基于气象因子的森林火灾面积预测模型
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知林地类型的条件下， 在大尺度上研究气象因子与 森林火灾面积等级之间的关系， 并建立了森林火灾 面积预测模型， 旨在预测林火发生后可能产生的林 地过火面积等级， 以期为其他地区的林火预测预报 提供理论依据! !" 研究地区与研究方法 !# $" 自然概况 黑龙江省位于 "#$%&’—&#$%#’(、 )%)$))’—)#&$ &’* ， 面积约 "&+ " , )- ./ ! 该区属温带季风大陆性 气候， 冬季寒冷干燥， 夏季炎热多雨， 春、 秋季多大 风， 空气湿度低、 干燥! 全省地貌可分为 & 个区域： 西 北部的大兴安岭、 东北部的小兴安岭、 东南部的东部 山地 （ 张广才岭、 老爷岭和完达山等） 和西部的松嫩 平原区及东部的三江兴凯湖平原区! 山地海拔 #-0 ) 1-- /， 平原地区海拔 #& 0 %-- /! 研究区山地 面积占 &2+ 34 ， 平原占 ")+ )4 ! 黑龙江省森林面积 高达)5+ 35 , )- 1 ./% ， 森林覆盖率达 #3+ &"4 ， 森林 蓄积量为 )#+ 5& , )- 2 /# ， 地带性植被为寒温带针叶 林和温带针阔叶混交林! 森林主要分布在大兴安岭、 小兴安岭、 张广才岭、 老爷岭和完达山等地区! 天然 林比重大， 人工林少! !# !" 研究方法 !# !# $ 森林火灾面积等级标准 6 由于林火发生和蔓 延过程有许多不确定因素， 本文研究林火面积与气 象因子之间关系时， 不是以面积为因变量， 而是选择 面积等级! 根据发生林火面积大小来划分林火面积 等级， 划分方法与 《 森林防火条例》 中火灾等级划分 标准一致， 当林火面积分别为 ") ./% 、 ) 0 )-- ./% 、 )-- 0 ) --- ./ 和#) --- ./ 时， 规定林火面积等 % 级、 # 级和 " 级， 其中 # 级和 " 级为 级分别为 ) 级、 高等级! !# !# ! 数据分析与处理 6 本文所用数据为 )32- — %--# 年黑龙江省火灾发生的统计数据和林火发生 时该地区的气象数据! 由于不同林分类型对林火蔓 延有一定影响， 故将研究区森林分为兴安落叶松林 区和阔叶红松林区两种类型； 不同月份的植被状态 也决定着林火的蔓延面积， 因此本研究分别讨论不 同林区、 不同月份林火过火面积的分布规律! 在兴安 落叶松林区， 林火主要发生在 # 月下旬—5 月上旬、 3 月和 )- 月， 由于 # 月下旬和 5 月上旬发生次数较 少， 因此将 # 月数据并入 " 月、 5 月数据并入 1 月! 在阔叶红松林区， 林火主要发生在 % 月下旬—1 月、 3 月下旬—)) 月上旬， 由于 % 月下旬、 3 月下旬和 ))
（ ($%."%$% ） 、 黑龙江省自然科学基金项目 !国家自然科学基金项目 （ 3PT$%6$"$- ） 和黑龙江省科技攻关资助项目 （ U=$#=’$- ） & !!通讯作者& V6M:57：;WX45758Y 8?HF& ?@F& C8 -$$.6$-6$Z 收稿， -$$.6"$6$. 接受&
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月上旬发生次数较少， 因此将 % 月数据并入 # 月、 3 和 )) 月数据并入 )- 月! !# !# % 模型建立 6 统计分析发现， 林火发生当日的 气象因子决定着林火的强度以及林火蔓延程度， 因 此选取与林火面积相关性较大的当日平均风速、 当 日相对湿度和当日平均温度 # 个气象因子作为影响 因子! 建立模型所使用的数据为 )32- —)333 年森林 火灾发 生 数 据 及 发 生 林 火 时 该 地 区 的 气 象 数 据 （ )  个数据） ! 由于数据有一定的偶然性以及各气 象因子单位的不同， 为了提高模型的精确度， 首先对 数据进行标准化处理 （ 即原有数据减去其均值， 再 除以其标准差） ， 然后对所选气象因子进行聚类， 用 这一类中所有数据对应的林地过火面积等级值的均 值代替中心点的林火面积等级值， 再利用聚类后的 数据做多元回归分析! 通过实验分析， 构建了以下经验模型： !" # $% & ’"% & ("% 其中：
［ .］ [A8> 首先提出林火蔓延的数学模型以来， 世界上 ［ -， ’］ 许多国家都提出了自己的林火蔓延模型 ， 主要 ［ "( + "% ］ 有美国的 \AB4?EM?7 模型 、 加拿大的国家林火 ［ "， "- + "% ］ 蔓延模 型 ， 以及中国的王正非林火蔓延模 ［ "# ］ ［ Z］ ［ #］ 型 等& 另外， 9ABB?7 等 和 T:K5@ 等 也建立了相
基于气象因子的森林火灾面积预测模型 !
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摘! 要! 通过统计分析理论研究了黑龙江省林火发生规律， 并建立了基于气象因子的森林火 灾面积预测模型& 结果表明： 兴安落叶松林区林火主要发生在 % —’ 月和 "$ 月， 阔叶红松林区 林火主要发生在 ( —’ 月和 "$ 月； 利用林火发生当日的平均风速、 相对湿度和平均温度的取 值范围可知， 兴安落叶松林区发生高等级林火概率较大的月份依次为 % 月、 # 月和 ’ 月， 阔叶 红松林区则依次为 # 月、 % 月和 ( 月& 所建模型的平均精度达到 ’() (* ， 能够较精确地预测林 火发生后林地可能的过火面积& 关键词! 多元回归分析! 气象因子! 林火面积! 预测模型 文章编号! "$$"+,((（ -$$. ） "-+-.$#+$#! 中图分类号! /.’-& "! 文献标识码! 0 ! "#$%&’(&)* +)%$, -)# -)#$.( -&#$/01#*( 2#$2 02.$% )* +$($)#),)3&’2, -2’()#.4 12 3456758， 92 9:56;58<（ !"#$%&’($ )"#&($#* +,-.&#(-$*，/’#0-, "#$$%$ ，1%-,’ ） 2 31%-,2 42 56672 89"7& ， -$$. ， 56 （ "- ） ： -.$#+-.$,& !0.(#2’(：=:>?@ A8 >B:B5>B5C :8:7D>5> B4?AED，B4? ACCFEE?8C? G:BB?E8> AH HAE?>B H5E? 58 9?57A8<I5:8< JEAK58C? L?E? >BF@5?@ ，:8@ B4? GE?@5CB5A8 MA@?7 HAE HAE?>B H5E?6NFE8B :E?: L:> ?>B:N75>4?@ N:>?@ A8 M?B?AEA7A<5C:7 H:CBAE>& O4? E?>F7B> >4AL?@ B4:B MA>B AH HAE?>B H5E?> 58 :’#-; <=&7-,-- HAE?>B E?<5A8 AC6 CFEE?@ HEAM 0GE57 BA PF8? :8@ 58 QCBAN?E ， :8@ B4A>? 58 NEA:@7?:K?@ RAE?:8 G58? HAE?>B E?<5A8 M:587D ACCFEE?@ HEAM S:EC4 BA PF8? :8@ 58 QCBAN?E& =D :@AGB58< B4? K:7F?> AH :K?E:<? L58@ >G??@ ， E?7:B5K? 4FM5@5BD :8@ M?:8 B?MG?E:BFE?，5B L:> GE?@5CB?@ B4:B 58 :2 <=&7-,-- HAE?>B E?<5A8 ，B4? H5E>B B4E?? MA8B4> L5B4 <E?:B?E GEAN:N575BD AH 7:E<?E H5E? ACCFEE?8C? L?E? S:EC4 ，S:D :8@ PF8? 58 AE@?E，L457? 58 NEA:@7?:K?@ RAE?:8 G58? HAE?>B E?<5A8 ，B4?D L?E? S:D，S:EC4 :8@ 0GE57& O4? :K?E:<? GE?C5>5A8 AH B4? MA@?7 L:> ’() (* ，>F<<?>B58< B4:B 5B CAF7@ N? F>?@ BA GE?@5CB B4? NFE8B :E?: ND HAE?>B H5E?>& 7$8 9)#%.：MF7B56E?<E?>>5A8 :8:7D>5>；M?B?AEA7A<5C:7 H:CBAE；NFE8B :E?:；GE?@5CB5A8 MA@?7& 以通过不同类型的林火蔓延模型得出， 因此对模型 的研 究 是 林 火 蔓 延 研 究 的 焦 点& 自 从 ",%’ 年
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