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黑龙江省森林火险等级及天气形势预报方法研究

刘星光  
【摘要】:森林在国民经济中占有重要地位。然而,随着全球性气候变暖,频繁发生的森林火灾给森林资源造成巨大损失。森林火灾多发生在干燥、气温有较大波动的春秋季节,森林火灾的发生发展与前期气候背景、当时气象条件有极大关系。因此,开展林火预报,并不断研究新方法、提高准确率,对指导本地森林防火具有重要的参考意义。森林火险等级是森林火灾发生的可能性和蔓延容易程度的一种度量。森林火险等级预报是充分考虑当日气象要素及三天内累积效果变化的一种林火气象预报方法。尽管它在业务应用中效果很好,但由于订正因子的存在,对在发生在干旱背景下干冷锋过境造成的雷击火和林火大面积蔓延预报偏差较大。为此,本人对1980年以来的特大森林火灾、雷击火进行天气形势分类,并首次提出结合使用森林火险等级预报和天气形势分类法进行特大森林火灾、雷击火预报,突破了前人重视林火发生危险等级趋势预测,轻视林火易发时间段、易发地点预报的研究思路,该研究结论对提高林火预报具有实际意义。 本文采用天气学和气候学分析、诊断计算等方法,重点在两方面做了研究工作。第一,介绍了林火预报的一些基本原理,根据对黑龙江省1980-2010年逐年林火资料、1961-2006年春季森林防火期的森林火险等级资料的统计分析,总结了黑龙江省林火在1994-2006年高发的特点与高火险日数的年代际变化、高火险初日明显提前的特点相一致,大兴安岭、黑河春防期提前、高火险期延长、发生特大森林火灾的次数呈增多趋势。此基础上,着重对发生在1980-2005年高森林火险背景下的特大森林火灾进行天气学分类,共分为四类八型:大陆高压暖脊类(强暖脊型、贝湖低槽冷锋型)、低涡类(东北低涡型、低涡后期控制型)、西北气流控制类(贝湖冷高脊前西北气流型、贝湖暖高脊前西北气流型、槽脊移动型)、阻塞高压控制类(贝湖阻塞高压型)。第二,研究由雷暴引起的雷击火的年代际变化特点、时空分布特点,根据雷击火发生日数与高森林火险日数之间不相关森林火险等级预报对雷击火预报准确率为57.7%的分析结论,提出结合使用天气形势分类法和森林火险等级预报法预报雷击火的思路,并进而总结了易发雷击火的天气型。通过个例检验证明,特大森林火灾和雷击火都发生在高森林火险等级的背景下。特大森林火灾发生前期的天气形势符合四类八型的分类,较其更为关注当日变化的雷击火的天气形势分类法,可以较好的预测雷击火的发生时间、易发区域。主要研究结论如下: (1)黑龙江省所发生的4805次森林(草原)火灾,从过火面积来看,九十年代远小于八十年代初期;从发生频次上看,有两个多发期和两个少发期;从林火发生的时段来看,10:00—14:00时最容易发生火灾,14:00—18:00时较容易发生火灾,18:00—21:00及7:00—10:00能发生火灾,21:00—7:00时很少发生火灾。 (2)特大森林火灾年代际变化具有明显的集中期,火灾地点主要集中在大、小兴安岭,发生的季节主要是在春季。 (3)森林火险气象等级(FFDR)是森林中与气象条件密切相关的可燃物潜在火险程度的评价指标,采用五级划分标准,其中4、5为高火险等级。多因子森林火险气象等级预报方法是黑龙江省气象台业务运行使用的林火预报方法之一。由其计算出的大、小兴安岭的逐年高火险日数与逐年森林火灾发生次数之间的相关系数0.6。 (4)建立在49次特大森林火灾天气库基础上的高火险天气形势分类法,按照500hPa高空温压场特征为分为4类8型。着火前期,主要林火集中区极少是单一高空形势,绝大多数出现几种形势的调整或兼具。当一种高火险天气形势持续多日时,发生特大森林火灾的几率呈上升趋势。 (5)雷击火是危险的自然火源。其逐年变化很大,主要发生在春末至夏季,日变化特点明;空间分布特点明显,集中出现在大兴安岭、黑河北部和黑河东南部、伊春地区的山地。以大兴安岭为例,其逐年雷击火日数与高森林火险等级日数没有好的相关性。这一方面是资料的原因,另一方面是多因子森林火险等级预报方法没有预报雷击火的能力。在185个雷击火天气个例库基础上,用天气形势分类法仍可将其分为四类八型。 (6)经检验,综合使用多因子森林火险等级预报方法和天气形势分类法可以较好地预报特大森林火灾和雷击火灾,达到了提高林火预报准确率的目的。


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