陜西省林火特征及與關(guān)鍵氣候因子的關(guān)系*

沈姣姣，宋　鴻，曹慧萍，曹　岳

(1.陜西省氣象服務(wù)中心，陜西 西安 710014；2.陜西省森林防火指揮部辦公室，陜西 西安 710082)

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陜西省林火特征及與關(guān)鍵氣候因子的關(guān)系*

沈姣姣1，宋鴻1，曹慧萍1，曹岳2

(1.陜西省氣象服務(wù)中心，陜西 西安 710014；2.陜西省森林防火指揮部辦公室，陜西 西安 710082)

摘要:采用趨勢分析法和相關(guān)分析法，選擇年均濕潤系數(shù)、年均風(fēng)速、年均氣溫日較差作為氣象指標(biāo)，火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積作為火災(zāi)指標(biāo)，對1954-2013年陜西省、陜北、關(guān)中和陜南不同地區(qū)的氣象因子與森林火災(zāi)之間的關(guān)系進(jìn)行研究，為氣候變暖背景下林火防治提供理論依據(jù)。結(jié)果如下：陜西省森林火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積與時(shí)間序列呈反曲線式下降，1950年代至1960年代前期陜西森林火災(zāi)頻發(fā)，1990年代后火災(zāi)減少并趨于穩(wěn)定。陜西林火每個(gè)月都有發(fā)生，89.3%的受害森林面積集中在1-5月，每天的10-12時(shí)和13-16時(shí)是火險(xiǎn)高發(fā)時(shí)段，且火災(zāi)等級較高。陜西省火災(zāi)分布具有明顯的地域特征。年均濕潤系數(shù)和年均氣溫日較差表現(xiàn)出下降趨勢，年均風(fēng)速在21世紀(jì)以來逐漸加大。氣候因子對森林火災(zāi)的影響具有地域性和滯后性，年均濕潤系數(shù)、年均風(fēng)速和年均氣溫日較差均對當(dāng)年森林火災(zāi)表現(xiàn)出正相關(guān)。目前陜西林火逐漸減少并趨于穩(wěn)定，氣候變化背景下，未來森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步加劇。

關(guān)鍵詞:林火特征；氣候因子；滯后性；火災(zāi)頻次；受害森林面積

在森林面臨的諸多災(zāi)害中，以森林火災(zāi)對森林資源的危害最大，全世界每年發(fā)生森林火災(zāi)幾十萬次，受災(zāi)面積達(dá)幾百萬公頃，約占森林總面積的0.1%，我國平均每年由森林火災(zāi)造成的森林受害率達(dá)0.83%[1-2]。森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展與氣候因子有著密切的關(guān)系，在氣候變暖背景下，高溫干旱、大風(fēng)天氣頻發(fā)，輻射增強(qiáng)，蒸發(fā)量大，極端氣候事件頻率增大、強(qiáng)度增加，這些都會(huì)導(dǎo)致林火機(jī)率和強(qiáng)度增大；另外，氣候變化會(huì)引起森林植被類型、可燃物載量及干濕程度的變化，從而影響林火行為和火災(zāi)的危害程度[3]。目前氣候變化已經(jīng)對我國森林植被的分布、面積、結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)力等產(chǎn)生了很大影響[4]。濕度(降雨量)、溫度、風(fēng)速等與林火的發(fā)生和蔓延有直接的關(guān)系[5-6]，不同地區(qū)森林火災(zāi)的發(fā)生都有各自的主導(dǎo)氣象因子，在某些年份森林火災(zāi)的發(fā)生可能是由于極端氣候?qū)е耓7-8]。近年來，極端氣象事件已對森林產(chǎn)生了不利影響[9]，2005年江西持續(xù)干旱，對新造林成活率以及森林火災(zāi)影響很大；2008 年初發(fā)生在我國南方的雨雪冰凍災(zāi)害，導(dǎo)致林木大批折斷，地表可燃物猛增，對森林生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性影響。

在氣候變暖的背景下，全球很多林區(qū)的林火動(dòng)態(tài)已發(fā)生了明顯變化，目前主要的研究方向包括林火頻率、林火行為(蔓延速度、火強(qiáng)度和火烈度等)、受害森林面積、林火周期、火險(xiǎn)期(始終日和火險(xiǎn)期長度)等方面。Girardin 等對加拿大安大略省北方林[10]、Pausas對地中海盆地伊比利亞半島森林[11]的研究中都得出了近些年來林火頻率增加的結(jié)論。Florent 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化導(dǎo)致2 次連續(xù)火災(zāi)之間的間隔期縮短，灌木林間隔期從20 年縮減至16 年，林地則從72 年縮減至62 年。田曉瑞等[13]研究發(fā)現(xiàn)，1950-2000年中國森林火災(zāi)受害森林面積總體上呈下降趨勢，1976-1995年受害森林面積迅速減少，1995年以后受害森林面積基本控制在比較低的水平，年際間變化不大。隨著氣候變暖，年際間降水量波動(dòng)性增大，春夏季最小相對濕度明顯下降，內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)森林火險(xiǎn)季節(jié)長度在20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)增長趨勢，火險(xiǎn)季節(jié)由南向北逐漸遷移[14]。在氣候變暖的背景下，大興安嶺林區(qū)夏季高溫少雨，干雷暴極易引燃雷擊火，1999 年以來雷擊火源特別是夏季雷擊火源引起的森林火災(zāi)呈增多趨勢[15]。也有學(xué)者研究El Nino和La Nina對森林火災(zāi)的影響[16-19]。

陜西地形復(fù)雜，森林資源豐富，森林火災(zāi)頻發(fā)，本文通過近60年氣候變化規(guī)律和森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律的研究，分析陜西省各地區(qū)森林火災(zāi)的特點(diǎn)，及與關(guān)鍵氣候因子的關(guān)系，探索在氣候變暖的背景下，氣候因子對當(dāng)?shù)厣只馂?zāi)的影響機(jī)理，為科學(xué)防范森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展，最大限度地減少森林損失提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況

陜西省地處我國西北內(nèi)陸的中緯度地區(qū)，地處105°29′~111°15′E和31°42′~39°35′N之間，全省地域南北長、東西窄，南北長約880 km，東西寬約160~490 km，可分為陜北黃土高原、關(guān)中平原和陜南秦巴山地地貌區(qū)。陜北黃土高原海拔800~1 300 m，約占全省總面積的45%，地理上包括榆林和延安。關(guān)中平原西起寶雞，東至潼關(guān)，平均海拔520 m，面積約占全省土地總面積的19%，地理上包括寶雞、咸陽、銅川、西安和渭南。 陜南秦巴山地包括秦嶺、巴山和漢江谷地，約占全省土地總面積的36%，地理上包括漢中、安康和商洛。陜西屬大陸性季風(fēng)氣候，冬季受蒙古冷高壓控制，寒冷干燥，夏季受西太平副熱帶高壓和印度低壓影響，炎熱多雨，春秋為過渡季節(jié)，春暖干燥，秋涼濕潤，年平均氣溫7~16℃，年降水量320~ 1 258 mm。

陜西省森林火災(zāi)主要發(fā)生在冬春季節(jié)(12月至次年5月)，每年10月1日至次年5月1日為森林防火期。陜西省現(xiàn)有森林面積767.6萬hm2，森林覆蓋率37.3%，省內(nèi)森林主要分布在秦嶺、巴山、關(guān)山一帶，由于自然、社會(huì)、火源管理等方面的問題，森林火災(zāi)發(fā)生比較頻繁，火災(zāi)損失嚴(yán)重，森林防火工作十分艱巨。

2數(shù)據(jù)與方法

2.1數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)來源于陜西省氣象局資料檔案館，包括1954-2013年陜西省10個(gè)地市(榆林、延安、銅川、咸陽、寶雞、渭南、西安、漢中、安康和商洛)的逐日最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫、平均風(fēng)速、降水量、平均相對濕度，依據(jù)逐日氣象資料統(tǒng)計(jì)得到逐月和逐年的平均值。

森林火災(zāi)數(shù)據(jù)包括火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積，火災(zāi)數(shù)據(jù)來源于陜西省森林防火指揮部辦公室提供的1954-2013年陜西省森林火災(zāi)數(shù)據(jù)(1967-1972年無火災(zāi)數(shù)據(jù))、1990-2013年各市逐月森林火災(zāi)數(shù)據(jù)和2010-2013年各地區(qū)逐日森林火災(zāi)數(shù)據(jù)(包括起火時(shí)間、地點(diǎn)、火險(xiǎn)等級、過火面積、受災(zāi)面積、起火原因等)。森林火災(zāi)根據(jù)《全國森林防火條例》的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，即森林火警：受害森林面積不足l hm2或者其他林地起火的；一般森林火災(zāi)：受害森林面積在l hm2以上不足100 hm2的；重大森林火災(zāi)：受害森林面積在100 hm2以上不足1 000 hm2的；特大森林火災(zāi)：受害森林面積在1 000 hm2以上的。本研究中把重大森林火災(zāi)和特大森林火災(zāi)歸為較大森林火災(zāi)。

2.2火災(zāi)指標(biāo)與氣象因子的選取

與森林火災(zāi)發(fā)生有關(guān)的氣象約束條件是氣溫、空氣濕度、風(fēng)速和降水。本文選取年均濕潤系數(shù)、年均風(fēng)速、年均氣溫日較差3個(gè)因子作為氣象指標(biāo)；火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積作為火災(zāi)指標(biāo)。年均濕潤系數(shù)根據(jù)伊凡諾夫公式求得，公式如下：

(1)

(2)

Ei=0.0018(100-Ri)(25+Ti)2。

(3)

式中：D為年均濕潤系數(shù)；Di為第i月濕潤系數(shù)；Pi為第i月降水量(mm)；Ei為第i月潛在蒸發(fā)量(mm)；Ri為第i月平均相對濕度(%)；Ti為第i月平均氣溫(℃)。

2.3分析方法

2.3.1氣象數(shù)據(jù)分析

根據(jù)各氣象要素的逐日數(shù)據(jù)，計(jì)算得到陜西省、陜北、關(guān)中和陜南地區(qū)逐月和逐年的平均值。以時(shí)間為自變量，氣象要素為因變量，進(jìn)行線性方程擬合，根據(jù)方程系數(shù)的大小，判斷氣象要素變化趨勢的強(qiáng)弱。

y=a+bt 。

(4)

式中：y為氣象要素值；t為年份；a、b由最小二乘法決定，b表示氣象要素上升或下降的趨勢。

2.3.2火災(zāi)數(shù)據(jù)分析

以時(shí)間為自變量，森林火災(zāi)數(shù)據(jù)(包括火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積)為因變量，利用曲線函數(shù)對兩者的變化趨勢進(jìn)行擬合，研究森林火災(zāi)的時(shí)間變化規(guī)律。此過程在Origin軟件中進(jìn)行。

2.3.3森林火災(zāi)與氣候因子的相關(guān)性分析

運(yùn)用相關(guān)分析法對森林火災(zāi)與時(shí)間序列進(jìn)行互相關(guān)性分析，顯著性水平設(shè)定為0.05，找出與陜西省、陜北、關(guān)中和陜南各地區(qū)森林火災(zāi)顯著相關(guān)的氣候因子，判斷氣候因子是否對不同地區(qū)森林火災(zāi)影響具有滯后性并判斷其差異。此過程在SPSS軟件中進(jìn)行。

3結(jié)果與分析

3.1陜西省森林火災(zāi)時(shí)間演變特征

3.1.1森林火災(zāi)的年際變化特征

從圖1(a)可以看出，1954-2013年陜西省共發(fā)生11 396次火災(zāi)，火災(zāi)次數(shù)與時(shí)間序列呈現(xiàn)反曲線式下降。1950年代火災(zāi)發(fā)生次數(shù)較頻繁，且年際間差異顯著；1960年代后迅速減少，1978年(508次)和1987年(736次)出現(xiàn)異常高值；1989年后火災(zāi)次數(shù)顯著減少并趨于穩(wěn)定，1989-2013年平均為72次/年。

從圖1(b)可以看出，1954-2013年陜西省森林火災(zāi)面積為109 132.98hm2，年均2 098.7hm2/年，火災(zāi)面積與時(shí)間序列呈現(xiàn)反曲線式下降。年受害森林面積與年火災(zāi)次數(shù)有較強(qiáng)的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.77。1950年代中期至1960年代前期，森林受災(zāi)面積相對較廣，可能與在此期間森林火災(zāi)頻發(fā)有關(guān)(1954-1963年年均火災(zāi)次數(shù)為667.2次/年)。1970年代中期后，森林火災(zāi)面積出現(xiàn)減少趨勢，但在 1978年(8 800hm2)、1980年(4 733hm2)和1987年(3 980hm2)出現(xiàn)異常高值；1989年后火災(zāi)面積顯著減少且趨于穩(wěn)定，1989-2013年平均為338.9hm2/年。

圖1　陜西省森林火災(zāi)的年際變化

整體看來，近60年來陜西省森林火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積呈下降趨勢，1950年代至1960年代前期火災(zāi)發(fā)生頻繁，受災(zāi)面積較廣；1990年代后森林火災(zāi)顯著減少且基本趨于穩(wěn)定，受災(zāi)面積相應(yīng)也減少，這與全國森林火災(zāi)受害面積變化趨勢基本一致[13]。仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，陜西省發(fā)生火災(zāi)次數(shù)較多和受害森林面積較大的年份多集中在1955年，1957年，1978年和1987年，這與全國森林火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積出現(xiàn)高值的時(shí)間段恰好吻合[8]。究其原因，可能與這幾年氣候異常干旱少雨，氣溫偏高有關(guān)。

3.1.2森林火災(zāi)的年內(nèi)分布特征

通過對陜西省火災(zāi)樣本數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)(圖2)，陜西省林火在每個(gè)月都有發(fā)生，其中12月至次年5月是火災(zāi)發(fā)生高峰期，火災(zāi)次數(shù)呈現(xiàn)直線式增長，平均每月可增加77次，89.3%的受害森林面積集中在1-5月。4月份為每年火災(zāi)發(fā)生頻率最高的時(shí)期，平均為468次/月；自6月份開始火災(zāi)逐漸少發(fā)，7-11月火災(zāi)發(fā)生明顯減少，只是偶有發(fā)生，相應(yīng)地，受害森林面積也逐漸減少。

分析陜西省森林火災(zāi)年內(nèi)分布差異較大的原因可能有以下幾個(gè)方面，大氣環(huán)流規(guī)律性波動(dòng)引起的，12月至次年2月是陜西的冬季，多寒潮大風(fēng)天氣，盛行干燥強(qiáng)盛的偏北風(fēng)，空氣干燥使樹木和地表物含水量降低，一旦星火燎原，風(fēng)助火勢，火借風(fēng)威，往往造成嚴(yán)重的森林火災(zāi)。5月份進(jìn)入夏季，陜西盛行暖濕的西南氣流，雨水增多，樹木返青，植株含水量增加，地表物濕度增加，森林火災(zāi)發(fā)生幾率減少，即使發(fā)生，如果撲救及時(shí)，火勢也容易控制。人類活動(dòng)直接影響森林火災(zāi)發(fā)生的幾率。12月至次年3月為冬春季節(jié)，天寒地凍，林區(qū)幾乎不會(huì)受到人為干擾作用；4月份天氣逐漸暖和，積雪融化，萬物吐新，踏青休閑活動(dòng)增多，加上清明節(jié)前后(4月上旬)進(jìn)山祭祀活動(dòng)較多，4月份成為一年中森林火災(zāi)高發(fā)時(shí)段。綜合氣候和人為兩方面的因素及陜西多年森林火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律，認(rèn)為1-5月是陜西森林火災(zāi)的高發(fā)期，應(yīng)加強(qiáng)森林防火工作。

圖2　陜西省森林火災(zāi)的年內(nèi)分布

3.1.3森林火災(zāi)的日分布特征

統(tǒng)計(jì)2010-2013年陜西省共426個(gè)火災(zāi)數(shù)據(jù)樣本，發(fā)現(xiàn)10-12時(shí)和13-16時(shí)是一天中森林火險(xiǎn)高發(fā)時(shí)段(圖3)，其中13-16時(shí)時(shí)段內(nèi)共發(fā)生火災(zāi)221次，約占火災(zāi)總頻次的51.9%；10-12時(shí)共發(fā)生103次，約占火災(zāi)總頻次的24.2%；其余時(shí)段內(nèi)發(fā)生火災(zāi)102次，約占火災(zāi)總頻次的23.9%。相對而言，07-09時(shí)和21-06時(shí)為一天中森林火險(xiǎn)少發(fā)時(shí)段，可能與該時(shí)段內(nèi)太陽輻射弱、空氣濕度小和人為活動(dòng)對森林干擾較少有關(guān)。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，10-12時(shí)和13-16時(shí)時(shí)段內(nèi)不僅森林火災(zāi)頻發(fā)，而且火災(zāi)等級較高(圖3)。10-12時(shí)和13-16時(shí)時(shí)段內(nèi)發(fā)生的較大森林火災(zāi)占到火災(zāi)總頻次的74.3%，13-16時(shí)時(shí)段內(nèi)較大森林火災(zāi)占到43.9%。遵循“日出而作，日落而息”的規(guī)律，人類多選擇在太陽升起后活動(dòng)，加上中午前后太陽輻射強(qiáng)烈，氣溫回升快，空氣濕度小，稍有火苗就可引發(fā)火勢蔓延，所以中午前后(10-12時(shí)和13-16時(shí))森林火災(zāi)不僅頻發(fā)而且火勢大，是一天中森林防火的關(guān)鍵時(shí)段。

圖3　陜西省森林火災(zāi)頻次的日分布圖

3.1.4森林火災(zāi)的地區(qū)特征

1990-2013年陜西省共發(fā)生森林火災(zāi)1 671次，受害森林面積9 475.5 hm2。陜南地區(qū)(包括漢中、安康和商洛)達(dá)767次，累計(jì)占陜西省森林火災(zāi)總次數(shù)的45.9%，受害森林面積占該時(shí)段內(nèi)陜西省受害森林面積的41.8%，可見陜南地區(qū)尤其是中東部的安康和商洛地區(qū)，是陜西森林火災(zāi)較嚴(yán)重的地區(qū)(圖4)。該地森林火災(zāi)頻發(fā)的原因可能有以下兩個(gè)方面：一是與陜南特殊的地理位置有關(guān)。陜南地處秦嶺腹地，樹林品種繁多，植被密度大，目前已打造出“四季皆景”的旅游文化，春季爬山踏青、夏季避暑納涼，秋季賞滿山紅葉，冬季秦嶺踏雪，秦嶺一帶儼然已成為周邊人民休閑的后花園。隨著近年旅游人數(shù)增多，人為活動(dòng)對森林原始植被造成了干擾，野炊、吸煙、祭祀等活動(dòng)大大增加了森林火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面原因可能在于，陜西省現(xiàn)有的原始森林多集中在秦嶺、巴山等高寒偏遠(yuǎn)山區(qū)，人少、交通不便，林火管理較弱，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，撲救不及時(shí)容易釀成森林大火。

圖4　陜西省森林火災(zāi)的地區(qū)分布

陜北地區(qū)(包括榆林和延安)森林火災(zāi)次數(shù)達(dá)332次，受害森林面積達(dá)2 746.2 hm2，約占該時(shí)段內(nèi)全省受害森林面積的29.0%，該地區(qū)森林火災(zāi)次數(shù)相對較少，但是受害森林面積比例相對較高，可能因?yàn)殛儽钡貐^(qū)雨水稀少、氣候干燥，加上近些年退耕還林政策的落實(shí)，林草覆蓋面積迅速增加，稍有火源極易引發(fā)火勢大規(guī)模蔓延。

相對而言，關(guān)中地區(qū)(包括銅川、西安、咸陽、寶雞和渭南)為陜西省森林火災(zāi)少發(fā)地區(qū)，1990-2013年關(guān)中地區(qū)共發(fā)生森林火災(zāi)572次，受害森林面積為2 768.44 hm2。分析該地區(qū)森林火災(zāi)相對較少的原因與關(guān)中地區(qū)原始森林面積較少，火災(zāi)撲救及時(shí)有關(guān)；尤其是中東部的咸陽和渭南是關(guān)中甚至陜西省森林火災(zāi)少發(fā)地區(qū)。

3.2陜西省主要?dú)夂蛞蜃优c森林火災(zāi)的關(guān)系

3.2.1濕潤系數(shù)的變化

濕潤系數(shù)直接反映一個(gè)地區(qū)氣候的干濕狀況，也可間接反映森林的火險(xiǎn)程度。濕潤系數(shù)越大，氣候越濕潤，森林火險(xiǎn)程度越低；反之，氣候就越干燥，森林火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)性越大[20]。

從圖5(a)可以看出，陜南地區(qū)濕潤系數(shù)最大，多年平均值為0.92；其次為關(guān)中，為0.67；陜北地區(qū)最小，為0.43，陜西省濕潤系數(shù)為0.70，介于關(guān)中和陜南之間。由圖可以看出，陜西及各地區(qū)年均濕潤系數(shù)變化同步，總體均呈下降趨勢；不同地區(qū)年均濕潤系數(shù)下降趨勢各異，陜北和關(guān)中下降趨勢較一致，每10年濕潤系數(shù)下降0.03；陜南和全省年濕潤系數(shù)下降趨勢較陜北和關(guān)中略弱，每10年濕潤系數(shù)下降0.02。整體來看，陜西省及各地氣候均有變干的趨勢，未來森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步加劇。

3.2.2風(fēng)速的變化

風(fēng)對森林火災(zāi)的發(fā)生和蔓延起著重要的作用，風(fēng)能加速水分蒸發(fā)，促進(jìn)森林地被物干燥，并對火災(zāi)起著加氧和加速火勢蔓延，散播著火點(diǎn)的作用[21]。

圖5　陜西各地區(qū)關(guān)鍵氣候因子年際變化趨勢

從圖5(b)可以看出，陜西各地區(qū)風(fēng)速變化較一致，陜西、陜北和關(guān)中地區(qū)風(fēng)速在1950-1960年代較大，1960年代末期至1970年代初逐漸減緩，1970 年代至1980年代下降趨勢較明顯，1990年代為風(fēng)速較緩時(shí)期，2002年后各地區(qū)風(fēng)速再次加大。就地區(qū)而言，陜北地區(qū)風(fēng)速最大，年均為2.0 m/s；其次為關(guān)中，為1.8 m/s；陜南地區(qū)最小，為1.6 m/s，陜西省年均風(fēng)速為1.8 m/s，介于陜北和關(guān)中之間。整體來看，陜西省及各地風(fēng)速在21世紀(jì)以來均有加大的趨勢，未來森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)有可能進(jìn)一步加劇。

圖6　陜西省不同地區(qū)森林火災(zāi)與關(guān)鍵氣候因子的相關(guān)性分析(D：年均濕潤系數(shù)；W：年均風(fēng)速；T：年均氣溫日較差；D1、W1、T1：陜西；D2、W2、T2：陜北；D3、W3、T3：關(guān)中；D4、W4、T4：陜南；橫線為相關(guān)系數(shù)在a=0.05水平上的顯著性檢驗(yàn))

3.2.3氣溫日較差的變化

日較差的大小反映了一個(gè)地區(qū)的氣候特點(diǎn)，日較差越大，大陸性氣候越強(qiáng)，氣候越干燥，晴天日較差較大，陰天日較差較小。一般來說，一天中日較差越大，氣候越干燥，森林火災(zāi)可能性增加[3]。

從圖5(c)可以看出，陜北地區(qū)氣溫日較差較大，年均為13.3 ℃；其次是陜西省和關(guān)中地區(qū)，分別為10.7 ℃和10.4 ℃；陜南地區(qū)氣溫日較差最小，為9.4 ℃。從年際間變化趨勢來看，陜北地區(qū)氣溫日較差下降較明顯，傾向率為-0.2 ℃/10 a；關(guān)中、陜南和陜西全省氣溫日較差在年際間均有微弱的下降趨勢，但下降趨勢并不顯著。整體來看，陜西及各地年均氣溫日較差有強(qiáng)度不一的下降趨勢，森林火險(xiǎn)有可能會(huì)出現(xiàn)微弱的下降。

3.3關(guān)鍵氣候因子對陜西森林火災(zāi)影響的滯后性

氣候因子對森林火災(zāi)發(fā)生的影響存在滯后性，森林火災(zāi)的發(fā)生與前期的氣象條件密切相關(guān)[11]。對陜西省、陜北、關(guān)中和陜南地區(qū)森林火災(zāi)與同期氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，探究氣候因子對各地區(qū)森林火災(zāi)的影響。

從圖6可以發(fā)現(xiàn)，年均濕潤系數(shù)和年均氣溫日較差與陜西省森林受害面積呈正相關(guān)，年均濕潤系數(shù)的滯后期為1~3年，年均氣溫日較差滯后期為0年，即濕潤系數(shù)對森林火災(zāi)存在較明顯的滯后性，而年均氣溫日較差僅對當(dāng)年的森林火災(zāi)影響較顯著；年均風(fēng)速對森林受害面積影響不顯著。

年均濕潤系數(shù)和年均氣溫日較差與陜北地區(qū)森林受害面積呈正相關(guān)，年均氣溫日較差不僅影響當(dāng)年森林火災(zāi)，而且可影響隨后年份內(nèi)森林火災(zāi)的發(fā)生，滯后期為1~2年。年均濕潤系數(shù)和年均風(fēng)速對陜北地區(qū)森林火災(zāi)影響的滯后性不顯著。

年均濕潤系數(shù)、年均風(fēng)速和年均氣溫日較差與關(guān)中地區(qū)森林火災(zāi)關(guān)系不顯著，年均氣溫日較差對森林受害面積呈正相關(guān)。

年均氣溫日較差與陜南地區(qū)森林火災(zāi)呈正相關(guān)，滯后期為0~2年；年均風(fēng)速與未來兩年內(nèi)森林火災(zāi)呈正相關(guān)，但是相關(guān)性并未達(dá)到顯著性水平；年均濕潤系數(shù)與陜南地區(qū)森林火災(zāi)的相關(guān)性不顯著。

4結(jié)論與討論

陜西省林火具有明顯的年際特征。陜西省森林火災(zāi)次數(shù)和受害森林面積與時(shí)間序列呈現(xiàn)反曲線式下降，1950年代至1960年代前期火災(zāi)發(fā)生頻繁，1990年代后森林火災(zāi)顯著減少且基本趨于穩(wěn)定，可能與社會(huì)防火意識增強(qiáng)和控火能力提高有關(guān)；受害森林面積與火災(zāi)次數(shù)有較強(qiáng)的相關(guān)性。森林火災(zāi)的年際變化不僅與植被、地形地貌有關(guān)，還與大氣環(huán)流的氣候變化有關(guān)，雨水多的年份，空氣濕度大，火險(xiǎn)等級低，森林火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)就少，受害森林面積就少；反之，干旱的年份，雨水少，則容易發(fā)生較大的火災(zāi)。

陜西省林火具有明顯的時(shí)段性。陜西省林火每個(gè)月都有發(fā)生，1-5月是森林火災(zāi)高發(fā)期，4月份為每年火災(zāi)發(fā)生頻率最高的時(shí)期；6月份開始火災(zāi)逐漸少發(fā)，7-11月火災(zāi)明顯減少，受害森林面積也逐漸減少。每天10-12時(shí)和13-16時(shí)是一天中森林火險(xiǎn)高發(fā)時(shí)段，該時(shí)段內(nèi)火災(zāi)次數(shù)和較大火災(zāi)次數(shù)分別占到火災(zāi)總頻次和較大火災(zāi)頻次的76.1%和74.3%。

陜西省林火具有明顯的地域性。就各項(xiàng)火災(zāi)指標(biāo)來判斷，陜南地區(qū)森林火災(zāi)次數(shù)最多，受害森林面積最廣，其次為陜北，關(guān)中地區(qū)森林火災(zāi)相對少發(fā)。這可能與森林地域性、林木特征、氣候特征等綜合因素有關(guān)。

氣候因子對陜西省林火的影響具有滯后性。年均濕潤系數(shù)、年均風(fēng)速和年均氣溫日較差均對當(dāng)年森林火災(zāi)表現(xiàn)出正相關(guān)。年森林受害面積不僅受當(dāng)年氣溫日較差的影響，還受前1~2年氣溫日較差的影響，原因是氣溫日較差主要反映了氣候的干燥度，前1~2年的氣候干燥狀況可以間接影響地表物的干濕程度來影響森林火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展。年濕潤系數(shù)影響當(dāng)年和隨后1~2年內(nèi)森林火災(zāi)的發(fā)生，這是因?yàn)殛兾魇〉纳只馂?zāi)多發(fā)生在空氣干燥的冬春季節(jié)，受前一年降雨量影響較大，而濕潤系數(shù)的大小取決于降雨量的影響。

本研究中陜西省森林受害區(qū)域僅以陜北、關(guān)中和陜南進(jìn)行傳統(tǒng)分區(qū)，進(jìn)一步研究應(yīng)考慮植被生態(tài)、樹種等因素。由于氣候條件異常，往往在非防火期內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，陜西省內(nèi)一年四季每個(gè)月內(nèi)都有火災(zāi)發(fā)生，加上在氣候變暖的背景下，林區(qū)內(nèi)樹木物候期也會(huì)相應(yīng)調(diào)整，所以目前的森林防火期應(yīng)在綜合考慮物種、氣候、物候等因素的基礎(chǔ)上重新界定。

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Characteristic of Forest Fires and the Relationship between Forest Fires and Key Climate Factors in Shaanxi Province

Shen Jiaojiao1, Song Hong1, Cao Huiping1and Cao Yue2

(1.ShaanxiMeteorologicalServiceCenter,Xi’an710014,China;2.OfficeofForestFireCommandinShaanxiProvince,Xi’an710082,China)

Abstract:In order to study the characteristic of forest fires and the relationship between forest fires and the key climate factors, and provide theoretical basis for forest fire prevention under the background of climate warming, trend analysis and correlation analysis are used in the study, annual mean moisture coefficient, annual mean wind speed, and annual mean daily temperature range are analyzed as meteorological index, the number of forest fires and the forest fire-burnt area are analyzed as forest fire index. The relationship between forest fires and the key climate factors are studied from 1954 to 2013 in Shaanxi, the northern part of Shaanxi, the central region of Shaanxi, and the southern part of Shaanxi. The results show that, the number of forest fires and the forest fire-burnt area decreased in inverse curve way with the time series. Forest fires occurred frequently in the 1950s to the early 1960s, reduced and stabilized since the 1990s. There were forest fires in every month, and 89.3% of the forest fire-burnt area occurred in January, February, March, April and May. Most of the forest fires especially the bigger fires happened at 10-12 am and 13-16 pm in every day. Forest fires appeared apparent geographical features in Shaanxi province. Annual mean moisture coefficient and annual mean daily temperature range showed a downward trend, while annual mean wind speed increased since the beginning of the 21th century. Impact of climate factors on forest fires performed regional and lagging features. Annual mean moisture coefficient, annual mean wind speed, and annual mean daily temperature range all showed positive correlation to forest fires in the same year. Now forest fires in Shaanxi reduced and stabilized at a low level, the risk of forest fire will aggravate in the future under the background of climate warming.

Key words:characteristic of forest fires; climate factors; lagging features; the number of forest fires; forest fire-burnt area

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.02.020

中圖分類號：X43；S762.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-811X(2016)02-0099-07

作者簡介：沈姣姣(1986-)，女，山西運(yùn)城人，碩士，工程師，主要從事應(yīng)用氣象和公共氣象服務(wù)研究. E-mail：053431211@163.com

基金項(xiàng)目：陜西省氣象局2014年度研究型業(yè)務(wù)重點(diǎn)科研項(xiàng)目“森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)應(yīng)用研究”(2014Z-2)；陜西省氣象服務(wù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)類課題(2014-3)

*收稿日期：2015-07-03修回日期：2015-10-26

沈姣姣，宋鴻，曹慧萍，等. 陜西省林火特征及與關(guān)鍵氣候因子的關(guān)系[J].災(zāi)害學(xué), 2016,31(2):99-105.[ Shen Jiaojiao, Song Hong, Cao Huiping,et al. Characteristic of Forest Fires and the Relationship between Forest Fires and Key Climate Factors in Shaanxi Province[J].Journal of Catastrophology, 2016,31(2)：99-105.]