小金縣冬春森林草原火險(xiǎn)與干旱氣象條件的關(guān)系分析

陳奎東 周小平 代永

摘要 本文根據(jù)小金縣2000—2020年氣溫、降水、空氣濕度等氣象資料，分析得出這些氣象要素在有利氣象條件的配合下，可使得森林可燃物含水量偏低，易發(fā)生森林火災(zāi)，并提出森林火災(zāi)產(chǎn)生發(fā)展的機(jī)理和要素關(guān)系特征規(guī)律。

關(guān)鍵詞 森林草原火險(xiǎn);干旱氣象條件;關(guān)系分析

中圖分類號(hào)：S716 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）04–0076–02

森林草原火災(zāi)是威脅地球生態(tài)的主要災(zāi)害之一，不僅會(huì)破壞林中植被覆蓋度和碳元素的儲(chǔ)備量，改變大氣成分，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致林中植被結(jié)構(gòu)和生物物種的改變，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人類的身體健康和生命安全產(chǎn)生不良影響。有研究證明，在地形地貌因素影響下，森林草原火災(zāi)的發(fā)生概率和氣象要素密不可分。高溫天氣的持續(xù)、降水在一定時(shí)期內(nèi)偏少、空氣濕度小等，均為森林草原火災(zāi)發(fā)生的有利氣象條件，并且風(fēng)速和風(fēng)向則對(duì)火災(zāi)的蔓延速度和傳播方向有重要影響。一般來說，森林火險(xiǎn)氣象指數(shù)（等級(jí)）越高，表示發(fā)生火災(zāi)的可能性就越大，火災(zāi)越易蔓延，火情也越難以控制?？蓪㈩A(yù)報(bào)時(shí)間長(zhǎng)短不同的森林火險(xiǎn)指數(shù)（等級(jí)）分為短期預(yù)報(bào)（3 d以內(nèi)）、中期預(yù)報(bào)（3～10 d）或者長(zhǎng)期（10 d以上）預(yù)報(bào)。

1 小金縣自然生態(tài)環(huán)境分析

小金縣位于四川西北部，地形狹長(zhǎng)，境內(nèi)多山，是川西高原主體部分之一，地處邛崍山脈高山地貌區(qū)西側(cè)，地勢(shì)由東北向西南傾斜，為典型高山峽谷地形。一般高山脊達(dá)4 500 m。河谷地區(qū)多在3 000 m以下，垂直距離約1 500～2 500 m，地貌從低海拔至高海拔依次展現(xiàn)為河谷地貌區(qū)、山坡草地、高山草甸、高山雪峰。山坡林地多為灌叢或森林，高山草甸分布于海拔4 000～6 000 m區(qū)域。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，受地形影響，天氣復(fù)雜多變，災(zāi)害性天氣出現(xiàn)可能性大。小金縣牧區(qū)枯草期長(zhǎng)，草地分布成片集中且和森林混雜，易誘發(fā)火災(zāi)且大范圍蔓延。

2 小金縣氣象條件對(duì)森林火災(zāi)的影響

2.1 氣溫與森林草原火災(zāi)

氣溫的變化與火災(zāi)出現(xiàn)概率密切相關(guān)。冬春季節(jié)本地風(fēng)干物燥，溫度影響枯枝敗葉的可燃性，溫度越高，蒸發(fā)作用越強(qiáng)，樹木枝葉含水量降低，接近可燃點(diǎn)，日最高溫度一般是判斷本地出現(xiàn)森林火災(zāi)的主要指標(biāo)。一天內(nèi)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不一，中午氣溫高，相對(duì)濕度小，風(fēng)大，易出現(xiàn)火災(zāi)。早間晚間相對(duì)濕度大，風(fēng)小，不易出現(xiàn)火災(zāi)。冬季由于積雪和人類活動(dòng)減少，一般不會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)，但春季開始升溫時(shí)，容易出現(xiàn)火災(zāi)，尤其是當(dāng)該年度出現(xiàn)異常升溫現(xiàn)象時(shí)[1]。當(dāng)溫度在-10℃以下，基本無火災(zāi)出現(xiàn);當(dāng)溫度在-10℃～0℃時(shí)，可能發(fā)生火災(zāi);當(dāng)溫度在0℃～25℃時(shí)，火災(zāi)出現(xiàn)概率增大;當(dāng)溫度在25℃以上時(shí)，草木枝葉內(nèi)部含水量減小，燃燒概率增大。小金縣2000—2020年10月至次年5月平均氣溫總體呈下降趨勢(shì)（圖1），下降速率為0.8℃/10 a，其中最高氣溫在5月，最低氣溫出現(xiàn)在1月。這種氣溫變化現(xiàn)象說明小金縣森林草原植被水分蒸發(fā)量有所減少，冬季升溫趨勢(shì)不明顯。但由于小金縣冬春季節(jié)氣溫在0℃～10℃，理論上講最易出現(xiàn)森林草原火災(zāi)，并且成災(zāi)危害較大。

2.2 降水與森林草原火災(zāi)

降水是直接影響可燃物含水量的因素，尤其是死可燃物。降水量的多少與可燃物含水量呈正比關(guān)系，地表植被和附著物越潮濕則著火率越低。當(dāng)一地區(qū)年降水量>1 600 mm，或月降水量>100 mm則一般不會(huì)出現(xiàn)森林草原火災(zāi)，即使出現(xiàn)火勢(shì)也容易控制熄滅。在降水量相同情況下，細(xì)雨?duì)罱邓畬?duì)可燃物的影響最低，持續(xù)性降水比間歇性降水影響力大，降雪對(duì)可燃物濕度的影響比降雨大，霜、霧、露則基本無影響。小金縣近20年冬春降水量變化不明顯（圖2），以0.11 mm/10 a的速度增加。冬春降水量明顯時(shí)空分布不均，12月份降水最少，均值為0.6 mm，20年間有9個(gè)年份降水為0 mm，占比將近一半;1月次之，均值為0.7 mm，20年間有5個(gè)年份降水為0 mm，占比1/4。這表明雖然冬春總降水量在緩慢增加，但由于冬季干旱嚴(yán)重，本應(yīng)降雪對(duì)降低森林火災(zāi)影響力最大，但自2005年后，連年冬季降水量減少現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。11月至次年2月間各月降水量為0～5 mm，尤其利于林火的出現(xiàn)。一般情況下降水量大于5 mm時(shí)，對(duì)林火發(fā)展有一定抑制作用，當(dāng)降水量不足5 mm時(shí)，十分利于林火發(fā)生。自2月后降水量逐月增加，降水量白天最少月份為2月，晚上最少為12月。因受地形和高原熱力驅(qū)動(dòng)關(guān)系影響，加之地勢(shì)對(duì)不同方向氣流和水汽輸送的阻礙，小金縣降水量自南向北逐漸減少，西北部降水量偏低。該縣存在明顯的干季，即冬春季，加之冬季下墊面地被物增加，即便有小范圍降水其蒸發(fā)作用也很強(qiáng)，火災(zāi)出現(xiàn)幾率增加。

2.3 空氣濕度和森林草原火災(zāi)的關(guān)系

空氣濕度越低越容易誘發(fā)森林火災(zāi)。一般一天之中上午11：00～12：00，空氣濕度接近最低時(shí)段時(shí)，溫度較高。午后14：00由于白天太陽(yáng)輻射強(qiáng)度提高，空氣飽和水汽壓隨溫度升高而逐級(jí)增加，土壤和可燃物含水量的蒸發(fā)強(qiáng)度與飽和水氣壓增加幅度小。相較而言，10月至次年2月的空氣濕度處于中間水平，2月后空氣濕度逐漸降低，至5月一般達(dá)到最低，這是季節(jié)和氣象因子相互作用的結(jié)果。此外，林火出現(xiàn)前2～3 d的空氣濕度對(duì)林火的發(fā)生也有重要影響，空氣濕度越低，越利于當(dāng)天林火的出現(xiàn)。當(dāng)空氣濕度高于75%，則出現(xiàn)林火的概率在5%以下;當(dāng)空氣濕度在55%～75%范圍內(nèi)則出現(xiàn)林火的概率上升至10%～40%;當(dāng)空氣濕度在30%～55%時(shí)，出現(xiàn)林火的概率為40%～50%范圍內(nèi);當(dāng)空氣濕度在30%以下時(shí)，則出現(xiàn)林火的概率為50%左右，容易出現(xiàn)特大火災(zāi)。一般而言，小金縣林火出現(xiàn)前2～3 d內(nèi)，空氣濕度在16%～46%，空氣處于極端干燥狀態(tài)。小金縣近20年10月至次年5月平均空氣濕度在40%～50%，屬于較容易出現(xiàn)林火的范圍[2]。

2.4 風(fēng)速和森林火災(zāi)的關(guān)系

風(fēng)能使得土壤和可燃物含水量下降，加速地表植被的蒸發(fā)速度，還能助長(zhǎng)火勢(shì)的蔓延。小金縣10月至次年5月間，以2月風(fēng)速最大，均值達(dá)到2.25 m/s，風(fēng)速均值自10月至12月逐步降低，1月至5月逐步增加。2000—2010年平均風(fēng)速明顯低于2011—2020年，這說明風(fēng)速在逐年增加，最高值出現(xiàn)在2014年，為2.46 m/s，最低值出現(xiàn)在2010年，為1 m/s。近20年來，該縣林區(qū)2/3以上的特大火災(zāi)發(fā)生在2—3月期間，4月大于5級(jí)風(fēng)的大風(fēng)日數(shù)在15 d以上。當(dāng)某時(shí)段風(fēng)速在3 m/s以上時(shí)，在風(fēng)和熱平流共同作用下，火災(zāi)面積擴(kuò)大，甚至將火種帶至較遠(yuǎn)地區(qū)，導(dǎo)致新的火災(zāi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

小金縣森林火災(zāi)多發(fā)生于冬春季節(jié)，特別是早春正值干旱季節(jié)，晴天多，日照時(shí)間長(zhǎng)，降水少，溫度適中特別適合林火的出現(xiàn)。由于氣象條件每年有變化所以火險(xiǎn)期的早晚和長(zhǎng)短也會(huì)有不同表現(xiàn)，當(dāng)冬季降雪量少且春季回溫快時(shí)，火險(xiǎn)期會(huì)提前。氣象部門需要在火險(xiǎn)期間，利用氣象因子數(shù)據(jù)為森林防火工作提供準(zhǔn)確的火險(xiǎn)預(yù)報(bào)，以制定有效防火方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 李思香.云南省金平縣森林火災(zāi)與氣象因素的關(guān)系[J].北京農(nóng)業(yè)，2015（5）：253-253.

[2] 劉刈，李強(qiáng)，劉德，等.重慶市森林火險(xiǎn)變化特征及氣象條件分析[J].干旱氣象，2014，32（5）：744-750，759.

責(zé)任編輯：黃艷飛