著影响40I。2008年我国南方地区气候异常，发生5次大范围的冰雪灾害。王秋华等对湖南省受冰雪灾害影响的林分及新发生的火烧迹地进行调查得知冰雪灾害后火干扰非常彻底，可燃物的消耗量超过85%;释放的能量大，对树木的损害也非常大，火烈度超过95%，造成了火烧迹地绝大部分树木死亡[32]。

　　2.2火灾类型对气候变化的响应

　　2.2.1 树冠火

　　树冠火是指在林冠层燃烧和蔓延的火，通常 29卷与地表火同时发生。气象条件是决定树冠火是否发生及其蔓延状况的重要因子，其中干旱作为气候变化的主要表现之一与树冠火的发生和蔓延密切相关。这是由于长期干旱一方面导致地表枯落物含水率下降，易引发地表火;另一方面，针叶林中梯状可燃物变得干枯，易被地表火引燃，形成树冠火H1-42]。

　　Cruz等H副基于71次野外实验，在水平针叶林地上对树冠火发生概率进行分析，结果表明温度、风速、可燃物量等因素对树冠火的发生有很大影响。Butler等Ⅲo在不同林分高度对北方林树冠火的空气温度和热通量，以及极端温度和最大热通量进行了测量，对于确定树冠火的热传输过程和发生规律有很大意义。张景群等H5。按照持续燃烧原理得出，在气候干旱条件下，随着有效可燃物量积累，发生连续型树冠火的几率大大增加。王立夫Ⅲ。等研究发现1994年在内蒙古红花尔基林业局樟子松林发生的特大森林火灾过火面积6.7万 hm2，其主要原因就是树冠火，干旱、大风等因子对该次树冠火的形成起了关键作用。

　　2.2.2地下火

　　地下火的发生次数仅占森林火灾的1%左右，但造成的危害却相当严重，扑救难度大。森林地下火发生取决于干旱状况、地表可燃物含水率等条件。气象因素中的降水、气温对地下火也有一定的影响H7。。研究得出近几年来，由于气候干旱，地温偏高，大兴安岭森林地下火有增长的趋势¨2I。舒立福等[48。对大兴安岭2002年发生的地下火研究表明，气象条件促进了森林地下火的发生，特别是在遇到降水少、长期干旱、地面温度增加、相对湿度降低和可燃物干燥的情况下，易引起地下火灾。李忠琦H钊对黑龙江省呼中林区火灾资料和气象资料的研究发现，地下火往往处于长期干旱、降水少、蒸发量大、高温低湿季节中发生。

　　2.3 火险天气与防火期对气候变化的响应

　　火险天气要素主要包括空气湿度、降水、温度、风速、气压等。全球气候变化背景下，天气条件对森林火灾发生和蔓延的影响也是极其复杂的∞0’51|。1961—2005年内蒙古大兴安岭林区的气候向有利于林火发生的方向演变，森林火险天气严峻程度呈升高趋势¨2。。信晓颖垆3。在对浙江省森林火灾与气象要素的年际变化分析中，得出在气候暖干化背景下，该省1956—2006年问森林火险等级逐步升高。

　　气温升高，可能使火险期提前和延长;气温日较差大，可能使森林火险长期维持在一个较高水平，增加了引燃的可能性和扑救的难度。——论文作者：孙龙，王千雪，魏书精，胡海清，关岛，陈祥伟

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