2001-2010年呼倫貝爾草原火災空間分布

徐英睿

(長春師范大學城市與環(huán)境科學學院，吉林長春 130032)

2001-2010年呼倫貝爾草原火災空間分布

徐英睿

(長春師范大學城市與環(huán)境科學學院，吉林長春 130032)

草原火災空間分布研究對草原火災發(fā)生預測、控制火災具有重要的意義。運用樣方分析與標準差橢圓相結(jié)合的點模式方法對2001-2010年呼倫貝爾草原火點分布特征進行分析。研究結(jié)果表明：火點總體呈現(xiàn)聚集分布，其中春季火點分布范圍較廣，沿東北—西南走向，秋季火點呈西北—東南走向，主要分布于大興安嶺西南部農(nóng)牧交錯帶區(qū)域。

草原火災；空間分布；點模式

呼倫貝爾草原是我國重要的天然草場之一，也是重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地。草原火災對牧業(yè)生產(chǎn)危害巨大，嚴重威脅草原區(qū)的生態(tài)安全，直接影響整個牧區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，甚至影響整個國家的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。隨著空間統(tǒng)計學的發(fā)展，國內(nèi)外許多學者將火災發(fā)生的空間特征視為空間點進程，采用火災發(fā)生的空間位置坐標或計算火燒面積的質(zhì)心等參數(shù)分析火災發(fā)生的空間分布類型和探測高火點風險區(qū)域[1-2]。以上研究多應用于林火研究，針對草原火災時空格局的研究較少[3]。本研究運用樣方分析方法和標準差橢圓方法對呼倫貝爾草原火點空間分布進行研究，探索草原火災發(fā)生的空間分布特征。

1 研究區(qū)概況

呼倫貝爾草原位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，面積約為2.53×105km2，地處115°28′～126°06′E，47°11′～53°16′N。研究區(qū)中部為大興安嶺山脈，海拔由中部向東西兩側(cè)減少。行政范圍包括13個旗市，氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂颍呵锔稍镲L大，春季的3～6月和秋季的9～11月是火災高發(fā)月份[4]。草原區(qū)的主要植被為貝加爾針茅、羊草和線葉菊等。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)搜集與處理

本研究中采用的火點數(shù)據(jù)來源于MODIS動態(tài)火產(chǎn)品數(shù)據(jù)MCD14ML[5]，空間分辨率為1km，內(nèi)容包括過火點的經(jīng)緯度坐標、過火時間、衛(wèi)星類型等。運用FSR方法對該產(chǎn)品進行預處理，選取同一場火中編號最早的火點作為起火點數(shù)據(jù)[6]。

2.2 樣方分析方法

樣方分析通過觀測每個樣方內(nèi)點的數(shù)量變化來研究點的分布特征，將點的分布密度與隨機模式分布密度進行比較，判斷觀測點分布與隨機模式相比，是聚集還是分散[7]。泊松過程能夠較好地生成點模式的隨機過程，適用于生成計數(shù)數(shù)據(jù)或頻數(shù)分布，本研究將觀測到的點分布與泊松分布生成的隨機點分布進行比較：由于泊松過程的隨機點分布方差-均值比率為1，如果觀測模式的方差-均值比率大于1，則表明所觀測到的模式更加接近于聚集模式，如果觀測模式的方差-均值比率小于1，則表明所觀測到的模式更加接近于分散模式，如果觀測模式與隨機模式不存在顯著差異，那么其方差-均值比率將接近于泊松分布中方差-均值比率的理論值1。

根據(jù)Greig-Smith等的研究[8]，樣方的最優(yōu)尺寸可按公式(1)計算：

(1)

由于許多不可控因素的存在，即使觀測模式是由隨機過程生成的，其方差-均值比率的觀測值在大部分情況下也可能不等于理論值1，因此需要進行統(tǒng)計檢驗。零假設認為方差-均值比率的觀測值與期望值1不存在顯著性差異，計算t統(tǒng)計量公式如下：

(2)

2.3 標準差橢圓分析方法

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

3 研究結(jié)果與分析

3.1 呼倫貝爾草原火點樣方分析結(jié)果

通過計算觀測模式的方差-均值比率，得出呼倫貝爾草原火點觀測分布的均值λ=1.79，觀測分布的方差σ2=5.92。觀測模式的方差均值比為3.31>1，因此火點更接近聚集分布。樣方分析如表1所示。樣方數(shù)量遠大于30個，因此t統(tǒng)計量服從標準正態(tài)分布，在α=0.05的顯著水平下的臨界值為1.96，觀測模式方差-均值比率的t統(tǒng)計量為t(df=581)=39.37>>1.96，由此可以拒絕零假設，認為該地區(qū)火點分布模式與隨機模式之間確實存在差異，火點分布接近于聚集模式。

表1 呼倫貝爾草原火點方差-均值比計算

3.2 呼倫貝爾草原春季、秋季火點分布結(jié)果

從兩個標準差橢圓分析結(jié)果可以看出，春季火點和秋季火點分布都具有向心性，但是存在明顯差異(表2，圖1)。春季火點標準差橢圓面積大于秋季，說明春季火點分布較廣，秋季火點分布較為集中。春季火點主要分布在研究區(qū)東南部沿東北—西南走向，而秋季火點沿西北—東南走向分布，主要分布在大興安嶺西側(cè)農(nóng)牧交錯帶附近。

表2 呼倫貝爾草原火點標準差橢圓分析結(jié)果

圖1 呼倫貝爾草原春季、秋季火點標準差橢圓分析結(jié)果

4 結(jié)論與討論

本研究應用點模式分析方法對呼倫貝爾草原火點分布格局進行分析，結(jié)果表明在大的時空尺度上，呼倫貝爾草原火災的發(fā)生具有一定的聚集性特征。春季氣候干旱少雨多大風天氣，枯草在積雪融化后裸露在地表，因此火點數(shù)量較多且分布較廣[4]。秋季植被干枯，可燃物含水量降低，火點主要集中于大興安嶺西側(cè)農(nóng)牧交錯帶附近，這與秋季該地區(qū)人類活動頻繁有著密切的聯(lián)系[3]。在春、秋防火期內(nèi)，防火部門可以對該季節(jié)對應重點區(qū)域加強監(jiān)督、管理。

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SpatialDistributionofGlasslandFireinHulunbuirDuring2001-2010

XU Ying-rui

(College of Urban and Environmental Sciences, Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

The study of spatial distribution of glassland fire is important for predicting the fire occurrence and fire control process. A basic approach of point pattern analysis, including quadrats and standard deviational ellipse was carried out to investigate the spatial distribution of glassland fires in Hulunbuir during 2001-2010. The results showed that fire locations were spatially clustered. Compared to autumn, fires in spring were widely distributed, and exhibited slightly from the northeast to southwest. Fires in autumn build up the northwest to southeast trend, and were mainly located in area of pastoralism and agriculture.

glassland fire;spatial distritution;point pattern analysis

S812.5

A

2095-7602(2017)10-0077-04

2017-06-10

長春師范大學自然科學基金項目“大興安嶺野火空間異質(zhì)性形成機理研究”(長師大自科合字[2014]第003號)。

徐英睿(1985- )，男，講師，博士研究生，從事地理系統(tǒng)建模與應用研究。