200911-国外森林火灾预警与预测预报

国外森林火灾预警与预测预报

蒋岳新

国家林业局防火办

0前言

伴随着以计算机为代表的高新技术迅猛发展，在世界范围内，森林火灾预警及预警及预测的应用已成为越来越多的有林国家林火管理的有力工具。国际上许许多多的林火研究工作者们不辞千辛万苦，从试验室到现场观测都做了大量的工作。他们通过不同的途径和方法，摸索到许多规律性的东西，获得许多有实用价值的宝贵经验，取得了可喜的成绩。林火预测预报的研究和应用，在西方发达国家至少要比中国早30年。我国目前林火预警及预测预报，无论是从研究角度还是从应用角度都与美国、加拿大等国有很大差距。

1林火预警预测的概念

林火预警及预测报是指依据一些客观要素，针对森林火灾的有关趋势，采用一定的数理方法所作出的预测。林火预测预报一般可分为三种：即火险天气预报、林火发生预报和林火行为预报。林火预报还可分为短期预报(2天以内的天气变化)、中期预报(3~10天)和长期(10天以上)预测预报。

(1)森林火险天气预报

森林火险天气预报，仅预测预报天气条件能否引起火灾的可能性，它不包括火源在内。

(2)林火发生预报

综合考虑天气条件的变化，可燃物干湿程度变化和森林可燃物类型特点及火源出现的危险等，来预测预报火灾发生的可能性，包括雷击火和人为火发生的可能性。

(3)林火行为预报

预报火灾发生后，预测预报林火蔓延速度、能量释放、火强度以及扑火

难易程度。

1.1林火预测预报的发展历史

林火预测预报从本世纪20年代迄今，已有70余年的历史，在世界各国发展很快。1914年美国就开始研制火险等级；苏联在沙俄时期曾采用桧柏枝条和木柱体的方法来预估林火的发生，1928年加拿大莱特(WRIGHT)利用空气中的相对湿度来进行火险预报，以相对湿度50％为界限，小于50％就有发生林火的可能；1936年美国吉思抱恩(GlSBORNE)提出多因子预报方法。

40年代日本昌山久尚提出实效湿度法；1944年苏联聂斯切洛夫提出综合指标法等等。以上方法均属于火险天气预报范畴，将火险等级划分为不燃、难燃、可燃、易燃、强烈燃烧等五级。50年代以后，研究林火预报的国家越来越多。其中发展最快的是美国和加拿大。

到70年代，这两个国家首先形成了国家级火险预报系统。例如1972年加拿大提出“加拿大森林火灾天气指标系统”。该系统是在大量火灾资料和天气资料以及野外试验的基础上，利用水热平衡原理，预报全国统一的三种可燃物湿度码，每天只需测定气温，相对温度，风速和降水量等四个气象因子就可进行三天预报。1972年美国也提出国家火险级系统，计算着火分量，蔓延分量和能量释放分量，并确定三个独立指标，即雷击火发生指标，人为火发生指标和燃烧指标，将这三个指标又归纳为火负荷指标。该系统到1978年又进行了修订。改为“国家最新火险等级预报系统”。从定性预报向定量预报迅速发展。美国北方林火实验室还设计出一种测算火行为的袖珍计算器，程序简单、计算速度快、精确度高、使用者只要输入一定的数值，就可以获得火灾特征值，用于预测火行为，1974年苏联在个别林区也提出利用电子计算机编制林火预报程序的新方法。

我国研究林火预报较晚，1955年才开始，主要是在苏、美、日等国家林火预报的基础上，结合我国的情况进行研究的。例如：风速补正综合指标法，双指标法以及火险尺法等。1978年以后，我国的林火预报发展也较快，已由火险天气预报向林火发生预报和林火行为预报发展，并开始研制全国性的林火预报系

统。

美国1977年研制了自动遥测天气站(RAWS)，重约90Kg，由太阳能电池供电，进行自动测量，储存和发送风速、风向、气温，可燃物湿度、降水量、空气相对湿度，气压等参数，所提供的风的数据是每十分钟的平均数值，自动遥测天气站每隔l小时观测一次数据，每隔三小时将测量得到的所有数据经传感器发送到同步气象卫星，由国家海洋大气管理局控制的气象卫星，把这些数据发送到接收站，从这里再自动传送到电子计算中心进行储存、处理。之后，数据自动输送到国家林火信息管理系统(AFFIRMS)，再传到广播系统对最近天气状况和火险天气提供不间断的广播。在天气形势严峻时，停止常规的火险天气广播，使用专门报警通讯， 1984年美国自动气象站引入我国气象部门。1987年黑龙江省森保所与黑龙江省科学院自动化所合作，也研制出我国的“森防SF森林天气自动遥测系统”。林火预报的研究方面，世界各国林火预报方法很多，到目前为止全世界共有一百多种，我国也有十多种。

1.2林火预测预报因子的选择与测定

为了达到预报速度快、精度高、运用简便，在林火预报研究中的关键问题是主要因子的选择和预报因子的测定。

林火预报因子的分类

林火预报涉及的因子繁多，其中有些是稳定因子(即不变因子)，如气候区、地形地势、森林特征等；有些是不稳定因子(即可变因子)，如可燃物含水量、气象因子、火源等；在预测预报研究中应该选择哪些因子，不应该选择哪些因子，这对于精确、简便地进行林火预测预报具有决定性作用。目前在林火预报研究中常采用的主导因子是可燃物的含水量、降水量或干旱日数、相对湿度、温度和风五个因素。从我国南方林区来说，主要采用气温日较差、相对湿度、降水、连旱天数等主要气象因子。

(1)稳定因子

随时间变化，不随地点变化，对林火预报起长期作用的环境因素称为稳

定因子。这些因子在某种具体林火预报系统中并不是直接输入，但必须考虑到稳定因子的作用，作为参考。特别是在国家级火险预报系统中，这些因子常作为大区划分火险区的基本资料而存入自然地理数据库。

气候区——气候区能反应某一区域水热条件和植被分布，进而影响可燃物种类、分布和数量，同一气候区内火险天气出现的季节和持续时间是比较一致的。因此在研究林火预报系统时可先以气候区为单位划分出较大的火险区，再根据不同气候区的特点制定出具体可行的预报方法。

从大的气候区来看，林火有其明显的地理分布规律。南北回归线属热带地区，林火出现的比较少；从回归线向南或向北到极地带，尤其是纬度在48~61之间为多火灾区。我国的东北地区，加拿大，美国北部属于这一带。美国1978国家火险等级系统把全国划分为四个气候等级区，分别用干旱、半干旱、半湿、湿来表示气候区的水湿程度。在进行火险预报时首先确定其地理位置属哪个区，然后选择适合该区的可燃物模型，确定预报方法。澳大利亚根据气候区的干湿状况划分出不同的火险带，以此来决定选用林火预报系统或是草地火预报系统。

地形——在大的气候区内，地形是地质变迁的结果。其变化要用地质年代来度量，比较缓慢。但是作为地形因素的坡度、坡向和坡位、海拔高度，直接影响林火的发生与发展。在进行林火预报时要考虑其作用。

目前、美国、加拿大和澳大利亚的林火预报系统在进行火行为预报时，都考虑了坡度因子作用，采用坡度修正蔓延模型。例如：美国1972年国家火险级，根据坡度把地形划分为三级，如表8-1所示，1978年又对系统进行了调整，如表8-2所示。