雷擊木的特征研究

杜 野

（內(nèi)蒙古北部原始林區(qū)森林公安局，內(nèi)蒙古 根河 022363）

雷擊木是森林公安在調(diào)查起火原因時(shí)認(rèn)定或排除雷擊火的重要物證之一，對于火因的鑒定有著至關(guān)重要的作用[1]。筆者以前對雷擊木的形成以及樣式?jīng)]有直觀認(rèn)識(shí)，對于雷擊火案件的現(xiàn)場勘驗(yàn)缺乏經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致在調(diào)查雷擊火案件時(shí)往往事倍功半。近年來，有意識(shí)地去收集歸納雷擊木的相關(guān)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場圖片，從而讓自己形成了對雷擊木的直觀認(rèn)識(shí)，提高了工作效率，為確定森林火災(zāi)性質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為，“做到心中有圖”，對查找雷擊木很重要。在此，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，向森林公安與森林防火戰(zhàn)線的同行們報(bào)告一些雷擊木的研究成果以供參觀。

1 雷擊木樹種與劈型的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)內(nèi)蒙古大興安嶺北部原始林區(qū)2008—2017年127起雷擊火的現(xiàn)場勘查經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資料，對雷擊木的樹種與劈型進(jìn)行收集、歸納和統(tǒng)計(jì)。結(jié)果如下：10年間內(nèi)蒙古大興安嶺北部原始林區(qū)發(fā)生雷擊火127起，燒毀森林面積7 588.4 hm2，雷擊點(diǎn)均位于海拔770～1 000 m，雷擊木為枯立木的占2.5%（其中落葉松占60%，樟子松占40%）；老齡木占13.3%（其中落葉松占35.1%，樟子松占53.2%，樺樹占11.7%）；病腐木占17.3%（其中落葉松占36%，樟子松占55%，樺樹占9%）；正常林木占66.9%（其中落葉松占22%，樟子松占66%，樺樹占12%）。樹木被雷擊的部位距離地面高度為1～7 m的占62.3%，其余的占37.7%。雷擊痕跡為螺旋線狀雷擊痕跡的占14.7%，豎立線狀雷擊痕跡的占29.6%；樹干折斷的占23.6%，樹干開裂的占19.6%，樹干折斷開裂的占12.5%。

上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說明，喬木類植物的雷擊概率高于灌木類植物和枯草，喬木類植物中針葉類樹木雷擊概率高于闊葉類樹木[2]。雷擊木中正常林木遭受雷擊概率遠(yuǎn)高于枯立木、病腐木和老齡木。從統(tǒng)計(jì)的雷擊木劈型來看，出現(xiàn)了螺旋線狀與豎立線狀雷擊痕跡，以及樹干或樹根斷裂、開裂的狀態(tài)。雷擊木一般不會(huì)形成火災(zāi)，只有少部分細(xì)小可燃物豐富的地段，被雷擊后會(huì)蔓延到林下形成持續(xù)燃燒[3]。另外，實(shí)地觀察到一般情況下被雷擊的樹木是一棵樹，但較少場合也會(huì)出現(xiàn)雷擊多棵樹的情況；雷擊從樹根部到樹頂部都有，以樹干部位遭雷擊居多[4]。根據(jù)這些認(rèn)識(shí)，我們在現(xiàn)場勘查時(shí)，就可以有針對性地進(jìn)行排查，有效提高工作效率。

2 雷擊樹木劈裂痕跡的成因與特點(diǎn)

落雷在能量釋放過程中產(chǎn)生數(shù)十萬甚至是數(shù)百萬的沖擊電壓。當(dāng)落雷接觸到樹木時(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)化成熱效應(yīng)、機(jī)械力效應(yīng)，并伴隨著一些物理變化或化學(xué)變化。這是判斷森林火災(zāi)是否由雷電引起的重要依據(jù)[1]。但是，由于不同的天氣情況、地勢條件等諸多因素，造成了雷擊木中雷擊點(diǎn)的位置不同，雷擊木的雷擊痕的形態(tài)更是千差萬別。有的雷擊痕十分明顯，有的卻相當(dāng)隱蔽。

雷擊木劈痕的形成，首先是由于雷擊帶來的熱效應(yīng)。雷擊點(diǎn)的發(fā)熱量約為500～200 000 MJ，可以使雷擊點(diǎn)位置的表面出現(xiàn)變色、燒焦甚至是融化的現(xiàn)象。然后，雷電流的高溫使它通過樹木時(shí)被擊物體內(nèi)部水分受熱急劇氣化，封閉于樹體內(nèi)的氣體劇烈膨脹，致使內(nèi)外壓差逐步變大，進(jìn)而在被擊物體內(nèi)部出現(xiàn)了強(qiáng)大的機(jī)械力，使樹木遭受破壞，甚至出現(xiàn)炸裂成碎片的情況[5]。

樹內(nèi)水分氣化膨脹，樹體內(nèi)壓力變大。為了平衡壓差，水汽沖破薄弱的部位，造成樹體相應(yīng)部位沿木紋方向的縱向劈裂。由于樹皮與木質(zhì)部之間的水分較其他樹體部位多，一旦雷擊樹木，含水量較大的樹皮就不容易引燃。因而，在雷擊火的現(xiàn)場，經(jīng)?？梢姳慌训袈涞臉涓珊蜆淦?。這其實(shí)也是判斷雷擊火的一項(xiàng)依據(jù)。

雷擊木的雷擊痕一般可分為：線性劈痕與非線性劈痕。其中螺旋線狀雷擊痕跡與豎立線狀雷擊痕跡為線性劈痕，樹干折斷、樹干開裂、樹干折斷開裂以及炸裂的痕跡為非線性劈痕。

2.1 線性痕跡

相較于非線性劈痕，線性痕跡更為隱蔽，疤痕不深，在勘察過程中常與樹縫相混淆。

圖1為白樺樹遭受雷擊所產(chǎn)生的線性雷擊痕。在樹皮完好時(shí)，雷擊痕跡被樹皮包裹，十分不明顯。為了方便觀察，我們扒開了這顆白樺樹雷擊痕附近的樹皮，暴露出雷擊痕?？梢郧宄乜吹?，從樹梢至樹根有一條直線型的雷擊線，雷擊線長6 m、寬1 cm，沿著木紋方向向下；樹中段韌皮部有炸裂痕跡。雷擊痕表面干燥、變色，但雷擊痕整體不深，未傷及木質(zhì)部。這就是比較標(biāo)準(zhǔn)的線性疤痕。在查找這種劈型的雷擊木時(shí)要十分仔細(xì)，對于可疑樹木與痕跡要反復(fù)觀察；在必要時(shí)，可以在不破壞現(xiàn)場的情況下，翻開少量樹皮借助燈光來觀察，看可疑痕跡是否干燥，新鮮。

2.1.1 豎立線痕跡

線性雷擊痕中的豎立線痕跡在現(xiàn)實(shí)案例中出現(xiàn)較多。豎立線痕跡的雷擊樹，一般都是正常林木，含水量豐富，樹體內(nèi)沒有死木質(zhì)。主干正直，枝杈均勻，無缺皮死皮。由于被擊樹的木質(zhì)細(xì)密結(jié)實(shí)，木紋筆直，所以雷擊時(shí)沿著木紋筆直向下形成豎立線痕跡。

圖2為落葉松遭受雷擊所產(chǎn)生的豎立線痕跡，該樹距離嶺頂40 m，屬正常林木，樹體健康，樹高13.4 m、胸徑43 cm。雷擊樹樹頭至地面約2 m處有一條不間斷的雷擊線，雷擊線寬1.8 cm。雷擊痕樹皮部分脫落，韌皮部有明顯雷擊線，但未傷到木質(zhì)部位。

圖3為圖2雷擊樹的下端雷擊痕，從圖3中可以看出，雷擊樹下端被火燒嚴(yán)重，樹皮碳化，但是雷擊線保存完好。這個(gè)案例以及過往的很多案例證實(shí)，火場的雷擊痕，在很大程度上是可以保存下來的，這給判斷火災(zāi)起因的勘查工作提供了便利。

圖1 線性雷擊痕

圖2 雷擊所產(chǎn)生的豎立線痕跡

圖3 雷擊樹的下端雷擊痕

2.1.2 螺旋線痕跡

在線性劈痕中還有一種比較特殊的劈痕，這就是螺旋線痕跡。它的形成比較特殊，雷擊點(diǎn)都在樹干的樹瘤、樹癤子等樹干凸出部位上。這樣的凸出部位的存在，改變了原有樹的木紋路，使其由直線變曲線。在雷擊時(shí)產(chǎn)生的高熱能遇水氣化產(chǎn)生的機(jī)械能，沿著樹木凸出部位的線路劈裂，就產(chǎn)生了雷擊樹的螺旋線痕跡。

圖4為落葉松遭受雷擊所產(chǎn)生的螺旋線痕跡。該樹距離嶺頂20 m，是老齡樹，樹高18 m、胸徑31 cm，樹體可見蟲洞、樹節(jié)子。雷擊樹樹干上部至地面高約4 m處，有一條不間斷的雷擊線，雷擊線寬2 cm，繞開樹癤子成曲線斜向下劈型。雷擊痕樹皮部分脫落，韌皮部有明顯雷擊線，且未傷到木質(zhì)部位。這是一例非典型的環(huán)狀疤痕，由于該樹干樹癤子不大，木紋路可繞開樹節(jié)子向下。如果樹干凸出部位較大，樹節(jié)子較多，可以看到典型的雷擊樹的螺旋線痕跡。

圖4 雷擊所產(chǎn)生的螺旋線痕跡

2.2 非線性劈痕

相較于線性劈痕，非線性劈痕更為明顯，劈痕很深，甚至是讓樹體的一些部位離斷，對林木傷害較大，在勘察過程中相對容易發(fā)現(xiàn)。

2.2.1 樹干折斷

在非線性雷擊痕中，樹干折斷的現(xiàn)象是很常見的。樹干折斷的雷擊樹可以出現(xiàn)在各類林木中。因?yàn)槔纂娏α看?，且雷擊部位含水量豐富，所以出現(xiàn)因機(jī)械能過大而致樹干被折斷的現(xiàn)象。

圖5為遭受雷擊后樹冠被劈斷的樟子松。該樹距離嶺頂20 m，是老齡樹，樹高20 m、胸徑70 cm，樹體粗壯健康，樹冠稀松。雷擊樹樹冠有明顯被雷擊劈斷痕跡，樹冠部分離斷，斷端平滑干燥，屬典型的雷擊樹干折斷。

在特殊情況下，在現(xiàn)場一顆被劈斷的樹干旁邊可見其他雷擊樹。

圖6為位于山嶺北坡，距離嶺頂30 m處的兩棵東西走向松樹被雷擊的現(xiàn)場圖。其中，東側(cè)雷擊樹樹高10 m、胸徑15 cm，樹頭被擊斷。東側(cè)雷擊樹的北側(cè)從擊斷處至樹根有一條直線型的雷擊線，該線長9 m、寬1.5 cm。圖7為西側(cè)雷擊樹，該樹高15 m、胸徑16 cm，樹的北側(cè)從樹梢至樹根有一條直線型的雷擊線，雷擊線長14 m、寬2 cm。該案例的成因?yàn)?，東側(cè)樹被雷擊斷，后雷又擊中西側(cè)的樹形成豎狀疤痕?？梢?，特殊情況下，一次雷擊可以形成兩棵甚至多棵雷擊樹。

圖5 雷擊后樹冠被劈斷的樟子松

圖6 松樹被雷擊的現(xiàn)場

圖7 直線型的雷擊線

2.2.2 樹干開裂及樹干折斷開裂

在非線性雷擊痕中，樹干開裂及樹干折斷開裂的現(xiàn)象同樣很常見。樹干開裂的雷擊樹，多出現(xiàn)在老樹與病樹上，樹體內(nèi)有死木質(zhì)，有空心積水。電擊釋放的熱量使水氣化，氣體劇烈膨脹，因而在被擊物體內(nèi)部出現(xiàn)了強(qiáng)大的機(jī)械力，使樹木出現(xiàn)樹干開裂及樹干折斷開裂。

圖8為落葉松被雷擊中，樹干折斷開裂。該樹位于緩坡距離嶺頂20 m。該樹是病腐樟子松，樹高11 m、胸徑67 cm，樹質(zhì)松散。雷擊樹從樹冠一直劈至樹根部，雷擊現(xiàn)象明顯；距根部3 m處離斷，斷端參差不齊并見有樹體碎片，斷端下緣樹干開裂至樹根部。此案例是典型的雷擊樹干折斷開裂案例。圖9可以看到劈開樹的斷面平滑，樹心部可見雷擊后的灼燒痕跡[6]。

圖8 落葉松被雷擊中樹干折斷開裂

圖9 樹心部雷擊后的灼燒痕跡

2.2.3 樹干炸裂

在非線性雷擊痕中樹干炸裂的現(xiàn)象出現(xiàn)較少，主要出現(xiàn)在老樹與病樹上。因這些樹體內(nèi)有大量死木質(zhì)，樹空心嚴(yán)重，空心內(nèi)存有大量的水，電擊熱量使水氣化，樹體內(nèi)壓力急劇增加，最終使樹體產(chǎn)生炸裂的現(xiàn)象。

圖10為樟子松被雷擊中樹干炸裂。該樹距離嶺頂26 m，樹高16 m、胸徑19 cm，且松樹從樹根被擊碎。雷擊樹東北側(cè)從樹頭至擊斷處有一條長10 m、寬1.5 cm的直線型雷擊線。該樹為病腐的老樹，樹體內(nèi)有大量死木質(zhì)，并有空心?？招膬?nèi)積水，水遇熱氣化膨脹，強(qiáng)大壓力使得樹體炸裂。該案例比較罕見，但是典型的樹干炸裂。

3 結(jié)語

以上是筆者通過圖片、數(shù)據(jù)以及相關(guān)描述對雷擊木的成因及相關(guān)特征進(jìn)行的總結(jié)。由于每次雷擊所涉及的具體環(huán)境和林木不同，會(huì)導(dǎo)致雷擊木之間的個(gè)體差異，需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，才能實(shí)現(xiàn)對森林防火工作的具體和有效指導(dǎo)。

[1]于乃順.森林雷擊火災(zāi)成因與現(xiàn)場勘查[J].森林公安，2007，（4）：11-12.

[2]舒立福，王明玉，田曉瑞，等.大興安嶺林區(qū)地下火形成火環(huán)境研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2003,（4）：62-67.

[3]舒立福，田曉瑞，徐忠忱.森林可燃物可持續(xù)管理技術(shù)理論與研究[J].火災(zāi)科學(xué)，1999,8（4）：18-24.

[4]舒立福，王明玉，李忠琦，等.我國大興安嶺呼中林區(qū)雷擊火發(fā)生火環(huán)境研究[J].林業(yè)科學(xué)，2003,11(6)，94-99

[5]劉國臻、龔家軍.雷擊點(diǎn)的鑒定方法探析[C]//湖北省氣象學(xué)會(huì).2007年湖北省氣象學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)暨全省青年氣象科技工作者學(xué)術(shù)交流會(huì)議學(xué)術(shù)論文詳細(xì)文摘匯集.武漢：湖北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)，2007：60.

[6]周素娟，閆迎霞.淺談雷擊森林火災(zāi)起火點(diǎn)的尋找與判斷[J].黑龍江科技信息，2011，(15)：9.