氣候變化對森林草原火災的影響研究

王艷平　張偉　劉浩　包佳卿

摘要：氣候變化與森林草原火災的發(fā)生、發(fā)展以及撲救密切相關，多種氣象因素變化都會對森林草原火災產(chǎn)生影響。因此，科學掌握氣候因素變化對森林草原火災的影響，對森林草原火災預防、撲救具有重要意義。

關鍵詞：森林草原火災；氣候變化；氣象要素；滅火救援

森林生態(tài)系統(tǒng)是當前綠色發(fā)展的重要組成部分，對保護生態(tài)環(huán)境、促進生態(tài)平衡具有十分重要的意義[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體之一，其資源豐富，貯藏了全球地上80%和地下40%的碳貯量[2]。森林資源具有多種功能，包括調(diào)節(jié)空氣和水資源循環(huán)、保護水土、涵養(yǎng)水源、應對氣候變化以及減輕污染和減少自然災害對人類的危害。由于它不可再生[3，4]，因此具有重要的社會意義。此外，森林還為大量生物提供了優(yōu)良的棲息地和生長環(huán)境[5]。

森林草原火災被公認為世界八大自然災害中最為危急的災害，其毀滅性和復雜性[6]給當?shù)鼐用駧チ司薮蟮慕?jīng)濟損失和社會傷害。隨著全球氣候變暖的加劇[7]，森林草原火災越來越多，其破壞范圍也越來越廣，不僅體現(xiàn)出氣候變暖對森林草原火災發(fā)生的巨大威脅，也反映出氣候變化對森林草原植被、可燃物含量所產(chǎn)生的間接影響，進一步增加了森林草原火災發(fā)生概率[8]。氣象條件變化可能會導致森林草原火災，正確分析和評估氣候變化對森林草原火災的影響對火災預防、撲救能夠起到至關重要的作用。本文通過深入探討當前森林草原火災的發(fā)生機制以及不同氣候因素對其的影響，綜合分析相關文獻，闡明氣候變化如何影響森林草原火災，并為今后的預防和撲救工作提供科學依據(jù)。

一、當前氣候變化情況概述

20世紀80年代以來，世界氣候變暖已成為當前世界上最嚴重、影響力最強的挑戰(zhàn)[9]，許多國家的冰川厚度都在不斷變薄，從1880年到2012年，全世界平均海拔上漲了0.85m。近年來，由于全球氣候變暖，升溫速率（012℃/10a）已經(jīng)達到了1880年之前的兩倍[10]，這種情況給全年防火工作帶來了更多壓力，如頻繁發(fā)生的炎熱、干燥、暴風雨、大范圍的洪澇、冰雹暴雨、沙塵暴等極端天氣，加劇了中低緯度全年森林草原火災，而且由于氣候變暖和人類活動的共同影響，這種情況正進一步加劇。

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的報告明確指出，由于全球氣候變暖，人類受自然災害威脅的風險在不斷上升。從整體來看，我國氣象要素變化趨勢不明顯，但是區(qū)域變化波動較大。陸廣彥[11]等研究表明，1961-2016年都蘭縣年平均最高氣溫、年平均氣溫、年平均最低氣溫呈極顯著升高趨勢。根據(jù)王淑華的研究，在過去50年中，中國的重要氣象因子（溫度、降雨量、濕度、風向、氣壓）發(fā)生了顯著變化。

二、森林草原火災現(xiàn)狀

森林草原火災是指在森林草原中失去人為控制，對森林草原產(chǎn)生破壞性作用的一種自然燃燒現(xiàn)象，森林草原火災會給全人類的發(fā)展帶來難以預測的后果。隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展以及新發(fā)展理念的提出，我國林業(yè)草原經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，使得森林資源、草原資源總量不斷增加，與此同時，森林草原防火工作也受到了越來越多的重視。

近年來，大興安嶺的森林和草原火災情況日益嚴重。2017年5月2日，畢拉河林業(yè)局的一場大規(guī)模森林火災導致該局的林地遭到損害，損失面積為11500公頃，其中林地損失比例為60%。2018年6月1日至2日，大興安嶺的兩個國有林管理局的大規(guī)模森林火災也導致該局損失重大。2019年3月30日，大興安嶺的兩場大規(guī)模森林火災導致該局林地損失達5100公頃。2023年4月8日，錫林郭勒盟東烏珠穆沁旗薩麥蘇木邊境處發(fā)生草原火災，火線長度累計745公里，累計投入撲火人員1768人，直至4月11日，邊境火線全線成功堵截。2023年4月20日，內(nèi)蒙古呼倫貝爾市新巴爾虎右旗克爾倫蘇木西北處蒙古國境內(nèi)發(fā)生草原火災，火災發(fā)生3小時后，逐漸蔓延到我國邊境，火場植被以針茅草為主，西北風6-7級，森林消防隊伍、地方專業(yè)撲火隊伍共投入撲救人員615人，歷時3天最終撲滅明火。 2023年5月7日22時，內(nèi)蒙古呼倫貝爾市陳巴爾虎旗胡列也吐方向俄羅斯境內(nèi)發(fā)生草原火災，在大風作用下蔓延至我國邊境，火線斷續(xù)沿額爾古納河向我方邊境延伸，火線長度15公里，火場內(nèi)平均風力達6級以上，陣風7-8級，存在較大風險，森林消防隊伍、地方專業(yè)撲火隊伍累計投入415人，沿線布控，最終成功堵截火線過境。2023年8月15日，內(nèi)蒙古北部原始林區(qū)相繼發(fā)生15起雷擊森林火，火災在海拔1208m的山地上持續(xù)蔓延，植被以偃松林為主，茂密且油性較大，火場曾連續(xù)60天內(nèi)滴雨未下，過火面積達600余公頃，森林消防隊伍、地方專業(yè)撲火隊伍先后投入千余人，采取“直升機+裝甲車”“人力+機械”“常規(guī)滅火+以水滅火”“拓寬隔離帶+巡回清理”的四種組合戰(zhàn)法，快速將明火全部撲滅。

綜上可知，近年來，我國森林草原火災頻發(fā)，防控難度也在不斷提升，其中氣候因素是最為關鍵的影響因素。當氣候變化時，森林內(nèi)部的小氣候也會發(fā)生改變，這些變化會對森林火災的發(fā)生產(chǎn)生重要影響，從而使撲救工作更加困難、更具挑戰(zhàn)性，并且危險系數(shù)也在不斷增加。

三、氣候變化對森林草原火災的影響

（一）氣溫

趙鳳君[12]、傅澤強等學者指出，中國的溫度變化表現(xiàn)在多種方面。一方面，氣溫上漲導致火災發(fā)生；另一方面，中國的降雨量也在不斷減少，從而加劇了極端天氣。隨著世界各地氣候變暖以及由此引發(fā)的森林植被變化，森林中的易燃物質(zhì)數(shù)量急劇上升，從而使森林火災風險也急劇攀升。呂愛鋒[13]等研究認為大多數(shù)地區(qū)森林火災面積與氣溫有顯著的正相關關系。

溫度、氧氣、可燃物是森林草原火災發(fā)生的三要素。由于極端高溫，大氣的相對濕度會急劇下降，從而提高了易燃物的溫度。此外，極端高溫會讓森林和草原的蒸騰率急劇上升，加快了易燃物的水分蒸發(fā)，從而提高了火災概率。當易燃物靠近著火點時，仍然會形成較多熱能，而這些熱能又取決于它們所處的環(huán)境溫度，極端高溫會推動火災蔓延。

（二）降水量

相關研究表明，降水量可直接影響森林草原可燃物的含水量，可燃物含水量越高，地被物越潮濕，植物含水量越高，著火率越低；可燃物含水量越低，地被物越干燥，著火率越高。

降水可以直接影響可燃物含水率，特別是可燃物的含水量。春秋兩季森林草原腐殖質(zhì)層較厚，降水強度大小、降水量多少是決定森林草原火災等級大小的關鍵，也是決定投入多少專業(yè)滅火撲救力量的決定性因素。降水強度和持續(xù)時間對森林草原火災的發(fā)生發(fā)展也具有重要影響，降水強度越大、持續(xù)時間越長，森林草原火災發(fā)生概率越低，火災規(guī)模越小，也就是說森林草原火災的發(fā)生發(fā)展與降水量強度、持續(xù)時間呈顯著負相關關系。降水間隔時間間接影響森林草原火災發(fā)生，連續(xù)干旱時間越長，森林和草原生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)地被物越干燥，越容易發(fā)生火災。

（三）風

張雄[14]認為，風的變化可改變火場火的強度、蔓延速度，火場面積大小、火場發(fā)展方向；火的變化、地形變化，天氣變化又會影響到風，風與火相互作用、相互影響，風也是決定森林草原火災發(fā)生發(fā)展的決定性因素。孫海濱指出，風力強弱會對森林火災發(fā)生產(chǎn)生重要作用，并會對其傳播產(chǎn)生顯著影響，隨著風力的增加，火勢更加迅猛。

風對森林火災的影響具體表現(xiàn)為：風向與降水有一定關系，當風將大量的海洋水汽輸送到陸地上，極有可能形成降水天氣，而當風將水汽從陸地吹向海洋時，則會使區(qū)域環(huán)境變得極為干燥，難以形成降水；風不僅能加快可燃物水分蒸發(fā)，加速干燥而使可燃物易燃，增加森林草原火災發(fā)生可能性，提高區(qū)域火險等級；風能不斷補充新氧氣，增加助燃條件，加速燃燒過程，使區(qū)域內(nèi)燃燒更旺盛，增加撲救難度；風力越大，大氣湍流越強，易造成“飛火”，風力的大小與形成“飛火”的距離呈顯著正相關關系，而飛火在聚集到一定程度時會演變成“爆燃火”，同時風力越大越有助于飛火顆粒飛遷，進而擴大火災區(qū)域，增加撲救難度，加劇火災規(guī)模；風還能改變熱對流，增加熱平流，加速火災蔓延；當風向發(fā)生變化時，會給正在撲救森林草原火災的消防人員帶來巨大威脅。因為他們無法及時、準確預測火勢發(fā)展，而且火勢可能會迅速蔓延到周圍地區(qū)，所以消防救援人員安全撤離火災區(qū)域困難重重。

在森林草原火災救援過程中，必須時刻掌握風速、風向等氣候變量，及時與當?shù)貧庀蟛块T溝通，建立聯(lián)控機制，并利用微型氣象儀、野外氣象觀測塔等專業(yè)儀器對森林草原火災高發(fā)區(qū)域的風速、風向等進行全天候、全方位監(jiān)測，這樣才能最大限度降低風向突變、風速增強等對森林草原火災發(fā)生發(fā)展的負面影響。

（四）大氣穩(wěn)定度、逆溫以及環(huán)流

大氣穩(wěn)定度、逆流和環(huán)流是氣候因子的變化，也是影響森林和草原生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)小氣候變化的基礎性因子，三者與太陽輻射、邊界層風速、空間熱量等因子有顯著相關性。大氣穩(wěn)定度、逆流以及環(huán)流對林火也有不同程度影響。大氣穩(wěn)定性對林火有較大影響，其可以通過直接控制陸地表面的風速、溫度、降水量等氣象要素，間接影響區(qū)域內(nèi)森林草原火災的發(fā)生和發(fā)展；當區(qū)域內(nèi)冷熱空氣交替，熱空氣在冷空氣上面時，逆溫就會發(fā)生，地面上空的大氣結(jié)構(gòu)出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高。逆溫使區(qū)域內(nèi)溫度迅速升高，進而導致森林草原火災快速蔓延；大氣環(huán)流直接影響森林和草原生態(tài)系統(tǒng)的水熱平衡、能量輸送、能量轉(zhuǎn)換等，間接影響區(qū)域內(nèi)森林草原生態(tài)系統(tǒng)的水熱因子變化、植被蒸騰大小、能量轉(zhuǎn)換平衡，進而影響森林草原火災的發(fā)生。

結(jié)語

氣候是森林草原火災動態(tài)變化的主導因素。在當前氣候變暖的大背景下，能夠?qū)α植莼馂膭討B(tài)產(chǎn)生較大影響。氣候變暖使區(qū)域內(nèi)小氣候發(fā)生變化，不僅讓森林草原火險期延長，還會使火險期提前到來，最終使火險期內(nèi)森林防火任務量更加繁重；氣候變暖使我國森林和草原生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)暖干化趨勢，進而增加了火災發(fā)生頻率、強度和過火面積；由于氣候變化的差異性，火災動態(tài)變化也呈現(xiàn)出很大的區(qū)域性差異。相關氣象預測模型顯示，未來全球大部分區(qū)域的防火形勢將更加嚴峻，森林草原火災發(fā)生頻率將更高、強度也將更大。

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作者簡介：王艷平（1982- ），男，漢族，河北保定人，本科，專業(yè)技術二級指揮員，研究方向：滅火救援、森林草原防滅火；張偉（1980- ），男，漢族，內(nèi)蒙古扎賚特旗人，本科，專業(yè)技術三級指揮長，研究方向：滅火救援、森林草原防滅火；劉浩（1997- ），男，蒙古族，內(nèi)蒙古突泉人，碩士研究生，專業(yè)技術三級指揮員，研究方向：滅火救援、森林草原防滅火；包佳卿（1995- ），男，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，本科，專業(yè)技術四級指揮員，研究方向：滅火救援、森林草原防滅火。