森林可燃物含水率研究進展

李胤德，崔曉，文鵬，嚴家喜

（1.南京森林警察學院森林消防系，江蘇南京210023；2.江蘇省森林防火預警中心，江蘇 南京 210036；3.中興通訊股份有限公司固網南京設計開發(fā)部，江蘇 南京 210012；4.金光集團廣西金欽州豐產林有限公司，廣西 欽州 535000）

森林可燃物含水率研究進展

李胤德1，崔曉2，文鵬3，嚴家喜4

（1.南京森林警察學院森林消防系，江蘇南京210023；2.江蘇省森林防火預警中心，江蘇 南京 210036；3.中興通訊股份有限公司固網南京設計開發(fā)部，江蘇 南京 210012；4.金光集團廣西金欽州豐產林有限公司，廣西 欽州 535000）

森林可燃物含水率是決定林火是否能夠發(fā)生以及火勢蔓延速度的最基本指標，在林火預測預報中被廣泛應用。介紹了森林可燃物含水率在林火監(jiān)測中的應用及其與氣象要素、火險等級之間的關系，并對國內外幾種主要的森林可燃物含水率研究方法進行了綜述。

森林可燃物；含水率；氣象要素；火險等級

1 森林可燃物含水率在林火監(jiān)測中的應用

森林可燃物是林火發(fā)生的三大要素之一，也是森林燃燒的物質基礎。森林中所有的有機物質都是森林可燃物，最常見的有枯枝落葉、樹干、樹根、樹枝、林地草類、樹葉、苔蘚，還有不常見的森林可燃物有腐殖質、泥炭、地衣等。森林可燃物種類比較復雜，按照森林可燃物含水率變化的性質，可將森林可燃物劃分為兩大類，分別是活可燃物和死可燃物；按易森林可燃物燃程度可分為三大類，分別是易燃可燃物、燃燒緩慢可燃物和難燃可燃物。森林中可燃物的含水率可決定林火的火勢蔓延速度和林火是否能夠發(fā)生。隨著社會各界對林火造成的危害越來越重視，現階段對森林地被可燃物含水率的研究必不可少。

2 森林可燃物含水率的研究方法

至今，國內外對直接測量森林地被可燃物含水率的技術和方法上還比較欠缺，有較多值得研究的方面。現階段針對森林地被可燃物含水率的研究有4種方法，分別是遙感估測法、氣象要素回歸法、平衡含水率法和過程模型法。其中在預測含水率時能夠較好的運用的是前3種方法。由于過程模型法完全基于物理描述，目前過程模型法運用到的比較少。

2.1遙感估測法

預報因子通常來自于氣象臺數據，范圍太大，不能如實反映林內小尺度空間的實際氣象條件，而人工測量相關研究數據，耗費太大，加之數據時效性不強，搜集到的結果實用性和可行性不高。隨著遙感技術的出現，研究者開始采用遙感估測的方法來反演含水率。遙感技術應用于森林防火是在20世紀20年代，起初是利用遙感技術編制森林分布圖、區(qū)劃可燃物類型和火情監(jiān)控等[1]，之后各國在陸地衛(wèi)星的發(fā)射領域以及計算機技術領域迅猛發(fā)展，遙感技術得到了質的飛躍，人們利用衛(wèi)星直接探測植被含水率的設想變成可能?？扇嘉锖疇顩r之所以利用遙感技術，是因為一般情況下，植被覆蓋率很高的地區(qū)，傳感器接收到的光譜信息大部分來源于可燃物，因此可燃物含水狀況可以從光學傳感器接收到的信號中得到。目前，便攜式的光譜輻射儀可以在野外或是實驗室等小尺度的區(qū)域進行植被含水率的測定，而衛(wèi)星多光譜傳感器則可以對大尺度區(qū)域的植被含水率進行探測[2]。國內外目前已經發(fā)展出很多利用遙感技術測定可燃物含水率的方法，目前主要采用的方法有光譜反射率反演方法、光譜水分指數法、輻射傳輸模型方法。

2.2平衡含水率法

平衡含水率是在恒定的溫度和濕度的環(huán)境下，在不設定時間的情況下長時間的放置，直至可燃物達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時外界環(huán)境與可燃物體內水氣壓不再發(fā)生水汽交換，水分的凈變化能夠達到零，這個時候的含水率為平衡含水率。通常，在一定的環(huán)境下，可燃物的平衡含水率在失水與吸水過程中有差異，失水過程的平衡含水率比吸水過程高出2%～3%[3]。通過對平衡含水率進行建立模型研究的方法我們稱為平衡含水率法。

2.3氣象要素回歸法

森林可燃物由活可燃物與死可燃物組成，其中死可燃物的含水率受氣象因素影響很大，而活可燃物相對很小。因此氣象要素回歸測量方法主要針對的是死的森林可燃物。許多學者將可燃物含水率與某個氣象因子建立聯系，單獨分析與某個氣象因子二者的關系。不考慮前期氣象因子在不同的條件下對可燃物含水率變化的影響以及可燃物含水率變化的聯合及滯后作用。在這種情況下得出的數據容易出現與實際不符的情況[4]，故對研究的本質也失去了意義。

3 森林可燃物含水率與氣象要素的關系

在實際測量過程中發(fā)現氣象因子對地被可燃物含水率的影響較大。地被可燃物的含水率與風速和溫度的關系為：隨著風速的增大、溫度的升高而減少；地被可燃物的含水率與降水量和相對濕度的關系為：隨著降水量的增多、相對濕度的增大而增加。

不同時間對地被可燃物含水率的因子影響也有所差異。風速和氣溫兩個氣象因子總體趨勢看來對可燃物的含水率起著負作用。但是連續(xù)無降雨日、相對濕度和降雨量的多少始終對可燃物含水率造成影響。相對濕度和降雨量對可燃物含水率起正作用，而連續(xù)無降雨日數起負作用[5]。

4 森林可燃物含水率與火險等級的關系

4.1基于可燃物含水率的森林火險等級的劃分方法

國內學者根據森林可燃物不同時期的含水率不同，將火險等級劃分為5級[6]，詳見表1。

表1 森林可燃物含水率與森林火險關系

4.2基于可燃物含水率的火險等級預報方法

從人類開始意識到林火預測預報的必要性而開始進行林火預測預報已有80年以上的時間，世界各國對林火預測預報的重視程度也在逐漸加大，所以在林火預測預報的技術方面每個國家都發(fā)展得很快[7]。而我國開始在林火等級預測預報方面制作和發(fā)布是在20世紀80年代后，至今氣象臺普遍使用的方法有6種，分別是：①直接利用數值預報方法預測林火等級；②統(tǒng)計數據并建立氣象因子與可燃物含水率關系的方程式；③通過可燃物的含水量與林火指數關系的對照預測預報林火等級；④利用前期氣候變化特征預測預報林火等級；⑤建立林火與地面和天氣形勢的模型預測預報林火等級；⑥利用數值預報產品T213預測預報林火等級。從現在的林火指標系統(tǒng)的構建來看，對采樣時的氣象因子影響考慮多些，而采樣前期的氣象因子的變化對可燃物含水率的影響考慮欠佳，特別是應該更多地考慮降水量的變化。因為降水量的變化對可燃物含水率的變化有很大的影響，因此在做防火期火險頻發(fā)趨勢預報時，要分析前期（上一年秋季和今年冬季）的降水量變化，同時考慮大氣環(huán)流變化特征，才能更準確的預報[8]。

[1]張歡.基于Super Map的森林火災監(jiān)測系統(tǒng)的實現[J].森林工程,2011,27(5)∶50-53.

[2]李昱燁.森林可燃物含水率模型的研究[R].哈爾濱∶東北林業(yè)大學,2010.

[3]曹宇,陳輝,歐陽華,等.基于多項植被指數的景觀生態(tài)類型遙感解譯與分類—以額濟納天然綠洲景觀為例[J].自然資源學報,2006,21(3)∶481-488.

[4]王得詳,徐釗,張景群,等.細小可燃物含水率預測與氣象因子關系的研究[J].西北林學院學報,1996,11(1)∶35-39.

[5]張大明,楊雨春,張維勝,等.可燃物含水率與氣象因子相關關系預測模型的研究[J].吉林林業(yè)科技,2010,39 (3)∶27-30,39.

[6]魏麗萍,鄒林紅,韓艷英.色季拉山地被可燃物含水率與火險等級劃分[J].湖北農業(yè)科學,2012,51(16)∶3472-3474.

[7]舒立福,田曉瑞,寇曉軍.林火研究綜述(I)[J].世界林業(yè)研究,2003,16(3)∶37-40.

[8]胡曉徑,王盛坤.森林火險等級氣象指標系統(tǒng)的構建與預報方法研究綜述[J].林業(yè)科技情報,2010,42(4)∶27-31.

（責任編輯：韓煥金）

S762.1

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2015-09-11

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