寧波市森林火災(zāi)時(shí)空分布特征研究

江曉東 李少虹 黃增芳 袁 建

(1.寧波市應(yīng)急管理信息中心, 寧波市林火監(jiān)測信息中心, 浙江寧波 315100；2.浙江省航空護(hù)林管理站, 杭州310020；3.寧波市林場, 浙江寧波 315100；4.象山縣應(yīng)急聯(lián)勤中心, 浙江寧波 315700)

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害[1-2]，可讓多年建設(shè)積累的林業(yè)生態(tài)成果轉(zhuǎn)眼消失，對森林資源和生態(tài)環(huán)境造成巨大危害，對人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，森林火災(zāi)已成為溫室氣體排放的重要來源[3]和森林生態(tài)安全的頭號敵人。隨著農(nóng)村生活燃料的根本性改變，即燃?xì)馊〈诵讲?，森林中可燃有機(jī)物不斷積累，加之生產(chǎn)、生活等各類野外人為活動(dòng)的增加導(dǎo)致人為火源的增多，森林燃燒的可能性以及發(fā)生森林大火的潛在風(fēng)險(xiǎn)大大增加，森林防滅火的任務(wù)越來越重。

森林火災(zāi)的時(shí)空分布與天體演化、氣候變化、人類活動(dòng)以及森林植被、地形地貌、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因子密切相關(guān)，并表現(xiàn)出相應(yīng)的規(guī)律性[4-5]。我國關(guān)于森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律與時(shí)空分布特征的研究始于20 世紀(jì)六七十年代，并在隨后得到了廣泛關(guān)注[6-7]。隨著行業(yè)信息化應(yīng)用的逐步發(fā)展，研究方法也從最初的統(tǒng)計(jì)學(xué)、地理信息學(xué)方法發(fā)展到現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的應(yīng)用，并結(jié)合遙感監(jiān)測及計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、灰色系統(tǒng)預(yù)測、小波分析、Logistic 模型構(gòu)建、遙感監(jiān)測等方法開展研究[8-12]。

本文通過匯總和整理寧波市1996-2021年574 份浙江省森林火災(zāi)檔案表數(shù)據(jù)，依托寧波市森林資源二類調(diào)查成果及寧波市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，對寧波市域范圍內(nèi)森林火災(zāi)的年、月、日變化規(guī)律及和地域分布、地形地貌、林分類型、林分結(jié)構(gòu)特征等空間分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，構(gòu)建了林火空間分布特征圖，并采用現(xiàn)代數(shù)學(xué)、地理信息學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的核密度分析方法，生成了寧波市域范圍歷史森林火災(zāi)發(fā)生情況熱力圖，分析了市域及與周邊相鄰區(qū)域的重點(diǎn)森林火險(xiǎn)區(qū)分布情況，旨在為寧波市科學(xué)制定林火預(yù)防和撲救方案、合理布局生物防火林帶等基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)、有效組織林火撲救、保障森林資源和人民生命財(cái)產(chǎn)安全、降低溫室氣體排放風(fēng)險(xiǎn)、維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡、有效實(shí)現(xiàn)“30、60”雙碳目標(biāo)提供技術(shù)支撐。同時(shí)，期望本文的研究成果能夠?yàn)檎憬∧酥两系貐^(qū)的森林防滅火工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

寧波地處我國大陸海岸線中段，浙江省東北部東臨東海，與舟山群島隔海相望；南連天臺(tái)山、三門灣，與臺(tái)州市的天臺(tái)縣、三門縣交界；西接紹興市的上虞區(qū)、嵊州市和新昌縣；北靠杭州灣；其地理坐標(biāo)為28°51′N～30°33′N、120°55′E～122°16′E。境內(nèi)陸域總面積為9816 km2，具有“五山一水四分田”的地貌結(jié)構(gòu)，主要山脈為四明山脈和天臺(tái)山余脈，其中四明山脈由境西南（即奉化西部、余姚南部）入境，山勢由西南向東北蜿蜒，最高峰青虎灣崗海拔979 m。天臺(tái)山余脈自境西南（即寧海南西）入境，北東綿延斜貫境東南，向東潛入海中，出為沿海諸島和舟山群島[13]。

境內(nèi)氣候?qū)儆诒眮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，南部具向中亞熱帶過渡的特征。寧波全市年平均氣溫17.0 ℃，最熱7月份年均氣溫28.5 ℃，最冷1月份平均氣溫5.2 ℃，大于10 ℃的活動(dòng)積溫為5 643 ℃，年平均降水量約為1 470 mm，年均相對濕度約78%，無霜期平均為230～240 d。

寧波市森林植被屬于亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域-東部（濕潤）常綠闊葉林亞區(qū)域-中亞熱帶常綠闊葉林地帶北部亞地帶浙閩山丘甜櫧-木荷林區(qū)，地帶性植被稱為常綠闊葉林。但由于開發(fā)歷史悠久、人類活動(dòng)頻繁，目前除了交通不便的山區(qū)尚殘留有小面積的天然常綠闊葉林外，絕大部分的原生森林植被已被次生植被和人工植被所取代。根據(jù)《寧波森林植被》[14]統(tǒng)計(jì)，寧波全市森林植被可分為常綠闊葉林（包括栲樹+木荷群落等9 個(gè)群落類型）、常綠落葉闊葉混交林（包括南酸棗-披針葉茴香群落等4 個(gè)群落類型）、落葉闊葉林（包括楓香+化香群落等3 個(gè)群落類型）、針闊混交林（包括馬尾松+木荷群落等6 個(gè)群落類型）、針葉林（包括馬尾松+檵木群落等13 個(gè)群落類型）、次生灌叢（包括白櫟-檵木群落等8個(gè)群落類型）、竹林（包括毛竹+楓香群落等4 個(gè)群落類型）、人工經(jīng)濟(jì)林植被（包括板栗林等14個(gè)類型）等8 大類植被類型61 個(gè)群落類型。寧波全市現(xiàn)有森林面積為44.33 萬hm2，森林覆蓋率為48.08%。

2 材料與方法

2.1 浙江省森林火災(zāi)檔案表

浙江省森林火災(zāi)檔案表是森林防滅火工作相關(guān)政府部門為記錄森林火災(zāi)檔案設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集工具，詳細(xì)記錄了每起森林火災(zāi)的發(fā)生時(shí)間、撲滅時(shí)間、火點(diǎn)行政區(qū)劃、火點(diǎn)經(jīng)緯度、林火等級、火場坡度、氣象火險(xiǎn)等級、過火面積、受害森林面積、受害樹種、損失林木蓄積、損失幼林株數(shù)等信息。浙江省森林火災(zāi)檔案表是森林火災(zāi)檔案管理的權(quán)威數(shù)據(jù)。本文采用的浙江省森林火災(zāi)檔案表數(shù)據(jù)來自“浙江省森林消防網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”，自2004年起，浙江省森林火災(zāi)統(tǒng)計(jì)工作徹底告別人工統(tǒng)計(jì)、逐級上報(bào)的落后手段，而步入數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計(jì)共享、科學(xué)分析的網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代[15]。區(qū)（縣、市）森林消防辦公室只要把每月發(fā)生的森林火災(zāi)基礎(chǔ)信息在線錄入，省、市、縣3 級森林消防管理部門可以分別匯總統(tǒng)計(jì)本管轄范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)；2004年之前的浙江省森林火災(zāi)，將已歸檔的電子（或紙質(zhì)）材料導(dǎo)入（或手工錄入）到“浙江省森林消防網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”。

2.2 寧波市森林資源二類調(diào)查成果

浙江省從我國建國初期至今，先后組織開展了“一五”“四五”“六五”“九五”“十一五”“十三五”共6 次全省性森林資源二類調(diào)查[16]，由于本次分析的歷史火災(zāi)檔案數(shù)據(jù)年份和分析可行性，本文選用了“十三五”森林資源二類調(diào)查成果作為森林資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該調(diào)查以縣為單位開展，采用空間分辨率優(yōu)于1 m 的遙感影像數(shù)據(jù)作為調(diào)查底圖，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按照《浙江省森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查技術(shù)操作細(xì)則（2014年修訂）》執(zhí)行[17]，從2015年12月開始前期外業(yè)調(diào)查，于2019年10月完成內(nèi)業(yè)工作，并完成成果匯編。寧波市森林資源二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)包括：經(jīng)核對和確定的境界線、各級行政區(qū)劃界線以及森林經(jīng)營單位管理區(qū)界線、保護(hù)區(qū)界線；以村為單位的林班區(qū)劃、小班區(qū)劃、森林分類區(qū)劃、林種區(qū)劃等；調(diào)查的各類林地的面積和權(quán)屬、各類森林蓄積量、散生木和四旁樹蓄積量、與森林資源有關(guān)的生態(tài)因素（植被、土壤、地形地勢等）。寧波市林業(yè)局以此次二類調(diào)查資料為基礎(chǔ)，更新了林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫，形成了寧波市森林資源圖形與屬性數(shù)據(jù)庫、森林資源管理信息系統(tǒng)等成果。該二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)是進(jìn)行森林火災(zāi)數(shù)據(jù)研究工作的基礎(chǔ)。

2.3 寧波市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

寧波市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)來自寧波市森林消防指揮部辦公室建設(shè)的寧波市森林消防指揮信息系統(tǒng)，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以1:10 000 的地形圖為基礎(chǔ)，采用掃描的方式形成柵格圖像進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用圖像處理軟件，對柵格地形圖進(jìn)行裁邊、糾正、配準(zhǔn)等工作，再通過數(shù)字化方式采集地形圖上的河流、水庫、道路、村莊等關(guān)鍵要素，最終形成矢量數(shù)據(jù)。由于地形圖測繪的年代較早，道路變化較大，系統(tǒng)通過配準(zhǔn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對道路矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正，形成了路網(wǎng)信息圖層。路網(wǎng)信息分為2 種：一種是縣級公路及以上道路，在數(shù)據(jù)庫中用雙線路分類展示；另一種是村道及林間小路，在數(shù)據(jù)庫中用單線路分類展示。

2.4 研究方法

2.4.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本文基于浙江省森林火災(zāi)檔案表數(shù)據(jù)、寧波市森林資源二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)、寧波市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)開展研究。數(shù)據(jù)的分析與預(yù)處理過程主要包括4 個(gè)方面：第一，是自1996年以來，寧波市的區(qū)（縣、市）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道、行政村等各級別行政區(qū)劃經(jīng)歷了多次設(shè)立、改建、撤銷、合并等調(diào)整，而森林火災(zāi)檔案表數(shù)據(jù)均按當(dāng)年實(shí)際發(fā)生地的行政區(qū)劃進(jìn)行記錄，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)在進(jìn)行跨年份區(qū)劃分析時(shí)容易引起混淆。經(jīng)綜合考慮，本文選擇以2016年寧波市部分行政區(qū)劃調(diào)整結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，對區(qū)（縣、市）級行政區(qū)劃調(diào)整進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)庫中將奉化縣、奉化市統(tǒng)一改名為奉化區(qū)，將江東區(qū)歸入鄞州區(qū)，但原奉化江以西的鄞州片區(qū)（2016年后劃入海曙區(qū)）發(fā)生的森林火災(zāi)及相對應(yīng)的森林資源仍納入鄞州區(qū)統(tǒng)計(jì)，海曙區(qū)不作單獨(dú)統(tǒng)計(jì)分析；第二，是二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)庫的分類數(shù)據(jù)采用了外鍵列設(shè)計(jì)，利用1位（如火災(zāi)類型）或多位（如小班優(yōu)勢樹種）數(shù)字編碼進(jìn)行字段值定義及存儲(chǔ)，并在其系統(tǒng)應(yīng)用界面根據(jù)數(shù)據(jù)字典進(jìn)行釋義展示，這雖然在提高數(shù)據(jù)庫運(yùn)行效率、降低數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)空間等方面有積極意義，但也存在不易于人工直接理解數(shù)據(jù)庫表中字段含義、不便于直接閱讀數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果等弊端，因此，在數(shù)據(jù)預(yù)處理環(huán)節(jié)，本文將相關(guān)字段的數(shù)字編碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)據(jù)字典中的實(shí)際釋義；第三，是通過使用Arcgis 軟件工具箱中的

“空間連接（Spatial Join）”工具，以浙江省森林火災(zāi)檔案表數(shù)據(jù)中574 條森林火災(zāi)記錄為基礎(chǔ)，以具唯一性的森林火災(zāi)11 位編號為主鍵，將寧波市森林資源二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)中對應(yīng)火災(zāi)區(qū)域的森林資源圖班屬性字段連接到一張大寬表中，并逐條核實(shí)了表內(nèi)信息的完整性、準(zhǔn)確性和可讀性，完成了本文分析數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建；第四，是根據(jù)分析數(shù)據(jù)庫預(yù)處理結(jié)果，結(jié)合寧波市森林資源二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)，完成歷史森林火災(zāi)數(shù)據(jù)落圖，按林分、郁閉度、海拔、林齡、坡度級等屬性生成對應(yīng)圖層（圖1）。

圖1 寧波市林火發(fā)生點(diǎn)、林分、郁閉度、海拔、林齡、坡度級圖層示意Fig.1 Schematic diagram of forest fire occurrence point, stand, canopy density, altitude,forest age, and slope grade in Ningbo

2.4.2 數(shù)據(jù)分析

為了進(jìn)行基于分析數(shù)據(jù)庫的森林火災(zāi)時(shí)空分布特征的統(tǒng)計(jì)分析，本文先在JMP 軟件中將表字段按連續(xù)型、名義型和有序型3 種建模類型進(jìn)行了定義，分別用于對應(yīng)數(shù)值型、無序分類數(shù)據(jù)和有序分類數(shù)據(jù)，然后利用“表匯總（Summary）”功能從分析數(shù)據(jù)庫中根據(jù)每起火災(zāi)的單因子特征形成子表，根據(jù)數(shù)據(jù)特征選取合適的圖表類型和參數(shù)。利用“圖形生成器（Graph Builder）”進(jìn)行結(jié)果的可視化呈現(xiàn)，生成了體現(xiàn)寧波市森林火災(zāi)時(shí)間分布特征和空間分布特征的多張圖表。在此基礎(chǔ)上，本文嘗試進(jìn)行了多因子關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘，分別對縣域森林面積（S0）與森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)（T）、受害森林面積（S1）、過火森林面積（S2）進(jìn)行二元擬合分析，得出其具體相關(guān)性的結(jié)果。

在進(jìn)行森林火災(zāi)發(fā)生與林種相關(guān)性分析時(shí)，為了避免因單個(gè)林種絕對數(shù)量的年度變化因素影響結(jié)果的可比性，本文選擇具有代表性的松、杉、闊、竹4 個(gè)林種，計(jì)算了同林種森林受害面積與實(shí)際總量的比值，求得分林種森林火災(zāi)受害率，并按年分組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歸一。

為研究歷史森林火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)與路網(wǎng)分布之間的相互關(guān)系，本文采用Arcgis“鄰域分析（Proximity Analysis）”的“近鄰分析（Near）”方法。該方法用于確定1 個(gè)或多個(gè)要素類中、或2個(gè)要素類間的要素鄰近性，可識(shí)別彼此間最接近的要素，或計(jì)算各要素之間的距離。通過輸入歷史森林火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)的點(diǎn)要素圖層、路網(wǎng)分布的線要素圖層，確定搜索半徑，計(jì)算得到每個(gè)點(diǎn)與路網(wǎng)圖層中的雙線路或單線路要素距離最小值（投影坐標(biāo)系CGCS2000），并將結(jié)果寫入分析數(shù)據(jù)庫的NEAR_FID、NEAR_DIST 字段。最后，利用JMP 軟件進(jìn)行最近距離特征分析，形成隨機(jī)均勻分布的散點(diǎn)圖。

密度分析可以根據(jù)已知量進(jìn)行處理，然后將這些量分散到整個(gè)地表上，形成一個(gè)連續(xù)的表面（密度表面）。密度表面可以區(qū)分點(diǎn)要素分布相對集中或稀疏的區(qū)域。為了直觀地體現(xiàn)寧波市域范圍內(nèi)歷史森林火災(zāi)發(fā)生最集中區(qū)域，并考慮受害面積因素，本文采用Arcgis“核密度分析（KernelDensity）”方法進(jìn)行空間分析。該方法將每個(gè)采樣點(diǎn)的量級分布在整個(gè)研究區(qū)域，計(jì)算輸出柵格中每個(gè)像元的密度值，然后以Silverman 的二次核函數(shù)[18]為基礎(chǔ)，計(jì)算每單位面積的量值，以將各個(gè)點(diǎn)要素?cái)M合為光滑錐狀表面。概念上，每個(gè)點(diǎn)上方覆蓋的平滑曲面在點(diǎn)所在位置處表面值最高，隨著與點(diǎn)的距離的增大表面值逐漸減小，在與點(diǎn)的距離等于搜索半徑的位置處表面值為零。搜索半徑計(jì)算過程分為5 步：1）計(jì)算輸入點(diǎn)的加權(quán)平均中心；2）計(jì)算所有點(diǎn)與加權(quán)平均中心之間的距離；3）計(jì)算這些距離的加權(quán)中值Dm；4）按公式（1）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)距離S D[19]或按公式（2）計(jì)算加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)距離S Dw；5）按公式（3）計(jì)算搜索半徑。

式（1）中，xi和yi是要素i的坐標(biāo)；表示要素的平均中心；n等于要素總數(shù)。

式（2）中，wi是要素i的權(quán)重，表示加權(quán)平均中心。

式（3）中，SD是標(biāo)準(zhǔn)距離；Dm是中值距離；n是population 字段值的總和；方程的min 部分表示在2 個(gè)選項(xiàng)中將使用計(jì)算結(jié)果為較小值的選項(xiàng)。

本文將1996-2021年寧波市574 場森林火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)要素（point）圖層輸入，考慮每起森林火災(zāi)的受害森林面積，賦予population 字段更大的權(quán)重，使用“核密度分析（KernelDensity）”方法計(jì)算默認(rèn)搜索半徑，并將其運(yùn)算結(jié)果用寧波市行政界線進(jìn)行“按掩膜提?。‥xtract by Mask）”操作，可生成寧波市域范圍歷史森林火災(zāi)發(fā)生情況熱力圖，疊加區(qū)（縣、市）行政界線圖層后，便可直觀地給出可視化結(jié)果，得出全市森林火災(zāi)發(fā)生集中區(qū)域和跨區(qū)（縣、市）聯(lián)防聯(lián)控重點(diǎn)區(qū)域的分析。

3 寧波森林火災(zāi)的時(shí)間分布特征

3.1 年際變化特征

從寧波森林火災(zāi)的年際變化特征圖（圖2）可以看出，1996-2021年寧波森林火災(zāi)出現(xiàn)了由低發(fā)到高發(fā)再降低的變化特征，這種變化特征與寧波經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、林內(nèi)可燃物積累及林火防治本身的發(fā)展特點(diǎn)是相一致的。20 世紀(jì)90年代末前，寧波市農(nóng)村中還普遍存在樵采生火的習(xí)慣，因此，林下可燃物的積累較少，林火呈現(xiàn)低發(fā)的特征；20 世紀(jì)90年代末以后，農(nóng)村的生火習(xí)慣發(fā)生了根本性的改變，燃?xì)馍鸹救〈诵讲裆?，?dǎo)致林下可燃物的不斷積累，林火也呈現(xiàn)出了多發(fā)的態(tài)勢，并在2003-2005年達(dá)到了高峰；自2006年以來，隨著森林防火措施的不斷加強(qiáng)和技術(shù)的日益完善，特別是2 支隊(duì)伍（巡邏護(hù)林隊(duì)伍、林火撲救隊(duì)伍）建設(shè)和生物防火林帶、林火撲救物資等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷加強(qiáng)，寧波市林火又進(jìn)入了低發(fā)的良好局面，森林防火工作取得了歷史最好成績，也標(biāo)志著寧波市的森林消防工作由抓撲滅為主階段轉(zhuǎn)入了從源頭上抓預(yù)防為主、預(yù)防與撲滅相結(jié)合的嶄新階段。

圖2 寧波森林火災(zāi)年際變化特征Fig.2 Interannual variation characteristics of forest fire in Ningbo

3.2 月際變化特征

從寧波森林火災(zāi)的月際變化特征圖（圖3）可以看出，一年中，11月至次年4月是森林火災(zāi)發(fā)生較為集中的月份，其中以3月和4月為高發(fā)期。這種火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)與寧波的氣候、可燃物變化特點(diǎn)及人為活動(dòng)等因素密切相關(guān)。從氣候角度看，11月至次年4月，寧波正處冬、春季節(jié)，這段時(shí)間往往氣候比較干燥，且多大風(fēng)天氣，林內(nèi)可燃物含水率低、較易燃燒、火勢易蔓延。相對而言，11月份至次年2月份期間，大氣溫度較低，而3-4月份則氣溫不斷回升，故3-4月份的森林火災(zāi)又要重于11月至次年2月。而其他月份則降水較多，空氣濕度較大，則森林火災(zāi)也處于低發(fā)狀態(tài)。從可燃物變化角度看，11月至次年4月為植物休眠期，陽性喬灌木大量落葉，陽性雜草進(jìn)入枯萎期，致使林內(nèi)的可燃物積累較多，且由于氣候干燥，可燃物的含水量較低，容易燃燒。而5-10月為植物生長期，植物體內(nèi)含水率高，加上周邊環(huán)境濕潤多雨，則不易燃燒。從人為活動(dòng)角度看，11月至次年4月期間，農(nóng)民燒荒燒炭等農(nóng)事作業(yè)較多，清明節(jié)前后各地都有掃墓祭祖、燒紙錢放鞭炮的習(xí)慣；另外，隨著森林旅游業(yè)的不斷發(fā)展，春季上山踏青人員也逐年增加，故這段時(shí)間野外人為活動(dòng)及違規(guī)用火較多，增加了林火發(fā)生的隱患。分析寧波市森林火災(zāi)的起火原因，居前3 位的是上墳燒紙、燒荒燒炭和野外吸煙，其中又以前兩者為主要原因，3-4月份既是上墳掃墓季節(jié)，也是春耕燒荒時(shí)節(jié)，更是春游踏青季節(jié)，因此，也是林火高發(fā)季節(jié)。

圖3 寧波市森林火災(zāi)月際變化特征Fig.3 Monthly variation characteristics of forest fire in Ningbo

3.3 日變化特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)（圖4），上午10 時(shí)至下午16 時(shí)是一天之中引發(fā)森林火災(zāi)最集中的時(shí)間，占到了全部火災(zāi)的85%，究其原因是由于這段時(shí)間內(nèi)太陽照射相對強(qiáng)烈、氣溫相對較高、空氣濕度相對較低、林內(nèi)可燃物相對干燥所至。其中，又以13-14 時(shí)為最多，根據(jù)氣象學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，14 時(shí)左右是大地溫度最高的時(shí)候，在高火險(xiǎn)天氣，這段時(shí)間的可燃物最易燃燒。

圖4 寧波市森林火災(zāi)日變化特征Fig.4 Daily variation characteristics of forest fire in Ningbo

4 寧波市森林火災(zāi)的空間分布特征

4.1 縣域尺度的空間分布特征

從縣域尺度上來看，寧波全市森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)降序排列依次為寧?？h、奉化市、象山縣、鄞州區(qū)、北侖區(qū)、余姚市、慈溪市、鎮(zhèn)海區(qū)和江北區(qū)。據(jù)寧波市森林資源二類調(diào)查成果，寧波全市森林資源數(shù)量按降序排列為寧?？h、奉化區(qū)、象山縣、余姚市、鄞州區(qū)、北侖區(qū)、慈溪市、鎮(zhèn)海區(qū)和江北區(qū)（表1）。其中，寧?？h、奉化區(qū)、象山縣等南3 縣的林火發(fā)生次數(shù)之和超過半數(shù)，占55.1%。

表1 寧波市森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)及面積（1996-2021）Table 1 Statistics of frequency and area of forest fires in Ningbo (1996-2021)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表現(xiàn)出了森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)、受害森林面積、過火森林面積與縣域森林面積大小基本一致的特點(diǎn)，縣域森林面積（S0）與森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)（T）、受害森林面積(S1)、過火森林面積（S2）進(jìn)行二元擬合分析。研究結(jié)果顯示，S0與T、S1、S2均展現(xiàn)出線性相關(guān)（圖5），證明森林資源是林火發(fā)生的重要因子。寧海縣、象山縣、奉化區(qū)、鄞州區(qū)等寧波南部地區(qū)是寧波森林資源的集中分布區(qū)，因此，森林火災(zāi)的發(fā)生量也比較多，而慈溪市、鎮(zhèn)海區(qū)、江北區(qū)等寧波北部地區(qū)多為平原地區(qū)，森林資源分布較少，森林火災(zāi)的發(fā)生次數(shù)也相對較少。

圖5 縣域森林面積(S0)與森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)(T )、受害森林面積(S1)、過火森林面積(S2)Fig.5 Fitting results of forest area at county level (S0)and frequency of forest fire (T)、damaged forest area(S1)、burned forest area (S2)

S0與T線性擬合公式為：

S0與S1線性擬合公式為：

S0與S2線性擬合公式為：

根據(jù)Arcgis“核密度分析”生成的寧波市域范圍歷史森林火災(zāi)發(fā)生情況熱力圖（圖6）分析認(rèn)為：一是寧?？h中南部、象山縣東部及北部沿海、奉化區(qū)中東部、鄞州區(qū)中部、慈溪市中南部均為歷史森林火災(zāi)發(fā)生的集中區(qū)域，需要重點(diǎn)關(guān)注、做好預(yù)防；二是從跨區(qū)（縣、市）的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)來看，寧海北與奉化南交界、奉化東與鄞州西南交界、鄞州東與北侖西交界、鎮(zhèn)海北與慈溪東南交界屬于森林火災(zāi)多發(fā)區(qū)域，需要在寧波市內(nèi)聯(lián)防聯(lián)控方面投入更多的精力；三是從跨地（市）的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)來看，寧?？h西北部山區(qū)與臺(tái)州市天臺(tái)縣交界處、奉化西與紹興市嵊州市交界處、余姚西北部與紹興市上虞區(qū)交界處是發(fā)生跨境火的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，需要在地（市）級層面做好聯(lián)防聯(lián)控工作。

圖6 寧波市域范圍歷史森林火災(zāi)發(fā)生情況熱力Fig.6 Thermodynamic map of historical forest fires in Ningbo

4.2 起火原因的分布特征

據(jù)有記載以來的林火統(tǒng)計(jì)資料分析，寧波的森林火災(zāi)除1 起雷擊火以外，其他均是由人為原因引起，排前3 位的主要原因是祭祀用火、農(nóng)事用火、野外吸煙等人類野外非法用火所致（圖7）。相較浙江省域范圍內(nèi)同時(shí)期引起森林火災(zāi)原因前3 位分別為農(nóng)事用火、祭祀用火、野外吸煙[20-21]的情況稍有不同。生產(chǎn)性用火（農(nóng)事用火、煉山造林等）引發(fā)的森林火災(zāi)占22.90%，其中以燒荒和燒炭等農(nóng)事用火為主，占20.80%；非生產(chǎn)性用火引發(fā)的森林火災(zāi)占64.69%，其中以祭祀用火為主，占40.21%，野外吸煙居二，占12.76%。

圖7 寧波市森林火災(zāi)起火原因分布Fig.7 Distribution of forest fire causes in Ningbo

4.3 起火地點(diǎn)的分布特征

根據(jù)Arcgis“近鄰分析（Near）”計(jì)算，形成了森林火場與路網(wǎng)最近距離散點(diǎn)圖（圖8），若圖8 中574 個(gè)火點(diǎn)隨機(jī)均勻分布于Y軸、X軸，則表示火場與路網(wǎng)的距離，與單線路的距離均值為45.29 m，中位數(shù)17.81 m，與雙線路的距離均值為89.01 m，中位數(shù)60.55 m。由此可見，起火地點(diǎn)主要集中于路網(wǎng)附近，包括林田（地）交界處、林路交界處、林墓交界處、林村交界處等林緣地帶及散墳所在林地。

圖8 森林火場與路網(wǎng)最近距離散點(diǎn)Fig.8 Scatter diagram of the nearest distance between forest fire site and road network

4.4 森林火災(zāi)與生境因子的相關(guān)性分析

4.4.1 森林火災(zāi)與地形、地貌的相關(guān)性分析

4.4.1.1 海拔高度

基于分析數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)形成海拔與森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)系分析圖（圖9）可知，寧波市的森林火災(zāi)主要發(fā)生在海拔400 m 以下的低山丘陵區(qū)，占總數(shù)的97.2%，海拔中位數(shù)為70 m，均值為102.86 m。平原區(qū)和高山區(qū)則較少，這種發(fā)生特點(diǎn)與寧波市森林資源的分布特點(diǎn)和人為活動(dòng)特征完全一致。平原區(qū)的森林資源總量少，且多以常綠的人工群落為主，林分密度較大，地表枯落物的含水率高，不易燃燒。山區(qū)是森林資源的主要分布區(qū)，而海拔在400 m 以下的低山丘陵區(qū)既是人類的主要生產(chǎn)區(qū)，也是主要的墓葬區(qū)，因此，山區(qū)是林火的高發(fā)區(qū)。海拔較高的區(qū)域則人類活動(dòng)相對減少，故林火發(fā)生數(shù)也相應(yīng)減少。

圖9 海拔與森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)系Fig.9 Analysis on the relationship between altitude and forest fire

4.4.1.2 坡度

根據(jù)圖10 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，坡度為18°～36°的林地是森林火災(zāi)的高發(fā)區(qū)，該區(qū)域林火發(fā)生數(shù)占到了統(tǒng)計(jì)數(shù)的88.51%，中位數(shù)為坡度25°。分析其原因，主要是此類緩坡地一般處于與林特產(chǎn)業(yè)區(qū)相接壤的林緣地帶，也是主要的墓葬區(qū)，人類生產(chǎn)、休閑、掃墓等活動(dòng)比較頻繁，增加了火災(zāi)發(fā)生的頻率。

圖10 林地坡度與森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)系Fig.10 Analysis on the relationship between forest slope and forest fire

4.4.1.3 坡向

由于火災(zāi)調(diào)查登記表中缺乏坡向的記載，無法從本地林火檔案中總結(jié)林火發(fā)生與坡向的關(guān)系。根據(jù)美國唐納德·波瑞的研究結(jié)果（圖11），在東、南、西、北及平地5 類坡向中，南坡的火情要高于其他坡向，而北坡的火情則要低于其他坡向，這主要跟南坡接受的太陽輻射多、吸收的熱量多，而北坡吸收的太陽輻射熱少有關(guān)。這與人們對林火管理者的直觀感受是相一致的。

圖11 不同坡向森林火情分布[22]Fig.11 Forest fire distribution map in different slope directions

4.4.2 森林火災(zāi)與植被的相關(guān)性分析

4.4.2.1 林種

松林是寧波市森林的主要類群，根據(jù)寧波市“十三五”森林資源二類調(diào)查成果，寧波全市混交林含松占比10%以上（含松林地）面積為150 400 hm2。其中，占比40%及以上松林面積為41 107 hm2，占比70%以上松林面積為15 400 hm2。一般而言，松林基本上分布在土壤比較瘠薄、立地條件相對較差的林地上，往往以純林或與其他落葉闊葉樹種混交出現(xiàn)，林下陽性灌木及雜草較多，加上松樹本身含油脂，因此，此類林種較易燃燒，成為火場中最易燃、蔓延最迅速的林種[23]，在受害森林中，松林占到了40%而位居首位（圖12）。

圖12 森林火災(zāi)受害率與林種的關(guān)系Fig.12 Relationship between damaged forest area and forest species

從林分組成來看，針葉林和闊葉林純林的受害總面積占63.17%，而針闊混交林的受害面積僅為15.79%，這說明純林在寧波市立地和氣候等環(huán)境條件下更容易引發(fā)火災(zāi)及造成火災(zāi)蔓延，而針闊混交林則相對不易引發(fā)森林火災(zāi)。因此，強(qiáng)化對現(xiàn)有純林特別是松類純林的針闊混交化改造對森林消防工作具有積極意義。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果也可以看出，毛竹林的火災(zāi)發(fā)生率較低，這既與毛竹林的集約經(jīng)營度高有關(guān)，也與毛竹林具有枝下高、林下枯落物少、林內(nèi)空氣及土壤濕度大、溫度低等良好的阻火環(huán)境有關(guān)，因此，在實(shí)踐中可以將生長健康的毛竹林直接界定為生物防火林帶[24]。

4.4.2.2 林齡

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明（圖13），寧波市森林火災(zāi)危害較大的林分是幼齡林和中齡林，分別占森林火災(zāi)發(fā)生數(shù)的54.18%和42.33%，兩者之和達(dá)到了96.51%。幼齡林由于尚未郁閉，林地內(nèi)的陽性雜草、灌木較多，土壤易干燥，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大。中齡林雖已郁閉，但因郁閉時(shí)間不長，林下蔭生性植物尚未發(fā)育或發(fā)育不多，陽生性植物仍占有較大的比例，且林下枯落物積累較多，含水率較低，分解不充分，使得此類林分的林火風(fēng)險(xiǎn)最大。近熟林、成熟林因林分郁閉時(shí)間較長，林下蔭生性植物發(fā)育良好，雖無蔭生性植物發(fā)育，但因林下枯落物分解比較充分，含水率高，致使此類林分的林火風(fēng)險(xiǎn)較小。目前，在寧波市的森林資源中，幼齡林所占面積比重高達(dá)67.08%，中齡林所占面積比重為23.74%，兩者之和高達(dá)90.82%，因此，目前寧波市森林消防工作的形勢仍非常嚴(yán)峻。

圖13 森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)與林齡的關(guān)系Fig.13 Relationship between the number of forest fires and forest age

4.4.2.3 郁閉度

從森林火災(zāi)與郁閉度的關(guān)系圖（圖14）可以看出，當(dāng)林分郁閉度為0.1 時(shí)，林火發(fā)生率較低，當(dāng)林分郁閉度達(dá)0.2～0.3 時(shí)，林火發(fā)生率大幅度升高，并在0.3 時(shí)達(dá)到峰值。隨著林分郁閉度的增加，林火的發(fā)生率呈現(xiàn)出逐步下降的趨勢，當(dāng)郁閉度達(dá)到0.8 以上時(shí)，林火表現(xiàn)出了低發(fā)的態(tài)勢。分析其原因，主要仍是與林內(nèi)可燃物的數(shù)量、性質(zhì)及林內(nèi)火環(huán)境的變化規(guī)律有關(guān)。郁閉度為0.1～0.2 的林分一般為新造林分，尚處于造林后的幼林撫育期，林地內(nèi)的陽性雜草、灌木等均被1年2 次的撫育工作清除了，地表可燃物積累少，林分不易燃燒。郁閉度為0.2～0.5 的林分往往3年撫育期已滿，林內(nèi)陽性雜草、灌木的生物量較大，加上林內(nèi)通風(fēng)采光都較好，溫度相對較高，濕度相對較低，且通風(fēng)良好的林內(nèi)由于地形的變化容易形成小地形風(fēng)向。從火場環(huán)境角度分析，這類林分為林火的發(fā)生和蔓延提供了良好的條件，林火發(fā)生概率高。隨著林分郁閉度的不斷增加，林內(nèi)陽生性植物開始減少，溫度開始降低，濕度逐步增加，風(fēng)速變小，地表枯落物的含水率也逐步提高，林火的發(fā)生率也開始逐步降低。當(dāng)林分郁閉度達(dá)到0.8 以上時(shí)，林地已基本為郁郁蔥蔥的林木所覆蓋，林下蔭生性植物開始發(fā)育，而且由于林內(nèi)小氣候環(huán)境的改善，枯落物含水量較高，分解加快，林內(nèi)良好的阻火環(huán)境基本形成，因此，森林火災(zāi)也呈現(xiàn)出低發(fā)的良好態(tài)勢。

圖14 森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)與郁閉度的關(guān)系Fig.14 Relationship between the number of forest fire and canopy density

5 結(jié)論與討論

森林資源是森林火災(zāi)發(fā)生的基礎(chǔ)，森林資源的性狀直接影響著林火的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律。松林等純林的林火發(fā)生頻率較高，可以通過闊葉化改造措施將其改造成針闊混交林，以降低森林火險(xiǎn)。在幼林3年撫育期滿至郁閉前的林分內(nèi)可燃物積累較多，林火發(fā)生率較高，建議采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。健康的毛竹林具有較好的林內(nèi)阻火環(huán)境，可在實(shí)踐中直接界定為生物防火林帶。

低丘緩坡、陽坡、林緣既是農(nóng)事活動(dòng)和人類休閑活動(dòng)的頻繁區(qū)，也是墓葬集中區(qū)，該區(qū)域內(nèi)人為活動(dòng)多，野外違規(guī)用火多，火災(zāi)隱患大，須加強(qiáng)生物防火林帶等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)宣傳、巡邏力度，積極做好森林火災(zāi)的預(yù)防工作。

從歷史森林火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)分析，主要有3 種類型的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域值得引起關(guān)注：第1 種，是縣域內(nèi)的局部高火險(xiǎn)區(qū)（如寧?？h中南部等），需加強(qiáng)高火險(xiǎn)期巡查，做好預(yù)防工作；第2 種，是各縣域接壤處（如寧海北與奉化南交界等）的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，需要由寧波市級層面協(xié)調(diào)，各區(qū)（縣、市）做好聯(lián)防聯(lián)控；第3 種，是市域間（如寧?？h西北部山區(qū)與臺(tái)州市天臺(tái)縣交界處等）的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，需要由浙江省級層面做好協(xié)調(diào)，由相關(guān)地（市）做好聯(lián)防聯(lián)控，在高火險(xiǎn)時(shí)期做好應(yīng)急救援隊(duì)伍、應(yīng)急物資的靠前部署工作。

寧波市1996-2021年發(fā)生的森林火災(zāi)，除1起由雷擊引發(fā)外，其余均由人為野外違規(guī)用火造成，其中以燒荒、燒炭和上墳燒紙為主。近年來，隨著各地森林消防宣傳教育工作的深入開展和在源頭上加強(qiáng)了對野外火源的管理，燒荒、燒炭、上墳燒紙等陋習(xí)已得到了較好的控制，也為從源頭上做好全市森林消防工作奠定了基礎(chǔ)。然而，隨著森林旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，林區(qū)人類活動(dòng)變得更加頻繁，活動(dòng)范圍也呈逐年擴(kuò)大趨勢，這給野外火源的管理帶來了新的挑戰(zhàn)，森林消防工作者需要積極采取應(yīng)對措施，做到防患于未“燃”。

隨著森林防滅火措施的不斷加強(qiáng)和技術(shù)的日益完善，近年來，寧波市的林火進(jìn)入了低發(fā)的良好局面。目前，在寧波市森林資源中，中齡林、幼齡林所占的面積比重高達(dá)90.82%，此類林分可燃物積累較多，發(fā)生火災(zāi)的概率高。同時(shí)，由于農(nóng)村生火習(xí)慣的改變，導(dǎo)致各類林分的可燃物積累不斷增多，火險(xiǎn)等級日益增加，因此，寧波市森林消防工作的形勢依然十分嚴(yán)峻。建議當(dāng)?shù)厣仲Y源管理部門積極推動(dòng)中幼林撫育，及時(shí)清理林中地表可燃物堆積，有效減少林內(nèi)可燃物載量，切實(shí)降低森林火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)生物防火林帶、“引水滅火”、智慧監(jiān)控等消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將森林火災(zāi)人為的被動(dòng)防御向技防為主、人防與技防緊密結(jié)合的主動(dòng)防御轉(zhuǎn)變，切實(shí)提高森林消防的安全性和有效性。