北京西山林场可燃物含水率与气象要素关系
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1 研究区概况 北京西山林场位于北京市近郊, 连接海淀、石景
山和门头沟 3个区, 是以观赏为主的生态公益林场。 西山林场总面积 5 949 hm2, 地质环境为低海拔石质 山, 山区海拔一般在 200~ 400m, 最高峰克勒峪海拔 800 m。西山卧佛寺林场与北京植物园、香山植物园 和八大处公园相连, 树木长势优良, 生态环境良好, 生态功能稳定。
式中, M 为可燃物含水率 (% ) ; W1 为可燃物样 品鲜全重 ( g); W2 可燃物样品烘干后全重 ( g) ; E 1 为 装载样品的信封烘干前重量 ( g) ; E2 为信封烘干后 的重量 ( g) 。 215 数据处理
在林内采回的小气象数据, 按照不同林型详细 记录。根据公式应用 Excel 2007计算样品含水率, 导入 SPSS 1310软件。在数据分析前, 先将数据进 行标准化处理。由于气象数据和含水率量纲不同, 进行标准化处理后消除量纲误差。
摘要: 在北京西山林场建立侧柏、栓皮栎、黄栌、元宝枫和油 松 5种森林 类型内建立 观测点, 从 2008年 12月至 2009年 9月, 在各个类型内测定活可燃物和死可燃物含水 率, 并且建立可 燃物含 水率预 测模型预 测可燃 物含水 率。结果表明: 1)可燃物含水率与气象要素中的温度、湿度、风速、降水量和 连旱天 数显著 相关; 2) 可燃物 含水率 在每日变化呈现谷状, 13: 00) 14: 00达到每 日最小 值; 3) 可燃物 含水率 在 1) 3月 初始值 较低, 4) 6 月活 可燃物 含水率急速增加, 7) 9月可燃物含水率 基本达到一年内最大值。 关键词: 可燃物含水率; 气象要素 ; 多元回归; 西山林场 中图分类号: S7621 1 文献标识码: A 文章编号: 1002- 6622( 2010) 03- 0079- 08
2010年 6月 第 3期
林业资源管理 FOREST RESOURCES MANAGEM ENT
June 2010 N o1 3
北京西山林场可燃物含水率与气象要素关系
卢欣艳1, 牛树奎 1, 任云卯2
( 11 北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室, 北京 100083; 21 北京西山实验林场, 北京 100093)
1) 在侧柏、栓皮栎、黄栌、元宝 枫和油松 林内 20m @ 20m 标准样地各 4块中建立可燃物含水率观 测点。观测点选择林在分中的典型地段, 采用样品 采集法和称重法观测。活可燃物和枯叶在观测的时 候进行采集, 按时滞等级选择不同直径的枯枝作为 观测枝条, 可进行多次观测。观测样品装入信封, 称 重, 得到可燃物样品的鲜全重, 并将样品带回实验室
第 3期
卢欣艳等: 北京西山林场可燃物含水率与气象要素关系
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进行含水率的测定。 2) 从 2008年 12月开始, 每个月观测 3次, 主
要针对在一日中的 13: 00) 15: 00, 活可燃物含水率 变化显著, 中午 14: 00含水率达到最小值。对 5种 森林类型中各可燃物种类进行采样称重, 对枯叶这 种易燃可燃物从早 9: 00) 16: 00 每个小 时进行采 样、称重。本文研究防火期中 3月份可燃物含水率 日变化以及含水率月变化。
收稿日期: 2010- 04- 13; 修回日期: 2010- 05- 04 基金项目: 北京市科委重大科技项目 / 北京山区森林健康经营关键技术研究与示范 0 ( D0706001000091);
北京市教育委员会共建重点学科项目 ( XK 100220655) 作者简介: 卢欣艳 ( 1983- ), 女, 山西晋中人, 硕士生, 主要研究方向为林火生态。 通讯作者: 牛树奎 ( 1954- ), 男, 教授, 主要研究方向为林火生态和景观生态。
3) 风速。风在林内不仅可以加速可燃物含水 率蒸发速度, 降低可燃物含水率, 还可以在发生火灾 后加大氧气供应, 使森林火势加大。风越大, 林内火 险严重, 扑救艰难, 受灾情况更严重。
2 研究方法 211 林型选择
根据北京西山地区卧佛寺试验区森林类型分布 及典型树种, 结合林火需要的针阔树种的双重要求, 选取了试验区中具有代表性的侧柏 (P latycladus orientalis)林、栓皮栎 (Quercus variab ilis)林、黄栌 ( Cotinus coggygria )林、元宝枫 (A cer truncatum )林和油松 (P inus tabu laef orm is)林 5种森林类型中幼林。 212 可燃物分类
根据可燃物含水率变化的性质, 将林内可燃物 分为活可燃物和死可燃物 2种类型。活可燃物, 是 指活植物, 包括乔木的枝和叶、灌木、草本。死可燃 物, 是枯死的植物, 包括枯叶, 枯枝等, 死可燃物含水 率变化的时滞为 1h, 10h, 100h和 1 000h共 4种可燃 物。死可燃物的时滞等级相对应的枯枝直径为: 1h 枯枝 直 径 在 0 ~ 017cm, 10h 枯 枝 直 径 在 017 ~ 215cm, 100h枯枝直径在 215~ 710cm, 1 000h 枯枝 直径在 710~ 2010cm。在西山林场的 5个森林类型 内, 经过踏查后确定的, 用于观测可燃物含水率的可 燃物种类是树木的活枝 和活叶、灌木、枯叶 和枯枝 ( 1h, 10h和 100h)。 1 000h枯枝在 5个林型中不存 在, 所以, 不对其进行观测。 213 观测方法
西山林场属大陆性季风气候, 冬和春季干旱多 风。年均温度在 1116e , 年平均降水量 660 mm, 夏季 炎热多雨, 7) 8月平均气温在 22e 以上。降水量主 要集中在 7) 8月, 占全年降水量的 70% 以上。根据
1981) 2005年资 料统计, 西山林 场共发生 火灾 219 起, 其中 9成以上为人为用火。统计每个月发生火灾 次数, 发现每年 11月至次年 5月之间森林火灾发生 频繁, 占全年发生火灾次数的 9519% , 按照时段分布 统计, 每日 13: 00) 15: 00森林火灾频率高, 占所有时 段的 42% 。
3) 在每次可燃物含水率测定时, 使用小型气象 仪观测林内的温度、干湿球温度、风速等气象要素。 同时, 通过中国天气网 ( www1w eather1com 1cn) 中获 得每日海淀区的 气象数据包括 温度、风速、相对湿 度、降水量和连旱天数。选取 2009年 3 月每日 24 小时的气象数据取平均值, 以减小误差。 214 内业计算
3 结果与百度文库析 311 气象要素对可燃物含水率的影响
1) 温度。温度对森林火灾影响很大, 可燃物含 水率随着温度升高而升高。
2) 相对湿度。空气相对湿度影响林内可燃物 含水率蒸发速度, 空气相对湿度较小时, 林内可 燃 物就会加快蒸发, 可燃物含水率降低, 森林火险 较 大; 相反的, 可燃物 含水率 变化较 小, 森林 火险 也 较小。
Abstract: Observation po in ts w ere set in 5 different types of forest including P latycladus or ien talis fores,t Quercus variabilis fores,t Co tinus coggygria fores,t Acer truncatum forest and P inus tabulaeform is forest1 L iv ing fue lm o isture and dead fuel m o isture content o f forestsw ere m easured from Decem ber 2008 to Septem ber 20091 Fue lm o isture w as used for estab lish ing pred iction m odel1 T he result show ed that: ( 1) fue l m o isture w as significant ly correlated w ith tem perature, hum id ity, w ind speed, precipitation and number of cont inuous drought days; ( 2) daily fuelm o isture curve presentsw ave shape, w ith a trough in 13: 0014: 00; ( 3) fuel m o isture content is low be tw een January and M arch but increases dram atically from April to June and reach the m ax im um o f the year from Ju ly to Septem ber1 K ey w ord s: fue l m o isture, m eteorological facto r, m u ltiple regression, X ishan Forest C entre
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林业资源管理
第 3期
森林火灾对森林的影响是深远和深刻的, 不仅 严重影响着森林生态系统, 而且严重威胁着人民的 生命财产安全 [ 1] 。森林火灾的发生具有随机性, 是 多种偶然结果, 但也具有其内在的规律性。可燃物 含水率与森林火灾的发生具有密切的关系, 决定了 森林被点燃的难易程度, 是林火发生重要因子 [ 2 - 5 ] 。 各项气象因子综合作用决定森林内可燃物含水率。 加拿大、美国和澳大利亚等国分别在 20世纪年代建 立了比较成熟的国家火险等级系。 1914 年美国率 先进行森林火险预测预报研究, 20 世纪五六十年代 林火预测预报研究发展较快, 80 年代, 美国研制了 / 火行为预报和可燃物模型系统 ( BEHAVE ) 0, 加拿 大在全国大量点火试验和天气资料的基础上建立火 险预报系统, 根据可燃物含水率平衡理论, 计算得到 火险天气指标 ( FW I) 体系进行火 险预报 [ 6- 7] 。目 前, 可燃物含水率模型大多采用气象要素回归 法 [ 8] , 利用大量的森林可燃物含水率和同期气象数 据, 进行多元统计回归, 建立可燃物含水率与气象关 系模型, 两者拟合关系效果好 [ 9- 12] 。本文从乔木活 枝和活叶的角度分析可燃物含水率以及与气象要素 之间的关系, 建立可燃物含水率预模型, 进而研究可 燃物含水率日变化和月变化规律, 进一步进行长期 森林火险预测, 以起到生物防火重要作用, 提高林场 森林火灾防护能力。
The R elationship between FuelM oisture and M eteorological Factors in Beijing X ishan F orest C entre
LU X inyan, N IU Shuku,i REN Yunm ao
( 11 T he K ey L aboratoryf or S i lv icul ture and Forest Con serva tion of M in istry of Edu ca tion, B eijing F orestry U niversity, B eijing 100083; 21 B eijing X ishan F orest C en tre, B eijing 100093, C hina)
取回的可燃物样品放入 105e 烘箱内, 持续烘 干至恒重, 用 0101精度电子天平称重, 得到可燃物 样品烘干后的全重。同时, 测定采集样品使用的信 封的烘干前后的重量。根据所获得的数据, 使用以 下公式计算出 5种森林类型可燃物含水率:
M = (W 1 - E 1 ) - (W 2 - E2 ) @ 100 W 2 - E2
山和门头沟 3个区, 是以观赏为主的生态公益林场。 西山林场总面积 5 949 hm2, 地质环境为低海拔石质 山, 山区海拔一般在 200~ 400m, 最高峰克勒峪海拔 800 m。西山卧佛寺林场与北京植物园、香山植物园 和八大处公园相连, 树木长势优良, 生态环境良好, 生态功能稳定。
式中, M 为可燃物含水率 (% ) ; W1 为可燃物样 品鲜全重 ( g); W2 可燃物样品烘干后全重 ( g) ; E 1 为 装载样品的信封烘干前重量 ( g) ; E2 为信封烘干后 的重量 ( g) 。 215 数据处理
在林内采回的小气象数据, 按照不同林型详细 记录。根据公式应用 Excel 2007计算样品含水率, 导入 SPSS 1310软件。在数据分析前, 先将数据进 行标准化处理。由于气象数据和含水率量纲不同, 进行标准化处理后消除量纲误差。
摘要: 在北京西山林场建立侧柏、栓皮栎、黄栌、元宝枫和油 松 5种森林 类型内建立 观测点, 从 2008年 12月至 2009年 9月, 在各个类型内测定活可燃物和死可燃物含水 率, 并且建立可 燃物含 水率预 测模型预 测可燃 物含水 率。结果表明: 1)可燃物含水率与气象要素中的温度、湿度、风速、降水量和 连旱天 数显著 相关; 2) 可燃物 含水率 在每日变化呈现谷状, 13: 00) 14: 00达到每 日最小 值; 3) 可燃物 含水率 在 1) 3月 初始值 较低, 4) 6 月活 可燃物 含水率急速增加, 7) 9月可燃物含水率 基本达到一年内最大值。 关键词: 可燃物含水率; 气象要素 ; 多元回归; 西山林场 中图分类号: S7621 1 文献标识码: A 文章编号: 1002- 6622( 2010) 03- 0079- 08
2010年 6月 第 3期
林业资源管理 FOREST RESOURCES MANAGEM ENT
June 2010 N o1 3
北京西山林场可燃物含水率与气象要素关系
卢欣艳1, 牛树奎 1, 任云卯2
( 11 北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室, 北京 100083; 21 北京西山实验林场, 北京 100093)
1) 在侧柏、栓皮栎、黄栌、元宝 枫和油松 林内 20m @ 20m 标准样地各 4块中建立可燃物含水率观 测点。观测点选择林在分中的典型地段, 采用样品 采集法和称重法观测。活可燃物和枯叶在观测的时 候进行采集, 按时滞等级选择不同直径的枯枝作为 观测枝条, 可进行多次观测。观测样品装入信封, 称 重, 得到可燃物样品的鲜全重, 并将样品带回实验室
第 3期
卢欣艳等: 北京西山林场可燃物含水率与气象要素关系
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进行含水率的测定。 2) 从 2008年 12月开始, 每个月观测 3次, 主
要针对在一日中的 13: 00) 15: 00, 活可燃物含水率 变化显著, 中午 14: 00含水率达到最小值。对 5种 森林类型中各可燃物种类进行采样称重, 对枯叶这 种易燃可燃物从早 9: 00) 16: 00 每个小 时进行采 样、称重。本文研究防火期中 3月份可燃物含水率 日变化以及含水率月变化。
收稿日期: 2010- 04- 13; 修回日期: 2010- 05- 04 基金项目: 北京市科委重大科技项目 / 北京山区森林健康经营关键技术研究与示范 0 ( D0706001000091);
北京市教育委员会共建重点学科项目 ( XK 100220655) 作者简介: 卢欣艳 ( 1983- ), 女, 山西晋中人, 硕士生, 主要研究方向为林火生态。 通讯作者: 牛树奎 ( 1954- ), 男, 教授, 主要研究方向为林火生态和景观生态。
3) 风速。风在林内不仅可以加速可燃物含水 率蒸发速度, 降低可燃物含水率, 还可以在发生火灾 后加大氧气供应, 使森林火势加大。风越大, 林内火 险严重, 扑救艰难, 受灾情况更严重。
2 研究方法 211 林型选择
根据北京西山地区卧佛寺试验区森林类型分布 及典型树种, 结合林火需要的针阔树种的双重要求, 选取了试验区中具有代表性的侧柏 (P latycladus orientalis)林、栓皮栎 (Quercus variab ilis)林、黄栌 ( Cotinus coggygria )林、元宝枫 (A cer truncatum )林和油松 (P inus tabu laef orm is)林 5种森林类型中幼林。 212 可燃物分类
根据可燃物含水率变化的性质, 将林内可燃物 分为活可燃物和死可燃物 2种类型。活可燃物, 是 指活植物, 包括乔木的枝和叶、灌木、草本。死可燃 物, 是枯死的植物, 包括枯叶, 枯枝等, 死可燃物含水 率变化的时滞为 1h, 10h, 100h和 1 000h共 4种可燃 物。死可燃物的时滞等级相对应的枯枝直径为: 1h 枯枝 直 径 在 0 ~ 017cm, 10h 枯 枝 直 径 在 017 ~ 215cm, 100h枯枝直径在 215~ 710cm, 1 000h 枯枝 直径在 710~ 2010cm。在西山林场的 5个森林类型 内, 经过踏查后确定的, 用于观测可燃物含水率的可 燃物种类是树木的活枝 和活叶、灌木、枯叶 和枯枝 ( 1h, 10h和 100h)。 1 000h枯枝在 5个林型中不存 在, 所以, 不对其进行观测。 213 观测方法
西山林场属大陆性季风气候, 冬和春季干旱多 风。年均温度在 1116e , 年平均降水量 660 mm, 夏季 炎热多雨, 7) 8月平均气温在 22e 以上。降水量主 要集中在 7) 8月, 占全年降水量的 70% 以上。根据
1981) 2005年资 料统计, 西山林 场共发生 火灾 219 起, 其中 9成以上为人为用火。统计每个月发生火灾 次数, 发现每年 11月至次年 5月之间森林火灾发生 频繁, 占全年发生火灾次数的 9519% , 按照时段分布 统计, 每日 13: 00) 15: 00森林火灾频率高, 占所有时 段的 42% 。
3) 在每次可燃物含水率测定时, 使用小型气象 仪观测林内的温度、干湿球温度、风速等气象要素。 同时, 通过中国天气网 ( www1w eather1com 1cn) 中获 得每日海淀区的 气象数据包括 温度、风速、相对湿 度、降水量和连旱天数。选取 2009年 3 月每日 24 小时的气象数据取平均值, 以减小误差。 214 内业计算
3 结果与百度文库析 311 气象要素对可燃物含水率的影响
1) 温度。温度对森林火灾影响很大, 可燃物含 水率随着温度升高而升高。
2) 相对湿度。空气相对湿度影响林内可燃物 含水率蒸发速度, 空气相对湿度较小时, 林内可 燃 物就会加快蒸发, 可燃物含水率降低, 森林火险 较 大; 相反的, 可燃物 含水率 变化较 小, 森林 火险 也 较小。
Abstract: Observation po in ts w ere set in 5 different types of forest including P latycladus or ien talis fores,t Quercus variabilis fores,t Co tinus coggygria fores,t Acer truncatum forest and P inus tabulaeform is forest1 L iv ing fue lm o isture and dead fuel m o isture content o f forestsw ere m easured from Decem ber 2008 to Septem ber 20091 Fue lm o isture w as used for estab lish ing pred iction m odel1 T he result show ed that: ( 1) fue l m o isture w as significant ly correlated w ith tem perature, hum id ity, w ind speed, precipitation and number of cont inuous drought days; ( 2) daily fuelm o isture curve presentsw ave shape, w ith a trough in 13: 0014: 00; ( 3) fuel m o isture content is low be tw een January and M arch but increases dram atically from April to June and reach the m ax im um o f the year from Ju ly to Septem ber1 K ey w ord s: fue l m o isture, m eteorological facto r, m u ltiple regression, X ishan Forest C entre
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林业资源管理
第 3期
森林火灾对森林的影响是深远和深刻的, 不仅 严重影响着森林生态系统, 而且严重威胁着人民的 生命财产安全 [ 1] 。森林火灾的发生具有随机性, 是 多种偶然结果, 但也具有其内在的规律性。可燃物 含水率与森林火灾的发生具有密切的关系, 决定了 森林被点燃的难易程度, 是林火发生重要因子 [ 2 - 5 ] 。 各项气象因子综合作用决定森林内可燃物含水率。 加拿大、美国和澳大利亚等国分别在 20世纪年代建 立了比较成熟的国家火险等级系。 1914 年美国率 先进行森林火险预测预报研究, 20 世纪五六十年代 林火预测预报研究发展较快, 80 年代, 美国研制了 / 火行为预报和可燃物模型系统 ( BEHAVE ) 0, 加拿 大在全国大量点火试验和天气资料的基础上建立火 险预报系统, 根据可燃物含水率平衡理论, 计算得到 火险天气指标 ( FW I) 体系进行火 险预报 [ 6- 7] 。目 前, 可燃物含水率模型大多采用气象要素回归 法 [ 8] , 利用大量的森林可燃物含水率和同期气象数 据, 进行多元统计回归, 建立可燃物含水率与气象关 系模型, 两者拟合关系效果好 [ 9- 12] 。本文从乔木活 枝和活叶的角度分析可燃物含水率以及与气象要素 之间的关系, 建立可燃物含水率预模型, 进而研究可 燃物含水率日变化和月变化规律, 进一步进行长期 森林火险预测, 以起到生物防火重要作用, 提高林场 森林火灾防护能力。
The R elationship between FuelM oisture and M eteorological Factors in Beijing X ishan F orest C entre
LU X inyan, N IU Shuku,i REN Yunm ao
( 11 T he K ey L aboratoryf or S i lv icul ture and Forest Con serva tion of M in istry of Edu ca tion, B eijing F orestry U niversity, B eijing 100083; 21 B eijing X ishan F orest C en tre, B eijing 100093, C hina)
取回的可燃物样品放入 105e 烘箱内, 持续烘 干至恒重, 用 0101精度电子天平称重, 得到可燃物 样品烘干后的全重。同时, 测定采集样品使用的信 封的烘干前后的重量。根据所获得的数据, 使用以 下公式计算出 5种森林类型可燃物含水率:
M = (W 1 - E 1 ) - (W 2 - E2 ) @ 100 W 2 - E2