氣候變化背景下森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律研究*

魏書精 羅斯生 羅碧珍 李小川 王振師 吳澤鵬 周宇飛 鐘映霞 李 強(qiáng)

（1.廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520；2.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著氣候變暖加劇，全球森林火災(zāi)災(zāi)害發(fā)生的頻率與強(qiáng)度亦隨之增加，世界各地森林火災(zāi)潛在的危險將長期存在，嚴(yán)重程度也將大幅增加。森林火災(zāi)對森林生態(tài)資源和全球氣候產(chǎn)生了重大影響，由于其突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助極為困難，是當(dāng)今世界最為嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)害和突發(fā)性公共事件之一[1-2]。森林火災(zāi)是林業(yè)系統(tǒng)唯一列入國家十三個重大公共安全災(zāi)害，并進(jìn)入國家級應(yīng)急預(yù)警預(yù)案的災(zāi)種之一?；鹕鷳B(tài)因子作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中非連續(xù)生態(tài)因子，對生物地球化學(xué)循環(huán)以及大氣的化學(xué)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)發(fā)揮重要作用[3-5]。陸地生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)常受到森林火災(zāi)災(zāi)害的影響，在危害森林生態(tài)系統(tǒng)的諸因子中火因子是一種最具破壞性的生態(tài)災(zāi)害[2,6]。全球氣候暖干化與森林火災(zāi)頻發(fā)密切相關(guān)[7-9]。氣候暖干化引起植被干燥程度的變化，從而影響森林火災(zāi)的動態(tài)變化。氣候變暖對森林火災(zāi)的影響主要通過降水格局的改變進(jìn)而影響森林可燃物分布及載量的變化，進(jìn)而對森林火災(zāi)發(fā)生的難易程度以及火災(zāi)蔓延速度產(chǎn)生影響，從而改變森林的火行為，影響森林火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律。同時，森林火災(zāi)對森林生態(tài)資源和全球氣候產(chǎn)生了巨大影響，森林火災(zāi)排放物將對氣候變化產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?，所產(chǎn)生的氣候變化進(jìn)一步影響森林火災(zāi)，而森林火災(zāi)反過來又影響碳循環(huán)，碳循環(huán)又反作用于氣候變化的正反饋機(jī)制。森林火災(zāi)排放物導(dǎo)致氣候變暖，而氣候變暖又對植被以及森林火災(zāi)動態(tài)產(chǎn)生影響。由于近期全球氣候變暖的原因，造成全球發(fā)生森林火災(zāi)的次數(shù)頻率增加、火災(zāi)面積擴(kuò)大，不但破壞生態(tài)環(huán)境，危害生態(tài)安全，而且危及人類的生命和財產(chǎn)安全。

森林火災(zāi)對森林生態(tài)資源和全球氣候產(chǎn)生了重大影響，因而森林火災(zāi)與氣候變化之間的密切關(guān)系成為近年來學(xué)者們研究的熱點(diǎn)問題[10-12]。森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展受氣象條件、地形地勢、植被狀況、道路通達(dá)性、撲救水平、防治能力，人口居住密度、用火安全意識等諸多因素的影響而呈現(xiàn)相應(yīng)的時空分布規(guī)律，在所有因素中其中氣象條件對森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生的影響最大[8,13-14]。因此，站在新的歷史高度重新審視全球變暖背景下我國森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，把握我國森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，進(jìn)而提出行之有效的應(yīng)對策略，對于指導(dǎo)人類應(yīng)對全球氣候變化和控制適度的森林火災(zāi)，實(shí)行森林火災(zāi)生態(tài)系統(tǒng)管理，對科學(xué)高效地做好林牧區(qū)以及鄉(xiāng)村振興工作具有重要的理論和實(shí)踐意義。通過氣候變化背景下我國森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律的研究，客觀認(rèn)識我國和各地區(qū)森林火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律，從而為國家和地方各級政府有效開展森林火災(zāi)災(zāi)害防治和應(yīng)急管理工作、切實(shí)保障社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)。森林火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律是森林火災(zāi)預(yù)防與撲救的重要依據(jù)，加強(qiáng)其規(guī)律研究有利于有的放矢地開展森林防滅火工作。

1 氣候變化現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢

1.1 全球氣候變化狀況

隨著全球氣候變暖、森林火險等級上升，世界各地森林火災(zāi)發(fā)生的頻率與強(qiáng)度增加，從而導(dǎo)致森林火災(zāi)造成的災(zāi)難性后果已引起科學(xué)家們的高度關(guān)注[15]。根據(jù)歐盟哥白尼氣候變化服務(wù)中心(CCCS)的數(shù)據(jù)，2020 年1 月是官方數(shù)據(jù)記錄中最熱的1 月，與1981 年至2010 年1 月的平均氣溫相比，2020 年1 月的氣溫升高了0.77℃，比2016 年1 月高出了0.3℃。由于氣候變化和厄爾尼諾氣候循環(huán)，2016 年是有記錄以來最熱的一年，2020 年正在超越2016 年，這一事實(shí)提醒人們，人類活動正在對世界產(chǎn)生影響。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2013 年發(fā)布第5 次氣候變化評估報告，報告認(rèn)為，在工業(yè)化進(jìn)程中，毫無約束地大量排放溫室氣體，使地球表面溫度上升了1.4～5.8℃[16]。氣候變化要比原來認(rèn)識到的更加嚴(yán)重，而有95%以上的把握認(rèn)為氣候變化是人類的行為造成的。報告預(yù)測2016 到2035 年的平均氣溫會高出0.3～0.7℃，升溫的趨勢仍然會繼續(xù)。IPCC 第六次評估報告第一工作組第一次主要作者會議亦指出，未來全球氣候?qū)⒊掷m(xù)變暖，極端事件發(fā)生的頻率增加。

目前，全球氣候變化問題是人類面對的巨大挑戰(zhàn)[17-19]。近百年來，極端氣候事件(如厄爾尼諾、拉尼娜、干旱、冰雹、風(fēng)暴、高溫天氣和沙塵暴等)發(fā)生的頻率和危害增加，從而影響森林生態(tài)系統(tǒng)。氣候變化引起了森林可燃物類型與可燃物載量的變化，造成林火行為的改變，促使森林火災(zāi)發(fā)生幾率變大，發(fā)生區(qū)域擴(kuò)大，森林防火期延長[20-22]。

1.2 氣候影響森林火災(zāi)發(fā)生頻率

在中國的北方地區(qū)，溫度低于0℃的天數(shù)顯著減少，溫度高于35℃的天數(shù)增加，自1990 年以來觀察到霜凍天數(shù)顯著減少[23]。近年來，中國的許多地區(qū)，干旱與洪澇的發(fā)生頻率增高、強(qiáng)度增強(qiáng)，但存在區(qū)域差異。降水量時空分布不均勻，在我國南方地區(qū)的降水量增加，而北部的降水則有所減少，在西部地區(qū)，降水日數(shù)的頻率和強(qiáng)度顯著增加[24]，而在長江流域，1961—2001 年間，夏季極端降水事件每10 年增加10%～20%[25]。

大量研究表明全球氣候變暖已是一個不爭的客觀事實(shí)[15,26-27]。在全球變暖的背景下，一系列連鎖反應(yīng)不可避免地逐漸出現(xiàn)。首先降水量時空分布發(fā)生變化，大陸地區(qū)尤其是中高緯地區(qū)降水增加，非洲等一些地區(qū)降水減少；陸地上湖泊水位下降、面積萎縮；海洋中海平面上升有可能對海岸帶和海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，造成海岸地區(qū)遭受洪水、風(fēng)暴的干擾頻率和強(qiáng)度加劇。其次，氣候變化已經(jīng)并將繼續(xù)改變森林植物群落的結(jié)構(gòu)、組成及生物量和燃燒性，導(dǎo)致對森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，這些均給森林生態(tài)系統(tǒng)帶來前所未有的挑戰(zhàn)。

1.3 氣候變化危害日益嚴(yán)重

近年來，由于全球氣候變暖，全球以及區(qū)域尺度上極端氣候事件發(fā)生的幾率均呈現(xiàn)出增加趨勢，尤其是厄爾尼諾、持續(xù)干旱等各種災(zāi)害的影響，造成各地高溫、干熱所引發(fā)的森林火災(zāi)災(zāi)害持續(xù)呈現(xiàn)，嚴(yán)重影響農(nóng)林牧業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)、給人類造成的損失增加[27-29]。據(jù)有關(guān)資料研究表明，不管是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家均呈現(xiàn)出森林火災(zāi)隨氣候變化而波動，即氣候相對干旱的年份，森林火災(zāi)次數(shù)就相對多，而且災(zāi)害的破壞程度也相對較大，而濕潤的年份，森林火災(zāi)發(fā)生就較少，災(zāi)害的破壞程度也相對較小。根據(jù)我國災(zāi)害種類的分布、程度與影響特征，我國主要災(zāi)害類型包括地震災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、水旱災(zāi)害、森林和草原火災(zāi)、海洋災(zāi)害6 大災(zāi)害類型，其中，氣象災(zāi)害包括暴雨、干旱、臺風(fēng)、高溫、低溫、風(fēng)雹、雪災(zāi)、雷電等對森林可燃物、氣象條件及森林火源均產(chǎn)生重大影響。氣候變化將對人類的生存、生產(chǎn)和生活產(chǎn)生極為深刻的影響。林業(yè)是反應(yīng)較為敏感的行業(yè)，氣候變化會使森林植被的布局、結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變動，進(jìn)而大幅度增加森林火災(zāi)發(fā)生的強(qiáng)度和頻率。同時，氣候變暖將造成高溫?zé)崂颂鞖庥兴黾印哪壳笆澜绺鞯厣只馂?zāi)發(fā)生發(fā)展的態(tài)勢可知，氣候變化對森林火災(zāi)的影響面臨嚴(yán)峻形勢。

氣候變化導(dǎo)致氣溫上升和降水量時空分布發(fā)生變化，從而增加森林火險等級、進(jìn)而增加火災(zāi)發(fā)生頻率、火災(zāi)強(qiáng)度和過火面積。Pitman 等[30]通過對氣候變化與森林火災(zāi)之間的環(huán)境模擬顯示，2050 年森林火災(zāi)發(fā)生概率將比目前增加25%。Allen 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，隨著全球變暖造成高溫、干旱災(zāi)害持續(xù)時間和發(fā)生頻率增加，從而造成森林火災(zāi)易發(fā)頻發(fā)。

1.4 人為因素導(dǎo)致氣候變暖

近年來，全世界各國科學(xué)家對屬于自然科學(xué)領(lǐng)域的氣候變化方面的研究高度關(guān)注，自從1988 年特別成立聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）以來，IPCC 于1990 年、1995 年、2001 年、2007 年和2013 年5 次發(fā)布評估報告，這五次評估報告成為國際社會應(yīng)對氣候變化時的科學(xué)依據(jù)。最近一次，2013年的評估報告則指出，人類活動是導(dǎo)致過去50 年氣候變化的最為可能的主要原因。從IPCC 評估報告的變化中可知，通過大量的觀測數(shù)據(jù)和科學(xué)模型研究使得“人類活動是氣候變暖的主要原因”漸漸成為全球共識[16,27,31]。人為因素造成氣候變暖主要是通過過度的開采和使用化石燃料，造成排放到大氣中的溫室氣體濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大氣中的容量，導(dǎo)致大氣中吸熱和散熱的失衡。另外，人類無節(jié)制地利用森林資源以及城市化等原因造成土地資源過度開發(fā)，進(jìn)而破壞和減少了森林生態(tài)系統(tǒng)碳固持與碳匯潛力。這些人為活動均對氣候變暖產(chǎn)生較大影響。

2 氣候變化背景下森林火災(zāi)現(xiàn)狀

由于氣候變化，森林火災(zāi)次數(shù)、面積及強(qiáng)度增加。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，世界每年森林火災(zāi)達(dá)22 萬次以上，燒毀森林面積646.5 萬公頃以上，約占世界森林面積的2.3‰，世界每年森林火災(zāi)損失木材3 億m3[32]。其中美國、歐洲、俄羅斯、澳大利亞、蒙古、南非、印度尼西亞等國是森林火災(zāi)重災(zāi)區(qū)。年均火災(zāi)面積在百萬公頃以上。近年來，世界各地森林大火不斷。2015 年9 月份以來，印度尼西亞發(fā)生森林大火，且火勢不斷蔓延，導(dǎo)致新加坡，馬來西亞等地區(qū)長期霧霾。2016 年5 月3 日加拿大阿爾伯塔省石油重鎮(zhèn)麥克默里堡遭遇了史上最嚴(yán)重森林火災(zāi)。2016 年8 月10 日，法國南部地中海海岸發(fā)生重大森林火災(zāi)。2017 年8 月28 日，巴西南部的阿拉瓜亞國家公園內(nèi)，發(fā)生嚴(yán)重的森林火災(zāi)。2019 年9 月30 日已在亞馬孫雨林地區(qū)勘測到72843 處著火點(diǎn)，造成嚴(yán)重的森林火災(zāi)。2017 年10 月8 日晚，美國加州發(fā)生森林火災(zāi)致31 人死亡，逾2 萬人疏散。2017 年12 月4 日，美國南加州開始發(fā)生山林大火。2018 年11 月8日，北加州“坎普”山火成為加州歷史上最具破壞性的一次火災(zāi)。

最近100 年里，中國的氣溫上升了0.4～0.5℃，其中在季節(jié)上以冬季影響最大，在地區(qū)分布上西北、華北和東北地區(qū)影響最大。與全球?qū)ξ磥眍A(yù)測的情況一樣，我國氣候也將繼續(xù)變暖。到2020—2030 年，全國平均氣溫將上升1.7℃；到2050 年，全國平均氣溫將上升2.2℃，變暖幅度由南向北增加。不少地區(qū)降水出現(xiàn)增加趨勢，但華北和東北南部等一些地區(qū)將出現(xiàn)繼續(xù)變干的趨勢。未來長江流域出現(xiàn)連續(xù)大旱的可能性較大，部分地區(qū)的干旱程度、范圍、持續(xù)時間還將進(jìn)一步加劇。渤海沿岸和長江出?？诘貐^(qū)的臺風(fēng)最大風(fēng)速將增加約19%，破壞性更強(qiáng)[27]。我國1950—2015 年均森林火災(zāi)次數(shù)1.1 萬次，年均面積56.3 萬hm2，死亡110 人，傷1 000 余人。2017 年，全國共發(fā)生森林火災(zāi)3 281 起，比2016 年增長58.46%，與前三年（2014—2016）均值相比，上升11.48%。其中，一般森林火災(zāi)2 258 起，較大森林火災(zāi)發(fā)生958 起，重大森林火災(zāi)4 起，特大森林火災(zāi)3 起。而2016 年未發(fā)生特大森林火災(zāi)，全國因森林火災(zāi)受害森林面積2.76 萬hm2，比2016 年上升293.69%。因此，從以上數(shù)據(jù)可看出，在全球氣候變暖的背景下，我國的森林火災(zāi)防治的形勢依然嚴(yán)峻。近年來，氣候條件異常干旱少雨，氣溫明顯偏高，特別是在森林防火期中更為突出，這是導(dǎo)致我國森林火災(zāi)居高不下的主要原因。2019 年春季以來，我國山西、四川、內(nèi)蒙古、河北多地頻發(fā)森林火災(zāi)，山西、四川、陜西、云南、遼寧等地先后發(fā)生重大森林火災(zāi)，導(dǎo)致了森林資源及生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重?fù)p失，造成嚴(yán)重人員傷亡[33]。

3 氣候變化影響森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律

3.1 氣象條件影響森林火災(zāi)的發(fā)生

我國南北相距約5 500 km，跨緯度近50°，東西相距約5 200 km，跨經(jīng)度超過60°，由于幅員遼闊，緯度差異大，導(dǎo)致氣溫差異大，形成寒溫帶、溫帶、亞熱帶等不同的地帶性植被帶，相應(yīng)地亦形成了森林火災(zāi)發(fā)生的不同時空規(guī)律。由于各地植被分布、火源狀況、氣象條件和地形地貌的不同、形成了森林火災(zāi)日變化，季節(jié)變化、年際變化等不同的變化規(guī)律，尤其是氣象因子的變化直接影響森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展、火災(zāi)蔓延、森林火行為以及森林火災(zāi)的周期波動。氣象因子之間的相互關(guān)系是森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律研究的重要內(nèi)容之一[34]。森林燃燒需要有可燃物、火源和火險天氣，三者缺一不可。一般而言、長期干旱、氣溫高、相對濕度低、大風(fēng)天氣容易發(fā)生火災(zāi)。全球氣候變暖將對森林可燃物造成極大影響，從而誘發(fā)森林火災(zāi)的發(fā)生頻率增加，進(jìn)而造成森林大火。

3.1.1 氣溫 據(jù)氣象資料顯示，森林火災(zāi)一般發(fā)生在當(dāng)天最高氣溫的前后兩小時左右，因而森林火災(zāi)的發(fā)生與最高氣溫存在一定的相關(guān)性[35]。溫度與森林火災(zāi)的發(fā)生十分密切，氣溫高，森林可燃物溫度亦升高，相對濕度減小，水分易蒸發(fā)，導(dǎo)致可燃物干燥，易于點(diǎn)燃，火災(zāi)容易蔓延成災(zāi)。氣溫變化包括日變化、月變化、年變化等。Drever 等[36]研究了森林火災(zāi)與氣溫日變化的關(guān)系后認(rèn)為10～20℃時發(fā)生火災(zāi)幾率最大。統(tǒng)計分析表明：月平均氣溫在-10℃以下時發(fā)生森林火災(zāi)幾率最小；在-10～0℃時，發(fā)生森林火災(zāi)的幾率較大；而在0～10℃時森林火災(zāi)發(fā)生的幾率最大，危害亦重；在11～15℃時相對而言火災(zāi)減少；15℃以上時森林火災(zāi)發(fā)生幾率最小。因此，氣溫是森林火災(zāi)發(fā)生發(fā)展的重要影響因子。隨著地表氣溫不斷上升，導(dǎo)致森林火險期的提前和延長，從而導(dǎo)致森林火災(zāi)風(fēng)險增加。

Lindner 等[37]研究表明，在北歐和西歐大氣中二氧化碳含量的增加和氣溫的升高至少在短期和中期影響森林生長和木材生產(chǎn)。此外，溫度升高的影響因地點(diǎn)不同而異，較高的溫度延長了生長季節(jié)，并可能增加光合作用，特別是在北緯地區(qū)。張艷平等[38]分析了大興安嶺的氣候變化規(guī)律，研究了近34 年來森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律，得出了進(jìn)入21 世紀(jì)以來，年際及各季節(jié)降水減少、且氣溫升高，夏季干旱化趨勢較為嚴(yán)重。隨著氣候變暖造成森林易燃可燃物數(shù)量和可燃物載量增加，森林可燃物燃燒性加大，特別是高緯度地區(qū)雷擊火增多，發(fā)生森林火災(zāi)的概率增大。

3.1.2 降水量與相對濕度 降水量包括水平和垂直降水。降水量直接影響空氣相對濕度、干燥程度。在少量降水的干旱季里，植被的含水量顯著下降，如再遇連續(xù)的干燥，植被含水量亦隨之降低，就形成易燃的植被狀況，從而容易導(dǎo)致大火的發(fā)生。Bravo 等[39]發(fā)現(xiàn)降雨與阿根廷的火災(zāi)發(fā)生頻率正相關(guān)，因?yàn)榻涤甏龠M(jìn)植被的生長，導(dǎo)致可燃物的積累，從而形成有利于火環(huán)境。Govender 等[40]研究表明，由于降水量的增加，可燃物載量從2 964 kg·hm-2上升到3 972 kg·hm-2，增加森林火險等級。同時，降水量大小也是決定森林火災(zāi)是否蔓延的重要因素，降水量小，天氣就干旱，空氣干燥，森林火災(zāi)發(fā)生幾率就增高，而且會造成森林火險期延長，導(dǎo)致森林火災(zāi)更為嚴(yán)重。氣候變暖導(dǎo)致空氣相對濕度的季節(jié)變化和日變化均很大。相對濕度與天氣的變化、降水量、森林可燃物含水率有直接的關(guān)系，天氣的變化、降水量的變化、森林可燃物含水率的變化制約著相對濕度。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，森林火災(zāi)的發(fā)生幾率與天氣干旱程度有關(guān)[41]。田曉瑞等[42]認(rèn)為，氣候變暖將使火險增加，從而促使森林火災(zāi)發(fā)生幾率增加。王明玉等[43]研究發(fā)現(xiàn)高海拔地區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)的幾率更大。田曉瑞等[53]研究發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象引發(fā)的高溫和干旱對我國森林火災(zāi)的影響巨大?？諝鉂穸仁怯绊懮挚扇嘉锔蓾癯潭茸兓闹匾蛩?。胡海清等[44]研究認(rèn)為空氣干燥程度對森林火災(zāi)燃燒率格局產(chǎn)生較大影響。

3.1.3 大風(fēng) 風(fēng)力風(fēng)速是誘導(dǎo)森林火災(zāi)發(fā)生率提升的關(guān)鍵因素，也是導(dǎo)致森林火災(zāi)蔓延、火災(zāi)發(fā)展的重要?dú)庀笠蜃覽8]。研究表明，大風(fēng)起到風(fēng)助火勢，火借風(fēng)威的作用，風(fēng)速加大、從而引發(fā)特大火災(zāi)。總體而言，極端天氣下火災(zāi)的發(fā)生區(qū)域、火強(qiáng)度主要由大風(fēng)和較低的空氣相對濕度來解釋。研究表明，大風(fēng)不僅能加速地表水分蒸發(fā)促使林區(qū)植被干燥，大風(fēng)還促使森林火災(zāi)燃燒氧氣供給充足，從而導(dǎo)致燃燒速度加快，火蔓延速度加劇，變小火為大火[54-55]。如果在一天之內(nèi)溫度上升5～10℃，而風(fēng)速又快，就易發(fā)生森林火災(zāi)，可以說月平均風(fēng)速愈大，大氣亂流就越強(qiáng)，因而使火花飛濺，把正在燃燒的枯枝落葉卷起，隨風(fēng)運(yùn)行，成為新火源，造成飛火，也引發(fā)其他特殊火行為。此外，空氣的強(qiáng)烈上升，還可把火焰帶到高處使樹冠發(fā)生燃燒，形成樹冠火，更為嚴(yán)重的是強(qiáng)勁的風(fēng)力還可引起火場死灰復(fù)燃，使火災(zāi)擴(kuò)展蔓延，帶給消防人員較大的安全隱患。

3.1.4 干旱與高溫 長期的森林火災(zāi)歷史研究表明，氣候是森林火災(zāi)發(fā)生周期性波動的關(guān)鍵因子[47-48]。連旱天數(shù)越長，水分蒸發(fā)越大，水分得不到補(bǔ)充，地表物干燥、增加可燃性。全球氣候的持續(xù)變暖對森林火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展造成了很大的影響。有研究發(fā)現(xiàn)自20 世紀(jì)80 年代中期隨著平均氣溫明顯升高，森林火災(zāi)發(fā)生的頻率有明顯增加的趨勢。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，包括1987 年發(fā)生在大興安嶺特大森林火災(zāi)在內(nèi)的案例，都是在干旱、高溫的火險天氣條件下發(fā)生的。特大森林火災(zāi)的發(fā)生與當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件密切相關(guān)，干旱持續(xù)時間長，易引起森林火災(zāi)，會導(dǎo)致森林火災(zāi)的爆發(fā)，并極有可能導(dǎo)致森林大火。Fensham 等[49]研究表明熱帶雨林發(fā)生火災(zāi)的時間與嚴(yán)重干旱相關(guān)，且強(qiáng)調(diào)了氣候循環(huán)對熱帶樹種種群結(jié)構(gòu)的重要性。

3.2 氣候影響森林可燃物

氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（物種構(gòu)成）、功能以及分布均會產(chǎn)生巨大影響。森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是指森林植被的構(gòu)成及其狀態(tài)等，包括樹種組成結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)等。氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。Wang 等[50]通過Landis Pro 模型預(yù)測了2000—2300 年之間美國闊葉林區(qū)森林結(jié)構(gòu)將發(fā)生重要變化。吳正方[51]研究發(fā)現(xiàn)在氣候變暖情景下，中國東北闊葉紅松林分布區(qū)將發(fā)生明顯北移趨勢。冷文芳等[52]研究發(fā)現(xiàn)未來氣候若呈暖干化，興安落葉松、長白落葉松和華北落葉松均可能向北方向退縮。隨著氣候變暖，森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改變以及植被帶的遷移過程中，一些植被由于未能較好地適應(yīng)新環(huán)境而死亡，進(jìn)而造成森林可燃物的增加，同時可能造成森林燃燒性的改變，從而導(dǎo)致森林火險等級增加。Allen 等[29]研究發(fā)現(xiàn)由干旱災(zāi)頻發(fā)，造成森林結(jié)構(gòu)和生物地理發(fā)生改變，導(dǎo)致樹木死亡率加劇，從而增加森林的燃燒性。

氣候因子是造成植被變化的主要因素，特別是氣溫和降水量的改變，對植被的生長、分布及其理化性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。氣候變暖通過改變森林可燃物的理化性質(zhì)進(jìn)而導(dǎo)致其燃燒性的變化。隨著可燃物載量大，大多林分處于易燃狀態(tài)，發(fā)生森林大火的可能性較大。張峰等[53]研究發(fā)現(xiàn)氣候變化通過對物候期的改變，從而改變植被生產(chǎn)力與植被的理化性質(zhì)，導(dǎo)致易燃森林可燃物增多，進(jìn)而造成森林火災(zāi)發(fā)生頻率加劇。氣候變化通過對森林可燃物理化性質(zhì)的改變，如森林可燃物的燃點(diǎn)、熱值及揮發(fā)油含量等，進(jìn)而影響森林的易燃性及燃燒性。長期的土壤干旱容易造成植物體內(nèi)揮發(fā)油含量增加，而揮發(fā)油含量大的植物燃點(diǎn)低、熱值高，進(jìn)而增加著火的燃點(diǎn)以及著火后的火強(qiáng)度[54]。Turtola 等[55]研究發(fā)現(xiàn)在特別干旱天氣下，蘇格蘭松（Pinus sylvestris）的樹脂含量相比苗木提高了39%，樹脂含量的提高，降低了燃點(diǎn)，導(dǎo)致森林火災(zāi)發(fā)生的幾率增加。在氣候變暖背景下，氣候變暖以及氣候變暖造成的植被理化性質(zhì)變化易引起森林可燃物積累，從而導(dǎo)致森林火災(zāi)燃燒性增大，森林火險等級升高。

3.3 氣候影響森林火源

氣候變化對森林火源的影響機(jī)制是氣象因子、植被狀況和人為因子等交互作用的結(jié)果。隨著氣候變暖，極端氣候出現(xiàn)的年份呈增加趨勢，導(dǎo)致火險等級增強(qiáng)、火災(zāi)發(fā)生幾率增加。近年來，氣候變化造成雷擊發(fā)生的頻率呈爆發(fā)之勢[15]。李興華等[56]研究發(fā)現(xiàn)，2000 年以后受高溫、干旱等的影響，雷擊火增加，導(dǎo)致森林火災(zāi)呈現(xiàn)增加趨勢。Price 等[57]研究發(fā)現(xiàn)美國雷擊次數(shù)的增加導(dǎo)致著火點(diǎn)數(shù)量增加了40%左右。Lynch 等[58]對美國阿拉斯加的森林火災(zāi)研究發(fā)現(xiàn)隨著氣候變暖，雷擊火源顯著增加。氣候變暖引起異常天氣增加，從而影響森林可燃物的載量及燃燒性，增加著火幾率，進(jìn)而影響森林火源。氣候是森林火災(zāi)的主導(dǎo)因素，研究發(fā)現(xiàn)氣候暖干化時期森林火災(zāi)發(fā)生幾率增加[59]。氣候變暖導(dǎo)致的高溫、干旱、大風(fēng)的火險天氣容易導(dǎo)致森林火災(zāi)，同時由于氣候變暖造成的輻散效應(yīng)，輻射增強(qiáng)，蒸發(fā)量曾大，導(dǎo)致地被物干燥，這也容易引發(fā)森林火災(zāi)。由此可知，氣候變暖導(dǎo)致火險天氣增加，植被燃燒性增強(qiáng)，雷擊火頻率增多，從而對森林火源產(chǎn)生重要影響。森林火災(zāi)雖多數(shù)是人為引發(fā)，但隨著氣候變暖雷擊山火出現(xiàn)頻率增加，增加火源的來源。

3.4 氣候影響森林火行為

火行為主要包括森林火災(zāi)的蔓延速度、森林火災(zāi)強(qiáng)度和森林火災(zāi)烈度等。氣候變化影響了森林燃燒的火環(huán)境，從而影響火行為的發(fā)生發(fā)展以及火行為的表現(xiàn)，造成特殊火行為發(fā)生的頻率升高，導(dǎo)致巨大的人、財、物的損失。與森林火災(zāi)發(fā)生發(fā)展相關(guān)的氣象要素很多，包括氣溫、氣壓、風(fēng)、濕度、云、降水以及各種天氣現(xiàn)象，以及各種氣象要素的有機(jī)組合。氣象因素可通過對森林可燃物干濕條件的改變，進(jìn)而對森林火災(zāi)的發(fā)生、火蔓延速度和火行為產(chǎn)生影響。隨著氣候變暖，氣溫升高，降水量下降，森林內(nèi)空中、地表和地下可燃林均變得日益干燥，從而導(dǎo)致森林火行為的變化多樣與復(fù)雜化，尤其是特殊火行為的增加，進(jìn)而增加森林火災(zāi)撲救的危險性以及火災(zāi)損失程度。Stuart 等[60]研究發(fā)現(xiàn)森林可燃物類型、含水率以及環(huán)境的相對濕度、氣溫和風(fēng)速等因子對森林火災(zāi)蔓延產(chǎn)生重要影響。研究發(fā)現(xiàn)2008 年初由于我國南方的低溫雨雪冰凍災(zāi)害，造成樹木大批折斷，地表可燃物猛增，平均地表可燃物載量超過50 t·hm2，達(dá)到發(fā)生森林大火條件[61]。

3.5 氣候決定森林火災(zāi)周期

氣候變化對森林火災(zāi)周期的影響，主要包括全球循環(huán)模式（如厄爾尼諾—南方濤動）等對森林火災(zāi)動態(tài)的影響[12]。全球氣候變化對森林火源和森林可燃物的分布產(chǎn)生重要影響，并影響森林可燃物載量與燃燒性，從而導(dǎo)致森林火災(zāi)呈現(xiàn)周期性[43]。研究發(fā)現(xiàn)，中國森林火災(zāi)的年際變化有5～6 年和10 年左右的準(zhǔn)周期變化規(guī)律[62]。研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)的發(fā)生具有準(zhǔn)周期性，這主要取決于氣候的變化。一般而言，春夏連旱、持續(xù)增溫，森林防火期明顯延長。近幾年來，由于氣候變暖的結(jié)果，尤其是極端氣候現(xiàn)象的出現(xiàn)，因而嚴(yán)重影響森林火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展，造成森林火災(zāi)周期性縮短，而過火面積也在增大。季節(jié)性和地域性是森林火災(zāi)發(fā)生的獨(dú)有特征，由于氣候條件發(fā)生準(zhǔn)周期波動，導(dǎo)致森林火災(zāi)發(fā)生呈準(zhǔn)周期波動。研究發(fā)現(xiàn)，在北半球，北回歸線至北極圈均發(fā)生過較大森林火災(zāi)；特別是在高緯地區(qū)，高溫干旱時，森林火災(zāi)發(fā)生的頻率和強(qiáng)度增加。由于氣候變化造成的森林火險期延長，尤其是北方森林火災(zāi)明顯增加，從而對森林火災(zāi)周期產(chǎn)生重要影響。

3.6 氣候變化對森林火災(zāi)時間分布的影響

隨著全球氣候變化的加劇，我國的森林防火期有明顯延長和提前趨勢，由固定的季節(jié)性向非固定性擴(kuò)展的發(fā)展趨勢，使森林火災(zāi)的時間分布產(chǎn)生新變化，森林防火工作任務(wù)加大，火災(zāi)損失巨大。為應(yīng)對氣候變化對森林火災(zāi)時間分布的影響，許多地方的森林防火期延長，如《廣東省森林防火條例》第十六條規(guī)定本省實(shí)行全年森林防火，每年十月一日至次年四月三十日為森林特別防護(hù)期。目前，氣候變化對森林火災(zāi)時間分布規(guī)律的研究主要是從年際變化規(guī)律、月際變化規(guī)律（季節(jié)變化規(guī)律）、日際變化規(guī)律等時間尺度進(jìn)行研究的。人類活動對森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律的影響雖日益增強(qiáng)，但是氣候變化才是森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律變化及森林火災(zāi)動態(tài)變化的關(guān)鍵因子[63]。黃紅[64]研究發(fā)現(xiàn)，貴州省森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多年份是最少年份的9 倍多，而且呈現(xiàn)增多的趨勢。金森等[65]研究發(fā)現(xiàn)黑龍江省森林火災(zāi)主要發(fā)生在4 月和5月。這些研究均表明森林火災(zāi)的發(fā)生出現(xiàn)了年際差異，而且主要是由氣候變化引起了森林火災(zāi)的年際變化規(guī)律。

我國森林火災(zāi)的月際變化規(guī)律（季節(jié)變化規(guī)律）非常明顯，在我國一年四季，只要降水量少，高溫干旱，均有可能發(fā)生森林火災(zāi)。我國東北地區(qū)（包括黑龍江省、吉林省、遼寧省以及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部）森林火災(zāi)一般在春、秋兩季發(fā)生，而我國的廣大南方地區(qū)森林火災(zāi)主要在秋季、冬季和春季發(fā)生[66-67]。張思玉等[68]研究發(fā)現(xiàn)，我國夏季森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)表現(xiàn)出增加規(guī)律。在我國，森林火災(zāi)發(fā)生在一些重點(diǎn)時節(jié)表現(xiàn)更為明顯，如清明節(jié)，我國許多地方森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多。陶玉柱等[69]研究發(fā)現(xiàn)中國森林火災(zāi)一日之內(nèi)主要在04:00—18:00 時發(fā)生，其中11:00—15:00 時是森林火災(zāi)發(fā)生頻率最高的。黃真光[70]通過對福建省武夷山的森林火災(zāi)研究發(fā)現(xiàn)中午時段森林火災(zāi)發(fā)生幾率最大。于成龍等[71]研究發(fā)現(xiàn)黑龍江省大興安嶺森林火災(zāi)主要發(fā)生11:00—15:00 時這個時段。

時間尺度不同，森林火災(zāi)發(fā)生的控制因素也不同。通常，在一天之內(nèi)天氣是森林火災(zāi)發(fā)生的控制因素，在不同季節(jié)間植物的生長狀況，以及氣候條件是森林火災(zāi)發(fā)生的控制因素，在一年之中降雨的分配是控制因素。

3.7 氣候變化對森林火災(zāi)空間分布的影響

近年來，隨著景觀生態(tài)學(xué)、區(qū)域生態(tài)學(xué)與全球生態(tài)學(xué)的發(fā)展，人們對空間的認(rèn)識越來越深入。隨著對空間認(rèn)識的深入，研究者發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域的森林火災(zāi)是不相同的。各種生態(tài)學(xué)理論越來越多地應(yīng)用于氣候變化對森林火災(zāi)空間分布的研究中。目前關(guān)于氣候變化對森林火災(zāi)空間分布的研究中多數(shù)為描述性的定性描述研究較多，而定量描述較少[72]。Liu 等[73]研究表明，所有森林火災(zāi)發(fā)生與人類對自然景觀的可達(dá)性密切相關(guān)，道路密度和鄰近的居民點(diǎn)是最重要的因素。因此了解人類活動對火災(zāi)發(fā)生的分布對于氣候快速變化的情況下降低火災(zāi)風(fēng)險至關(guān)重要。王明玉等[74]研究發(fā)現(xiàn)氣象要素對森林火災(zāi)空間分布具有決定性影響。王明玉等[75]應(yīng)用黑龍江省森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了森林火災(zāi)質(zhì)心分析，發(fā)現(xiàn)該森林火災(zāi)火場質(zhì)心以一定的中心表現(xiàn)分布規(guī)律。

在全球氣候變化背景下，森林火災(zāi)的地理空間分布不斷增加，森林火災(zāi)發(fā)生時間延長，森林燃燒性加大，受森林易燃性的影響，森林火災(zāi)呈現(xiàn)新的地理空間規(guī)律。森林火災(zāi)一般干旱季節(jié)發(fā)生，因而森林火災(zāi)在我國的空間分布會隨著降水量的影響而發(fā)生變化。

4 展望

為應(yīng)對全球氣候變暖，降低我國森林火災(zāi)發(fā)生，減少火災(zāi)損失，充分利用森林火災(zāi)的有益性，實(shí)現(xiàn)維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)平衡和保護(hù)生態(tài)安全的目標(biāo)，為此應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念、創(chuàng)新理念，針對我國傳統(tǒng)的森林防滅火工作的挑戰(zhàn)，應(yīng)選擇現(xiàn)代森林生態(tài)系統(tǒng)管理的路徑，應(yīng)充分發(fā)揮森林火災(zāi)的各種效益，對森林火災(zāi)進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)、動態(tài)的管理。系統(tǒng)是由相互作用的若干要素組成的集合體?，F(xiàn)代森林生態(tài)系統(tǒng)管理是一個由預(yù)測預(yù)報、阻隔、通訊、運(yùn)載等要素耦合的綜合系統(tǒng)。森林生態(tài)管理系統(tǒng)的功能如何，不僅表現(xiàn)為各要素的好壞，亦不是所有要素的簡單疊加，而是取決于森林生態(tài)管理系統(tǒng)諸要素間的結(jié)構(gòu)有序程度和組織合理程度及其功能的充分發(fā)揮。因此，在森林生態(tài)系統(tǒng)管理過程中必須充分發(fā)揮各要素的優(yōu)化配置。遵循森林火災(zāi)的自組織特性，發(fā)揮系統(tǒng)論、控制論、信息論的原理，進(jìn)一步優(yōu)化森林生態(tài)系統(tǒng)管理諸因子的作用，提高系統(tǒng)的整體性功能。

面對全球氣候變暖的大背景，為經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)管理的目的，達(dá)到森林火災(zāi)生態(tài)系統(tǒng)管理的目標(biāo)，要充分利用林火干擾在森林生態(tài)系統(tǒng)平衡和生態(tài)安全的效應(yīng)，發(fā)揮其在減少碳排放，降低火強(qiáng)度，促進(jìn)森林進(jìn)展演替中的應(yīng)有作用。用現(xiàn)代森林生態(tài)系統(tǒng)管理思想替換傳統(tǒng)的森林防火，積極利用火因子的生態(tài)效應(yīng)應(yīng)，積極應(yīng)對現(xiàn)行森林防滅火所面臨的挑戰(zhàn)，開創(chuàng)森林生態(tài)系統(tǒng)管理的森林防滅火新局面與新路徑。建立健全森林火災(zāi)危險性調(diào)查與評估指標(biāo)體系和技術(shù)規(guī)程，積極開展全省森林可燃物調(diào)查、野外火源調(diào)查和氣象條件調(diào)查，主要對森林可燃物類型及載量、可燃物含水率、可燃物燃燒性等可燃物屬性進(jìn)行調(diào)查，獲取森林火災(zāi)的致災(zāi)孕災(zāi)要素信息，全面掌握全省森林可燃物、野外火源和氣象條件的分布情況，結(jié)合多源遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)行森林火災(zāi)危險性綜合研判與分析，形成森林火災(zāi)危險性調(diào)查與評估數(shù)據(jù)庫、建設(shè)森林火災(zāi)危險性調(diào)查與評估數(shù)據(jù)庫。建立森林可燃物動態(tài)監(jiān)測、多尺度評估的技術(shù)方法和模型庫，進(jìn)行森林火災(zāi)危險性綜合研判與分析，開展森林火災(zāi)危險性評估，為森林火災(zāi)的預(yù)警決策提供科學(xué)依據(jù)。建立健全森林火災(zāi)重點(diǎn)隱患評價和分級指標(biāo)體系，并在此基礎(chǔ)上，通過開展森林火災(zāi)重點(diǎn)部位的隱患排查工作，全面掌握我省森林火災(zāi)隱患分布、分級情況。最終形成森林火災(zāi)重點(diǎn)隱患排查成果數(shù)據(jù)庫、隱患分布圖、隱患等級分布圖等系列成果，強(qiáng)化火源管控，有的放矢地預(yù)防森林火災(zāi)。

加強(qiáng)機(jī)構(gòu)建設(shè)，完善組織體系。各地要嚴(yán)格按照《關(guān)于完善森林和草原防滅火體制機(jī)制的意見》，切實(shí)加強(qiáng)森林防火機(jī)構(gòu)和管理隊(duì)伍建設(shè)，各地應(yīng)獨(dú)立設(shè)置防火機(jī)構(gòu)，確保林業(yè)系統(tǒng)防火組織體系完整。加強(qiáng)部門協(xié)作，形成工作合力。森林公安是防火工作的重要力量。按照《森林公安機(jī)關(guān)管理體制調(diào)整工作實(shí)施方案》，森林公安劃歸公安部門領(lǐng)導(dǎo)后，職能保持不變，業(yè)務(wù)上接受林業(yè)部門指導(dǎo)，繼續(xù)承擔(dān)森林防火工作。各地林業(yè)主管部門要主動對接同級公安機(jī)關(guān)，嚴(yán)格落實(shí)“基層森林公安特別是派駐林區(qū)的，隊(duì)伍架構(gòu)和力量布局保持基本穩(wěn)定”要求，在森林公安轉(zhuǎn)隸、機(jī)構(gòu)設(shè)置、“三定方案”編制等方面加強(qiáng)溝通，確保公安機(jī)關(guān)承擔(dān)的防火和其他職責(zé)落到實(shí)處。加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)，明確職責(zé)邊界。加強(qiáng)護(hù)林員隊(duì)伍建設(shè)，落實(shí)經(jīng)費(fèi)保障，提高工資待遇，加強(qiáng)培訓(xùn)教育，及時修訂森林火災(zāi)早期處置預(yù)案，開展處置演練和常態(tài)化的訓(xùn)練，提高火災(zāi)早期處置能力。同時，根據(jù)《關(guān)于完善森林和草原防滅火體制機(jī)制的意見》，林業(yè)主管部門與相關(guān)職能部門就森林防滅火等工作進(jìn)行職責(zé)劃分，進(jìn)一步織牢編密防滅火責(zé)任落實(shí)這張網(wǎng)，力爭做到全覆蓋，無盲區(qū)和漏點(diǎn)。加強(qiáng)隱患排查，強(qiáng)化火源管控。林業(yè)主管部門要高度重視森林防火工作，堅(jiān)持“防”字為先，嚴(yán)格火源管理，嚴(yán)防火源上山，全面壓實(shí)鎮(zhèn)村基層防火責(zé)任，確保森林防火措施落實(shí)落細(xì)。在每個重要時期，尤其是森林特別防護(hù)期，各地應(yīng)開展森林防滅火工作專項(xiàng)檢查，查找存在問題，針對薄弱環(huán)節(jié)限期整改，做到隱患沒查清不放過，問題沒整改不放過，責(zé)任不落實(shí)不放過，確保森林防火各項(xiàng)措施落實(shí)到位。加強(qiáng)防火宣傳，強(qiáng)化防火意識。要高度重視防火宣傳教育這道防火墻，督促各地加大宣傳教育的力度，廣泛宣傳防火法律法規(guī)和制度，推進(jìn)森林防火的知識進(jìn)課堂、進(jìn)社區(qū)、進(jìn)林區(qū)、進(jìn)農(nóng)戶、進(jìn)旅游景區(qū)，提高群眾森林防火意識，讓全社會繃緊防火這根弦。

有效應(yīng)對森林火災(zāi)必須快速反應(yīng)，科學(xué)決策，果斷處置，提高早期處置能力。各級森林防滅火部門必須制訂切實(shí)可行的森林火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案及早期處置預(yù)案，通過理順各級森林防滅火相關(guān)部門的職責(zé)，加強(qiáng)各部門協(xié)調(diào)和密切配合。要加強(qiáng)滅火演練，完善重特大森林火災(zāi)預(yù)案的可操作性；及時修訂森林防火條例，進(jìn)一步強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，加強(qiáng)森林防火法律法規(guī)建設(shè)，林業(yè)部門要保證第一時間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，第一時間到達(dá)火場，積極撲救初期火災(zāi)。應(yīng)急管理部門要發(fā)揮綜合應(yīng)急作用，統(tǒng)一組織指揮、積極協(xié)調(diào)調(diào)度、高效保障服務(wù)，一旦發(fā)生重大火災(zāi)，要第一時間組織足夠力量撲救火災(zāi)。同時應(yīng)加強(qiáng)森林防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是防火道路（森林防火應(yīng)急救援通道）、森林消防水源和航空護(hù)林基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加科研經(jīng)費(fèi)投入，加強(qiáng)區(qū)域性森林防火方面的科學(xué)研究，加強(qiáng)新技術(shù)新裝備的開發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)天地空一體化的現(xiàn)代滅火新戰(zhàn)法，提升快速有效控制和撲滅森林火災(zāi)的技術(shù)水平。