云南省林火時空分布特征分析

何雨芩，徐 虹，程晉昕

（云南省氣候中心，昆明 云南 650034）

云南省林火時空分布特征分析

何雨芩，徐 虹，程晉昕

（云南省氣候中心，昆明 云南 650034）

研究森林火災發(fā)生規(guī)律是森林火災預測預報的基礎，也是指導森林防火與補救工作的重要科學依據，具有重要的理論與現實意義。根據云南省1996—2013年的林火資料，利用地理信息系統(tǒng)等工具，對云南省林火時空動態(tài)和分布規(guī)律進行了研究。結果表明：（1）云南省森林火災主要發(fā)生在冬、春季，特別是12月—翌年5月，3月和4月的森林火災最為嚴重，森林火災以人為火源為主，所以相關部門應該加強宣傳教育活動以提高民眾的防火意識；（2）從行政區(qū)劃上看，森林火災主要發(fā)生在滇西北的迪慶南部、怒江大部、麗江、大理，滇西南的保山北部、德宏北部、普洱大部，滇中的玉溪西部、楚雄南部以及滇東北的曲靖北部和滇東南的文山北部；（3）從地形上看，森林火災高發(fā)區(qū)主要分布在海拔1 000～3 000 m之間，陽坡容易發(fā)生火災，且隨坡度增加，林火次數增加，當坡度＞20°后，林火次數隨坡度增加明顯減少。

林火；時空分布；GIS；云南省

森林在國民經濟中占有重要地位，而森林火災位居破壞森林的三大災害（林火、病害、蟲害）之首[1]。森林遭受火災后，需要很長的恢復時間，如果遭遇強度高、面積大的林火，甚至很難恢復原貌，還有可能成為荒草地。林火是一種非常復雜的自然現象，而且全球氣候的變暖、極端氣候事件的頻發(fā)，加快了林火發(fā)生頻率并導致重大火災發(fā)生的可能性增加[2]。研究林火的時空分布格局和發(fā)生規(guī)律，能為森林火災預防提供科學依據[3-5]。

目前，我國關于林火分布特征的研究主要集中在北方[6-8]，但由于南北地域差別，水熱條件差異大，森林植被各異，所以我國北方和南方林區(qū)的火災高發(fā)季節(jié)及其發(fā)生特征不盡相同[9]。云南是我國典型的高原季風氣候區(qū)，干濕季分明，森林火災主要發(fā)生在干季，雨季很少發(fā)生。本研究針對云南省林火發(fā)生規(guī)律及其時空分異進行研究，其結果既可為云南省的森林火險等級區(qū)劃和林火測報服務，又可為研究林火在生態(tài)系統(tǒng)和景觀中的作用提供必需的參數，對高效的林火撲救和預防管理具有重要的理論和現實意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南省地處于青藏高原和華南低地的過渡地帶，地勢高峻，起伏很大，地形地貌復雜，致使境內氣候類型多樣。云南是我國重點林區(qū)，森林資源極其豐富，“十二五”以來，云南省林地面積增加到375萬hm2，森林覆蓋率達到55.7%[10]。與此同時，云南省也是森林火災多發(fā)的重點地區(qū)[11]。云南省主要優(yōu)勢樹種為云南松Pinus yunnanensis，約占云南省森林面積的70%[12]，其它優(yōu)勢樹種還有思茅松Pinus kesiyavar.langbianensis、華山松Pinus armandii、云杉Picea asperata、冷杉Abies fabri、鐵杉Tsuga chinensis、杉木Cunninghamia lanceolata以及棟類和硬闊類樹種等。除滇西南系闊葉林為主外，全省大部地區(qū)主要優(yōu)勢樹種是針葉林。這些針葉純林均屬易燃樹種，近年人工種植的基地用材林、飛播林、長江防護林多是松、杉和桉樹林，也是易燃樹種。由于可燃、易燃樹種占優(yōu)勢，森林防火工作十分艱巨。云南省由于地形地勢、氣候環(huán)境、森林分布和生產生活用火的多樣性、復雜性，構成了森林防火的特殊性，其難度很大。

云南森林防火工作具有五個特點：一是保護對象多，重點保護對象更多；二是冬春干旱，防火期長，延續(xù)半年；三是林農、林牧、林村交錯，野外生產生活用火頻繁，火源管理難度大；四是防火面廣，127個縣除兩個城區(qū)外，縣縣有林，鄉(xiāng)鄉(xiāng)有山，無防火縣與非防火縣之分；五是云南與緬、老、越三國相接壤，國境線長達4 060 km，邊境林區(qū)進口火災多。

1.2 研究數據與方法

收集整理1996—2013年云南省森林火災統(tǒng)計數據（來源于云南省森林防火指揮部），包括林火發(fā)生時間、撲滅時間、行政地點（縣、鄉(xiāng)、村）、火災發(fā)生原因、過火面積、過火有林地面積等因子；云南省1∶25萬基礎地理數據、行政區(qū)劃、DEM數據。

運用統(tǒng)計分析方法和地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS 空間分析方法對研究區(qū)域內森林火災發(fā)生的時空分布規(guī)律進行研究。利用DEM數據，提取出全省高程、坡度和坡向數據，結合1996—2013年間發(fā)生的林火次數、火場面積進行統(tǒng)計分析，以得到林火在不同地形條件下的分布特征。

1.3 云南省林火的主要原因

1996—2013年云南省發(fā)生森林火災7 350起，其中特別重大森林火災6起，重大森林火災11起，較大森林火災3 387起，一般森林火災3 946起。查明原因的共6 347起：其中，雷擊火12起，意外失火44起，過界火129起，電線變壓器短路引起電火170起，人為原因引起5 992起，占已查明火因的90%以上（見圖1）。其中，燒荒等農事用火2 771起，占人為原因的46%；吸煙、祭祀等野外用火1 778起，占30%；玩火、縱火和生活生產用火分別占11%、6%和6%?？梢娹r林交錯地帶，森林防火期護林防火工作與農耕、生產用火有著矛盾沖突，極易引發(fā)森林火災。另外，春節(jié)、清明等傳統(tǒng)節(jié)日，入山人員增加，野外吸煙、祭祀等活動也成為引起森林火災的另一個重要原因。

2 云南省林火時空分布特征

2.1 云南省林火的時間分布特征

2.1.1 季節(jié)變化

圖1 1996—2013年云南省森林火災起因Fig.1 The causes of forest fires from 1996 to 2013 in Yunnan province

圖2為1996—2013年各月森林火災發(fā)生次數直方圖。由圖2可見：云南省森林火災的發(fā)生主要集中在3月、4月，分別發(fā)生了2 283起和2 332起，占全年森林火災的30%和31%；其次為2月，共發(fā)生1 482起，占全年森林火災的20%；第三為5月，共發(fā)生825起，占全年森林火災的11%；第四為1月，共發(fā)生476起，占全年森林火災的6%。森林火災的發(fā)生與降雨、蒸發(fā)、氣溫等氣象要素及人類活動關系密切。冬春季的2—4月，蒸發(fā)量增加，氣溫逐漸回升，森林可燃物比較干燥，遇到火源極易燃燒；加之春節(jié)、清明燃放煙花爆竹和掃墓，以及燒荒等農事活動增加，致使該時段為森林火災的高發(fā)期。

2.1.2 防火期內林火始發(fā)期與結束期

將防火期內最早發(fā)生林火的日期定義為林火始發(fā)期，防火期內最晚出現林火的日期為林火結束期。近18 a來全省各縣防火期內的林火初始期和結束期平均值分布如圖3所示。全省大部分地區(qū)林火始發(fā)期為2月中旬至2月下旬，北部地區(qū)出現林火時間較早，逐漸從北向南推遲，其中怒江、迪慶、麗江林火最早，一般為2月上旬至中旬；西雙版納、臨滄、普洱出現林火時間最晚，一般為3月上旬。

圖2 1996—2013年云南省各月森林火災發(fā)生次數Fig.2 The frequency histogram of forest fire for month from 1996 to 2013 in Yunnan province

圖3 1996—2013年云南省林火始發(fā)期與結束期分布Fig.3 The distribution of forest fire starting and ending period from 1996 to 2013 in Yunnan province

全省大部分地區(qū)林火結束期為4月上旬至4月中旬。林火結束期受雨季開始期早晚的影響，各州市也有所不同。西北部和南部邊緣地區(qū)林火結束時間較早，中部地區(qū)林火結束時間較晚。怒江北部、迪慶西部、昭通東部、文山東南部、紅河南部和西雙版納東部結束時間最早，一般為3月下旬至4月中旬；麗江東部、昆明南部、普洱北部林火結束時間最晚，一般為4月下旬。結合林火始發(fā)期和結束期，可知滇西北大部發(fā)生林火時間段主要為2月上旬—4月中旬；滇西南中部、南部以及滇中地區(qū)一般在3月上旬—4月下旬。綜上，全省林火高發(fā)時期集中在2—4月。

2.2 云南省林火的空間分布特征

2.2.1 行政區(qū)劃分布特征

近18 a來，各縣均有森林火災發(fā)生，寧蒗發(fā)生林火最多，為290起；綏江最少，為6起。香格里拉火場面積最大，為9 825.0 hm2；大關最小，為32.8 hm2。平均各縣發(fā)生林火率為3.2 次/a，火場面積為81.0 hm2/a。由此可見，云南省森林防火面廣，任務艱巨，無防火縣與非防火縣之分。分縣市統(tǒng)計18 a來平均每年林火發(fā)生次數和火場面積，經過kring插值后結果如圖4所示。

總體來看，近18 a來平均每年發(fā)生4次以上林火的地區(qū)主要為滇西北的迪慶南部、怒江大部以及麗江、大理西部和北部，滇西南的保山北部、德宏大部、普洱大部，滇中的玉溪西部、楚雄南部以及滇東北的曲靖北部和滇東南的文山北部；平均每年火場面積較大的地區(qū)也多分布在滇西北大部、滇東南北部和南部以及滇中南部。麗江北部、迪慶南部以及怒江大部平均每年林火次數較多而且火場面積較大。森林火災少發(fā)區(qū)域主要集中在滇東北的昭通北部、滇中的昆明南部和滇東南的文山南部、紅河南部以及滇西南的西雙版納東部；火場面積較小的地區(qū)多分布于昭通北部。

圖4 1996—2013年云南省年均林火發(fā)生次數(a)和火場面積(b)空間分布Fig.4 The spatial distribution of forest fire occurrence and fire area from 1996 to 2013 in Yunnan province

圖5為云南省16個州市林火發(fā)生次數和林地受害率（即火場面積/有林地總面積）統(tǒng)計圖，其中林地受害率即轄區(qū)內因遭受火災而受害的森林面積占有林地總面積的千分比，以‰表示。由圖5可見，林地受害率最高的是玉溪，其次為怒江和昆明，受害率均在10‰以上，林火次數多且火場面積大的普洱、麗江和曲靖林地受害率卻并沒有很高，這主要是由于植被類型的不同，導致易燃程度不同造成的。

玉溪和昆明均分布有面積較大的以云南松為代表的暖性針葉林和以華山松為代表的溫涼性針葉林，極易燃燒，且林下雜草灌木叢生，細小可燃物多，一旦發(fā)生森林火災，植被燃燒強度大，蔓延速度快，容易造成較大損失；怒江主要分布有云杉、冷杉、落葉松Larix gmelinii、高山松Pinus densata等寒溫帶針葉林，其易燃程度也相對較高，加之此區(qū)山高、谷深、坡度大，交通、通信極為不便，若發(fā)生林火，撲救難度極大，所以林地受害率較高。

圖5 1996—2013年云南省各州市林火發(fā)生次數和林地受害率統(tǒng)計Fig. 5 The statistical graphs of forest fire occurrence and woodland victimization rates from 1996 to 2013 in Yunnan province

普洱中部以北地區(qū)分布有大面積的以思茅松為主的暖熱性針葉林，林木及各種植物生長旺盛，屬易燃樹種；滇東北的昭通和曲靖南部主要分布有灌木林和以槭樹（槭樹科 Aceraceae）和青岡Cyclobalanopsis glauca為代表的闊葉林，其可燃性相對較低，并且林地覆蓋面積小，因此林火次數少，火場面積小，林地受害率低，而曲靖北部分布有以華山松和云南松為代表的針葉林，極易燃燒，使該地區(qū)林火發(fā)生概率增加；麗江以云南松、地盤松Pygmyyunnanensisvar.pygmaea、灌木為主要組成樹種，林木集中連片，密度大，森林可燃物較易燃，蔓延較快，林地受害率在16州市里居中。

滇西北高海拔地區(qū)多分布著以云冷杉林為代表的寒溫性針葉林，怒江西部邊緣一帶還分布有以青岡為代表的暖性闊葉林，這些樹種的易燃程度相較暖性針葉林低，在海拔高且人口密度小的地區(qū)，人為干擾因素相對較小，林內濕度較大，林火燃燒速度較為緩慢。西雙版納、紅河南部、文山南部，冬春氣溫較高且多霧、霾，以熱帶季雨林、半常綠季雨林以及山地雨林和橡膠林等經濟林為主，林內濕度大，即使發(fā)生林火，蔓延速度也比較慢。昭通北部冬半年多雨寡照，因此也不易發(fā)生林火。

2.2.2 林火隨海拔高度的分布特征

林火發(fā)生次數與海拔高度的關系如圖6所示，可見在不同海拔高度的林火發(fā)生次數呈正態(tài)分布，高海拔和低海拔區(qū)域的林火發(fā)生相對較少，林火高發(fā)區(qū)主要分布在海拔1 000～3 000 m之間的區(qū)域。這是因為云南省海拔＜1 000的地區(qū)，多屬熱帶、亞熱帶氣候，主要樹種為闊葉林，雨量充沛，林火不易發(fā)生。海拔高度1 000～3 000 m之間的區(qū)域，則多為針葉林或針闊混交林，人口密集、活動頻繁，林火多發(fā)；＞3 000 m的高海拔地區(qū)，人類活動減少，氣溫低，林火隨海拔高度的增加明顯減少。

2.2.3 林火隨坡度、坡向的分布特征

圖6 不同海拔高度林火頻次Fig.6 The fire frequency histogram of different elevation

根據Whittaker提出的坡向劃分梯度序列將坡向分為3段，以西南-南-西坡為陽坡，東南-東坡為半陰半陽坡，西北-北-東北坡為陰坡[13]，具體定義角度如表1所示。

表1 陰陽坡劃分標準Table 1 Classification criteria for sunny and shady slopes

由圖7可知，陽坡的林火發(fā)生次數占總次數的46%，半陰半陽坡占31%，陰坡占23%。由于陽坡接受到的太陽輻射能量多，使得林內溫度增加，濕度下降，同時植物水分蒸騰加快，含水率降低，因此陽坡更易造成森林火災；而在陰坡方向則相反。陽坡容易發(fā)生火災，且隨坡度增加，林火次數增加；但當坡度＞ 20°后，林火次數隨坡度增加明顯減少。

圖7 不同坡向、不同坡度林火頻次Fig. 7 The fire frequency histogram of different slope and aspect

3 結論與討論

本研究根據云南省1996—2013年18 a的林火資料，對引發(fā)森林火災的原因進行了統(tǒng)計，并利用地理信息系統(tǒng)等工具，對云南省林火時空動態(tài)和分布規(guī)律進行了研究，得出以下結論：

（1）引發(fā)云南省森林火災的主要原因是人為火源，必須加強宣傳教育以提高公眾的防火意識，嚴格控制和管理野外火源，規(guī)范生產、生活用火行為。

（2）云南省森林火災具有顯著的時間特征，大部分地區(qū)森林火災主要集中于3月和4月發(fā)生。其中北部地區(qū)出現林火時間較早，逐漸從北向南推遲。西北部和南部邊緣地區(qū)林火結束時間較早，南部和中部地區(qū)林火結束時間較晚。

（3）由于云南省地域廣闊，氣候多變，森林資源分散，同時人類活動復雜，火源管理難度大，造成各縣市林火分布存在較大差異。林火主要發(fā)生在滇西北的迪慶南部、怒江大部、麗江、大理，滇西南的保山北部、德宏北部、普洱大部，滇中的玉溪西部、楚雄南部以及滇東北的曲靖北部和滇東南的文山北部。林火高發(fā)區(qū)主要分布在海拔1 000～3 000 m之間，陽坡容易發(fā)生火災，且隨坡度增加，林火次數增加，當坡度＞20°后，林火次數隨坡度增加明顯減少。

按照林火時空分布特征，云南省森林防火期內不同時段重點防護區(qū)域不同，森林防火工作應該因地制宜，客觀分析，科學管理；對林火高發(fā)地區(qū)要重點防控，以減少林火發(fā)生次數、降低林火損失為主要工作目標，并在人力、物力、財力等方面要有所傾斜；對林火發(fā)生較少地區(qū)和省界周邊地區(qū)，應加強林火基礎管理，重點放在在對突發(fā)林火的控制上，避免高能量火的形成?？傊瑢α只鸬臅r空分布特征進行分析具有重要的現實意義，通過林火時空分析采用分區(qū)管理模式，對提高林火管理水平、節(jié)約防火資源都是十分有利的。

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Analysis of temporal and spatial distribution of forest fire in Yunnan province

HE Yuqin, XU Hong, CHENG Jinxin
(Yunnan Climate Center, Kunming 650034, Yunnan, China)

The research on the rules of forest fire is the basis of forest fire forecast, and the scientific basis for forest fire prevention and the remedial work. It has the important theoretical and practical significance. According to forest fire data from 1996 to 2013, fire space-time dynamic and distribution rule is studied by using tools such as GIS in Yunnan. The results shows that: ①Forest fire occurs mainly in winter and spring, especially from December to May (the following year). Forest fire is most severe in March and April. Artificial fire is the main cause of forest fire, so the relevant departments should strengthen publicity and education in order to improve the public consciousness of fire prevention. ②From the perspective of the spatial distribution, the fire occurred mainly in the following areas : south of Diqing, Nujiang,Lijiang, Dali, north of Baoshan, north of Dehong, Puer, west of Yuxi, south of Chuxiong, north of Qujing and north of Wenshan. ③From the perspective of the terrain, forest fires are mainly distributed in high-risk area between 1000-3000m above sea level. Sunny slope is easy to fire, and with the increase of slope, forest fire frequency increases, when the slope is greater than 20°, forest fire frequency dramatically reduce with the increase of slope.

forest fire; temporal and spatial distribution; GIS; Yunnan province

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.05.007 http: //qks.csuft.edu.cn

2016-06-30

公益性行業(yè)（氣象）科研專項“高時空分辨率的森林草原火險預報與災損評估關鍵技術”（GYHY201406034）；中國氣象局氣候變化專項（CCSF201508）

何雨芩，碩士，助理工程師；E-mail：xiaoqinzi_hyq@126.com

何雨芩，徐 虹，程晉昕.云南省林火時空分布特征分析[J].中南林業(yè)科技大學學報，2017, 37(5): 36-41.

S762

A

1673-923X(2017)05-0036-06

[本文編校：謝榮秀]