吉林省重特大森林火災(zāi)的時間變化

關(guān) 山，單延龍?，杜 帥，尹賽男，孫平巖

（1.北華大學(xué)，吉林 吉林 132013；2.吉林省林業(yè)廳，吉林 長春 130022）

吉林省重特大森林火災(zāi)的時間變化

關(guān) 山1，單延龍?1，杜 帥1，尹賽男1，孫平巖2

（1.北華大學(xué)，吉林 吉林 132013；2.吉林省林業(yè)廳，吉林 長春 130022）

為了更好地預(yù)防重大、特別重大森林火災(zāi)（簡稱重特大森林火災(zāi)）的發(fā)生，研究了吉林省重特大森林火災(zāi)的時間變化。結(jié)果表明：吉林省1969-1980年間共發(fā)生重特大森林火災(zāi)150起，其中特別重大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)為15起，但造成的受害森林面積和過火總面積，分別占重特大森林火災(zāi)總受害森林面積的39.61%和過火總面積的35.99%；吉林省重特大森林火災(zāi)的季節(jié)性非常明顯，主要集中在春季的3-5月和秋季的9-10月，其中9月份重特大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)和燃燒面積為最多；吉林省重特大森林火災(zāi)的日變化規(guī)律呈現(xiàn)出明顯的單波型曲線，結(jié)合起火時間和著火時間統(tǒng)計，重特大森林火災(zāi)主要集中在9：00-18：59之間，其中以14：00-14：59為最多。

吉林省；重特大森林火災(zāi)；時間變化；受害森林面積

我國是一個森林火災(zāi)頻發(fā)國家，森林火災(zāi)受害率遠(yuǎn)高于世界平均水平[1]。其中重特大森林火災(zāi)，不僅給森林資源帶來重大損失，而且撲救火災(zāi)直接消耗嚴(yán)重，同時還對林區(qū)人民生命財產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。目前，大面積森林火災(zāi)已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為當(dāng)今世界第八大自然災(zāi)害[3]。

吉林省是我國重點林區(qū)省份之一，具有“高森林火險單位多，高森林火險的林分面積大”的特征。吉林省東與俄羅斯接壤，東南部以圖們江、鴨綠江為界與朝鮮相望，邊境線長，防御邊境林火燒入燒出任務(wù)也相當(dāng)繁重[4]。截至2015年11月30日秋季森林防火期結(jié)束，吉林省勝利實現(xiàn)連續(xù)35年無重大森林火災(zāi)[5]。但林區(qū)內(nèi)氣溫相對較低，枯枝落葉分解緩慢，加上多年未發(fā)生重大森林火災(zāi)，地表可燃物載量大。一些重點火險區(qū)可燃物的積累量已達(dá)到30 t/hm2以上，超過國際公認(rèn)的發(fā)生大火的載量極限[6]。林火災(zāi)害尤其是重特大林火災(zāi)害，是失去人為控制的異常森林燃燒現(xiàn)象，是一種燃燒機理十分復(fù)雜、危害后果非常嚴(yán)重、人為控制比較困難的自然災(zāi)害[7]。季節(jié)性差異影響火災(zāi)強度，造成森林火災(zāi)的發(fā)生[8-10]。因此，有必要研究吉林省歷史上發(fā)生重特大森林火災(zāi)的時間變化。

1 研究區(qū)域概況

吉林省是全國重點林業(yè)省份之一，地處E121°38′～131°19′、N40°52′～46°18′。全省林業(yè)用地面積928.8萬hm2，有林地面積為820.2萬hm2，森林覆蓋率為43.4%，活立木總蓄積8.9億m3。全省具有顯著的溫帶大陸性季風(fēng)氣候特點，四季分明，雨熱同季。有明顯的四季更替，春季干燥風(fēng)大，夏季高溫多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷漫長。大部分地區(qū)年平均氣溫為4℃，年活動積溫在2 700～3 200℃；全省年降水量一般在400～900 mm，自東部向西部有明顯的濕潤、半濕潤和半干旱的差異。全省中部以西無霜期150 d左右，東部山區(qū)130 d左右[11]。

2 研究方法

搜集1969-2015年的全部森林火災(zāi)資料（數(shù)據(jù)采用了楊美和、高穎儀教授收集的森林火災(zāi)抄錄表、2010年7月和2011年7月到吉林省林業(yè)廳防火辦和吉林省檔案館調(diào)查的森林火災(zāi)資料），建立Excel資料庫。資料庫包含的字段為：起火地區(qū)、起火單位、起火地點、起火日期時間、滅火日期時間、受害森林面積、過火總面積等。

根據(jù)我國森林防火條例第四十條規(guī)定，按照受害森林面積和傷亡人數(shù)，森林火災(zāi)分為一般森林火災(zāi)、較大森林火災(zāi)、重大森林火災(zāi)和特別重大森林火災(zāi)。重大森林火災(zāi)：受害森林面積在100 hm2以上1 000 hm2以下的，或者死亡10人以上30人以下的，或者重傷50人以上100人以下的；特別重大森林火災(zāi)：受害森林面積在1 000 hm2以上的，或者死亡30人以上的，或者重傷100人以上的[12]。由于吉林省發(fā)生的林火中沒有導(dǎo)致死亡人數(shù)10人以上的，因此本文是根據(jù)受害森林面積來劃分的重大和特別重大森林火災(zāi)（簡稱重特大森林火災(zāi)）。

對發(fā)生重特大森林火災(zāi)的年際變化、月變化及日變化統(tǒng)計，分析在什么年份、什么月份、一天中哪一時間段易發(fā)生重特大森林火災(zāi)。發(fā)生重特大森林火災(zāi)日變化統(tǒng)計中分兩種方式，一種以起火時間統(tǒng)計，統(tǒng)計起火次數(shù)、過火總面積和受害森林面積；另一種方式以著火時間統(tǒng)計，但只統(tǒng)計一整天，超過一整天只統(tǒng)計一次，此種方式只統(tǒng)計次數(shù)。

3 結(jié)果分析

3.1 發(fā)生重特大森林火災(zāi)的年際變化

吉林省1969-1980年間共發(fā)生重特大森林火災(zāi)150起，平均13起/年。從圖1可看出，重特大森林火災(zāi)發(fā)生趨勢是先上升再下降，然后又上升再下降。重特大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)集中在1977年和1978年，其次為1970年、1971年和1979年。1977年的重特大森林火災(zāi)受害森林面積為16 063.43 hm2，過火總面積為17 712.60 hm2，次數(shù)為41次，分別占總的27.50%、23.93%和27.33%；1978年的重特大森林火災(zāi)受害森林面積為18 956.22 hm2，過火總面積為24 491.76 hm2，次數(shù)為42次。查1977和1978年火災(zāi)發(fā)生日資料可知，火災(zāi)發(fā)生日氣溫較高，大部分在10℃～28℃，平均為18℃，且林分疏密度平均為0.6，風(fēng)速平均為4級。從圖1中還可看出，火災(zāi)次數(shù)同受害森林面積和過火總面積成正相關(guān)關(guān)系，但1974年稍有偏差，因為每次重特大森林火災(zāi)造成的受害森林面積和過火總面積都非常大，分別為837.63 hm2/次和1 174.02 hm2/次。1974年發(fā)生的4次重特大森林火災(zāi)，當(dāng)天天氣均為晴朗，樹木主要為柞樹（Quercus mongolica）和白樺（Betula platyphylla），林齡為20年以下，上述情況使1974年的重特大森林火災(zāi)造成大面積森林破壞。1981年以后沒有發(fā)生重特大森林火災(zāi)。

圖1 吉林省重特大森林火災(zāi)的年際變化

發(fā)生重大森林火災(zāi)的情況和總的情況相類似；從圖2可以看出，并不是每年都有特別重大森林火災(zāi)發(fā)生，1969年、1970年、1973年、1975年、1976年和1980年以后均沒有特別重大森林火災(zāi)發(fā)生。盡管1969-1980年特別重大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)為15起，占重特大森林火災(zāi)總次數(shù)的10%，但其造成的受害森林面積和過火總面積卻是相當(dāng)大的，分別占總的重特大森林火災(zāi)受害森林面積的39.61%和過火總面積的35.99%。

圖2 吉林省特別重大森林火災(zāi)的年際變化

3.2 發(fā)生重特大森林火災(zāi)的月變化

從圖3中可以看出，吉林省重特大森林火災(zāi)的季節(jié)性非常明顯，主要集中在春季的3-5月和秋季的9-10月。從全年來看，9月份重特大森林火災(zāi)最為嚴(yán)重，起火次數(shù)為47次，占全年總火災(zāi)次數(shù)的31.33%，過火總面積為24 952.27 hm2，占比為33.94%，受害森林面積為21 137.97 hm2，占比達(dá)到了36.39%。9月發(fā)生的重特大森林火災(zāi)次數(shù)和燃燒面積最多，主要因為風(fēng)向均為偏西風(fēng)，溫度平均為18.6℃。造成吉林省春、秋兩季林火季節(jié)性非常明顯的原因是吉林省春季和秋季氣溫較高且空氣干燥，時常伴有大風(fēng)天氣。夏季是雨季，樹冠茂密林下陰涼潮濕，植物莖葉水分充足，林下環(huán)境不利于森林火災(zāi)的發(fā)生和蔓延，所以沒有重特大森林火災(zāi)發(fā)生。吉林省冬季，溫度在0℃以下，且森林被冰雪覆蓋，極難發(fā)生森林火災(zāi)。

重大森林火災(zāi)發(fā)生的趨勢與總的趨勢一致。由圖4可知，春季3月、4月、5月特別重大森林火災(zāi)次數(shù)呈遞增趨勢，秋季9月、10月呈遞減趨勢，其他月份無特別重大森林火災(zāi)發(fā)生。

圖3 吉林省重特大森林火災(zāi)的月變化

圖4 吉林省特別重大森林火災(zāi)的月變化

3.3 發(fā)生重特大森林火災(zāi)的日變化

由圖5可知，發(fā)生重特大森林火災(zāi)次數(shù)最多的時間段依次為8∶00-8∶59、10∶00-10∶59、11∶00-11∶59、13∶00-13∶59；從面積來看，發(fā)生重特大森林火災(zāi)過火總面積和受害森林面積最多的時間段依次為10∶00-10∶59、11∶00-11∶59、13∶00-13∶59。綜合面積和次數(shù)，重特大森林火災(zāi)集中發(fā)生在8∶00-8∶59、10∶00-11∶59及13∶00-13∶59之間。

圖5 吉林省重特大森林火災(zāi)的日變化

從圖5可以看出，吉林省1969-1980年重特大森林火災(zāi)的日變化規(guī)律呈現(xiàn)出明顯的單波型曲線。重特大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)從0∶00-0∶59開始逐漸遞增，到14∶00-14∶59開始下降，一直到凌晨。林火高發(fā)的時間段為8∶00-14∶59，這一時間段的起火次數(shù)為92起，占總次數(shù)的比例達(dá)到了81.42%。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是隨著太陽的升高，氣溫不斷升高，到午后氣溫最高，相對濕度最小，風(fēng)速較大，可燃物干燥，且白天人類活動頻繁，人為火源發(fā)生頻率較高，給可燃物起火和蔓延創(chuàng)造了條件，因此重特大森林火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)多；而早晚和夜間氣溫較低，相對濕度也較大，風(fēng)力較小，可燃物潮濕，導(dǎo)致了可燃物不容易起火和蔓延，因此重特大森林火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)很少。凌晨氣象條件更不容易著火，但一著火就是大火。在圖5中可以看出，凌晨2∶00-2∶59時段發(fā)生重特大森林火災(zāi)次數(shù)和面積也較大。凌晨起火原因為燒地場和鳴槍打狼，樹木組成主要為易燃的柞樹，林齡為40年以下，疏密度平均為0.6，風(fēng)向為偏西風(fēng)，平均風(fēng)速為4級風(fēng)，這些因素引起凌晨發(fā)生重特大森林火災(zāi)。并且2∶00-2∶59時間段內(nèi)發(fā)生森林火災(zāi)，此時瞭望人員和巡邏人員已休息，延誤發(fā)現(xiàn)火情時間，引發(fā)重特大森林火災(zāi)。過火總面積和受害森林面積的整體趨勢與起火次數(shù)接近，都呈現(xiàn)出由增到減的趨勢。

重大森林火災(zāi)的日變化趨勢和總的趨勢一致；從圖6可知，特別重大森林火災(zāi)出現(xiàn)在中午10:00-11:59和14:00-14:59時造成的過火總面積和受害森林面積較大。

從圖7可以看出，從9∶00-9∶59開始，著火次數(shù)開始顯著增加，到14∶00-14∶59達(dá)到最高，然后緩慢下降。主要原因是隨著太陽的升高，氣溫不斷升高，到14∶00-14∶59氣溫較高，相對濕度較小，風(fēng)速較大，可燃物干燥，且白天人類活動頻繁，人為火源發(fā)生頻率較高，因此重特大森林火災(zāi)著火次數(shù)最多；而早晚和夜間氣溫較低，相對濕度也較大，風(fēng)力較小，可燃物潮濕，導(dǎo)致了可燃物不容易起火和蔓延。因此此種統(tǒng)計更能反映重特大森林火災(zāi)日變化規(guī)律。

從圖7可知，重大森林火災(zāi)著火時間的日變化趨勢和總的趨勢一致；特別重大森林火災(zāi)著火次數(shù)從9∶00-9∶59開始上升，到14∶00-14∶59達(dá)到最高，然后緩慢下降，到5∶00-5∶59達(dá)到最低，因此撲救特別重大森林火災(zāi)的最佳時間為5∶00-9∶59。

圖6 吉林省特別重大森林火災(zāi)的日變化

4 結(jié)論與討論

圖7 吉林省重特大森林火災(zāi)著火次數(shù)的日變化

吉林省1969-1980年共發(fā)生重特大森林火災(zāi)150起，平均13起/年。盡管從1969-1980特別重大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)為15起，占重特大森林火災(zāi)總次數(shù)的10%，但其造成的受害森林面積和過火總面積卻是相當(dāng)大的，分別占比39.61%和35.99%。1981年以后沒有發(fā)生重特大森林火災(zāi)，原因主要是吉林省林火管理部門的管理，但要清醒認(rèn)識吉林省有發(fā)生重特大森林火災(zāi)的可能。吉林省重特大森林火災(zāi)的季節(jié)性非常明顯，主要集中在春季的3-5月和秋季的9-10月。9月份重特大森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)和燃燒面積均為最多，因此是防范的重點。吉林省1969-1980年重特大森林火災(zāi)的日變化規(guī)律呈現(xiàn)出明顯的單波型曲線。結(jié)合起火時間和著火時間統(tǒng)計，重特大森林火災(zāi)主要集中在9∶00-18∶59之間，其中以14∶00-14∶59為最多。在凌晨2∶00-2∶59時段發(fā)生重特大森林火災(zāi)次數(shù)和面積也較大，因為此時間段瞭望人員和巡邏人員已休息，疏于防范。特別重大森林火災(zāi)著火次數(shù)從5∶00-9∶59達(dá)到最低，此時間段為撲救特別重大森林火災(zāi)最佳時間。

森林火災(zāi)是森林更新和演替的主要影響因子之一，不僅會對森林生態(tài)系統(tǒng)造成重要的干擾和影響，也會對人類的生命財產(chǎn)安全造成威脅[13，14]。吉林省雖然已實現(xiàn)連續(xù)35年無重大森林火災(zāi)，但發(fā)生重特大森林火災(zāi)的可能性卻在增大，各級森林防火指揮員要清醒地認(rèn)識到這點。林業(yè)管理部門和森林防火工作人員應(yīng)該重點監(jiān)督、齊抓共管、多措并舉[15]，以避免重特大森林火災(zāi)的發(fā)生。

[1]王春芳,郭風(fēng)平.當(dāng)代森林火災(zāi)防控對策研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011,7(7):168-173.

[2]Society of Protection Engineers.Handbook of fire protection engineering[G].2nd ed.Quincy,M A:National Fire Protection Association,1995.

[3]孫龍,王千雪,魏書精,等.氣候變化背景下我國森林火災(zāi)災(zāi)害的響應(yīng)特征及展望[J].災(zāi)害學(xué),2014,29(1):12-17.

[4]鄒全程.吉林省森林火災(zāi)格局及撲救能力評價[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,2010.

[5]吉林省林業(yè)廳.全省勝利實現(xiàn)連續(xù)35年無重大森林火災(zāi)[Z/OL].[2015-12-01].http://lyt.jl.gov.cn/ztzl/slfh/ghxyj/201512/t20151201_2111178.html.

[6]王希才,安國善,張敏.長白山區(qū)發(fā)生重大森林火災(zāi)的可能性及預(yù)防對策[J].吉林林業(yè)科技,2003,32(2):44-47.

[7]姜偉.基于知識發(fā)現(xiàn)的林火災(zāi)害應(yīng)急管理研究—以內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)為例[D].北京:北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,2008.

[8]STOCKS B J,MASON J A,TODD J B,et al.Large forest fires in Canada,1959-1997[J].Journal of Geophysical Research:Atmospheres,2003,108(D1):8149.

[9]CAHOON D R,STOCKS B J,LEVINE L S,et al.Satellite analysis of the severe 1987 forest fires in northern China and southeastern Siberia[J].Journal of Geophysical Research:Atmospheres,1994,99(D9):18627-18638.

[10]FLANNIGAN M,STOCKS B,TURETSKY M,et al.Impacts of climate change on fire activity and fire management in the circumboreal forest[J].Global Change Biology,2009,15(3):549-560.

[11]王超,邸雪穎,楊光.吉林省森林火險天氣等級劃分[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,38(6):60-62.

[12]國家林業(yè)局.森林防火條例[Z/OL].[2008-12-01].http://www.forestry.gov.cn/main/3950/content-459871.html.

[13]CHANG Y,HE H S,BISHOP I,et al.Long-term forest landscape responses to fire exclusion in the Great Xing’an Mountains,China[J].International Journal of Wildland Fire,2007,16(1):34-44.

[14]LIU H P,RANDERSON J T,LINDFORS J,et al.Changes in the surface energy budget after fire in boreal ecosystems of interior Alaska:an annual perspective[J].Journal of Geophysical Research:Atmospheres,2005,110(D13):2515-2530.

[15]孫平巖.吉林省強化森林防火宣傳教育的幾種途徑[J].森林防火,2015,(4):14-17.

（責(zé)任編輯：韓煥金）

S762.2

A

2017-06-28

國家自然科學(xué)基金資助項目（31470497）、吉林省林業(yè)廳項目（2013-007）

＊

單延龍