019年4月 林业资源管理 April 2019 第2期 FOREST RESOURCES MANAGEMENT 中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 杜建华,宫殷婷?,蒋丽伟 (1.应急管理部森林防火预警监测信息中心,北京100714;2.国家林业和草原局调查规划设计院,北京100714) 摘要:基于火灾年鉴数据及CRU格点气象资料,借助时间序列、皮尔逊相关分析及线性回归分析等方法,分析 了我囯1950—2017年期间森林火灾发生的特征及其气候驱动因子,并建立了火灾导致伤亡人数的预测模型。结 果表明:1)森林火灾发生次数、森林受灾面积、受伤人数、死亡人数及伤亡人数等5个参数随时间均具有相似 的变化趋势,且相互间均存在显著正相关(P<0.01)。2)1950年以来,全囯森林火灾次瑴、受灾森林面积及 伤亡人数均呈显著的下降趋势。3)1950-1987年期间,全国森林火灾发生次数与生长季降水呈正相关,与非生 长季降水则呈负相关;1988年以后,除5月和9月外,森林火灾的发生与降水基本呈负相关关系。4)1950- 1987年间,全国森林火灾发生次数与生长季末温度呈正相关;1988年以后,森林火灾发生次数与前1年及当年 生长季或生长季前的均温、最高温及最低温呈负相关。5)1950-1987年间全囯森林火灾发生次数与前1年的 PDSI呈正相关,并在6月、9月、11月和12月达到显著水平;1988年以后,森林火灾发生次数与逐月PDSI呈 负 相关关系。可燃物数量及其含水率是决定林火发生的关键因子,特别是在气候变暖背景下,高温触发的“暖 干旱”现象可能会改变传统认为的火灾-气候关系,因此未来需要进一步深入研究气候变暖背景下森林火灾发 生规律及其影响因素,才能科学合理地做好林火预防与管理工作 关键词:森林火灾;气候因子;火灾驱动;科学防控;经济损失 中图分类号:S762.2文献标识码:A文章编号:1002-622(2019)02-0007-08 DOI:10.13466/ j. enki. kyzyl.2019.02.002 Study on the Characteristics of Forest Fires in China and Their relationship with Major Climatic Factors DU Jianhua, GONG Yinting, JIANG Liwei (1. Forest Fire Prevention and Monitoring Information Center of the State Forestry and Grassland Administration, Beijing 100714, China 2. Academy of Forest Inventory and Planning, State Forestry and Grassland Administration, Beiing 100714, China) Abstract: Based on the fire data and Cru grid meteorological data the time characteristics Pearson cor- characteris tics of the 1950-2017 forest fires and their climate driving factors. A fire casualty prediction model is es- tablished. The results showed that there was a significant positive correlation among the number of fires, the area of forest damage, injury, death and casualties, with similar changes or linear trends 收稿日期:2019-01-09;修回日期:2019-03-19 作者简介:杜建华(1976-),男,河北武邑人,工程师,硕士,主要从事森林防火相关方面的研究工作 mail:dujh@chinasafety.gov.cn 通讯作者:宫殷婷(1984-),女,吉林农安人,工程师,硕士,主要从事林业规划景观生态学等方面的研究工作
２０１９年 ４月 第 ２期 林业资源管理 ＦＯＲＥＳＴＲＥＳＯＵＲＣＥＳＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ Ａｐｒｉｌ２０１９ Ｎｏ２ 中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 杜建华１ ，宫殷婷２ ，蒋丽伟２ （１应急管理部森林防火预警监测信息中心，北京 １００７１４；２国家林业和草原局调查规划设计院，北京 １００７１４） 摘要：基于火灾年鉴数据及 ＣＲＵ格点气象资料，借助时间序列、皮尔逊相关分析及线性回归分析等方法，分析 了我国 １９５０—２０１７年期间森林火灾发生的特征及其气候驱动因子，并建立了火灾导致伤亡人数的预测模型。结 果表明：１）森林火灾发生次数、森林受灾面积、受伤人数、死亡人数及伤亡人数等 ５个参数随时间均具有相似 的变化趋势，且相互间均存在显著正相关 （Ｐ＜００１）。２）１９５０年以来，全国森林火灾次数、受灾森林面积及 伤亡人数均呈显著的下降趋势。３）１９５０—１９８７年期间，全国森林火灾发生次数与生长季降水呈正相关，与非生 长季降水则呈负相关；１９８８年以后，除 ５月和 ９月外，森林火灾的发生与降水基本呈负相关关系。４）１９５０— １９８７年间，全国森林火灾发生次数与生长季末温度呈正相关；１９８８年以后，森林火灾发生次数与前 １年及当年 生长季或生长季前的均温、最高温及最低温呈负相关。５）１９５０—１９８７年间全国森林火灾发生次数与前 １年的 ＰＤＳＩ呈正相关，并在 ６月、９月、１１月和 １２月达到显著水平；１９８８年以后，森林火灾发生次数与逐月 ＰＤＳＩ呈 负相关关系。可燃物数量及其含水率是决定林火发生的关键因子，特别是在气候变暖背景下，高温触发的 “暖 干旱”现象可能会改变传统认为的火灾 －气候关系，因此未来需要进一步深入研究气候变暖背景下森林火灾发 生规律及其影响因素，才能科学合理地做好林火预防与管理工作。 关键词：森林火灾；气候因子；火灾驱动；科学防控；经济损失 中图分类号：Ｓ７６２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６２２（２０１９）０２－０００７－０８ ＤＯＩ：１０．１３４６６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｌｙｚｙｇｌ．２０１９．０２．００２ 收稿日期：２０１９－０１－０９；修回日期：２０１９－０３－１９ 作者简介：杜建华（１９７６－），男，河北武邑人，工程师，硕士，主要从事森林防火相关方面的研究工作。 Ｅｍａｉｌ：ｄｕｊｈ＠ｃｈｉｎａｓａｆｅｔｙｇｏｖｃｎ 通讯作者：宫殷婷（１９８４－），女，吉林农安人，工程师，硕士，主要从事林业规划、景观生态学等方面的研究工作。 Ｅｍａｉｌ：ｇｏｎｇｙｉｎｔｉｎ＠１６３ｃｏｍ ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｏｒｅｓｔＦｉｒｅｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄ ＴｈｅｉｒＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈＭａｊｏｒＣｌｉｍａｔｉｃＦａｃｔｏｒｓ ＤＵＪｉａｎｈｕａ １ ，ＧＯＮＧＹｉｎｔｉｎｇ ２ ，ＪＩＡＮＧＬｉｗｅｉ２ （１ＦｏｒｅｓｔＦｉｒｅＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＧｒａｓｓｌａｎｄＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７１４，Ｃｈｉｎａ； ２ＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔＩｎｖｅｎｔｏｒｙａｎｄＰｌａｎｎｉｎｇ，ＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＧｒａｓｓｌａｎｄＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｒｅｄａｔａａｎｄＣＲＵｇｒｉｄｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａ，ｔｈｅｔｉｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，Ｐｅａｒｓｏｎｃｏｒ ｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｉｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ ｔｉｃｓｏｆｔｈｅ１９５０－２０１７ｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｃｌｉｍａｔｅｄｒｉｖｉｎｇｆａｃｔｏｒｓＡｆｉｒｅｃａｓｕａｌｔｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｓ ｔａｂｌｉｓｈｅｄＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔ ｆｉｒｅｓ，ｔｈｅａｒｅａｏｆｆｏｒｅｓｔｄａｍａｇｅ，ｉｎｊｕｒｙ，ｄｅａｔｈａｎｄｃａｓｕａｌｔｉｅｓ，ｗｉｔｈｓｉｍｉｌａｒｃｈａｎｇｅｓｏｒｌｉｎｅａｒｔｒｅｎｄｓＳｉｎｃｅ
林业资源管理 第2期 1950, the number of forest fires, forest area and casualties in the country have shown a significant down ward trend; After 1988, the fires are relatively small, which may be related to the fire cycle, global climate ange and the national fire prevention after the"5-6 "devastating fire. Policy changes are closely relat d. The number of forest fires in China during the period from 1950 to 1987 was positively correlated with the precipitation in the growing season, and the precipitation in the non-growth season was negatively cor- related. After 1988, except for the precipitation in May and September, the occurrence of forest fires was basically negatively correlated with the precipitation. The number of forest fires in the country between 1950 and 1987 was positively correlated with the temperature at the end of the growing season. After 988, the number of forest fires was negatively correlated with the average temperature, high temperature and low temperature of the previous year and the growing season or growing season. The reduction in com- bustibles caused by the negative effects can be the reason for explaining the negative correlation between temperature and the number of forest fires. The number of forest fires in the country between 1950 and 1987 was positively correlated with PDSI in the previous year and reached significant levels in June, Sep- tember, November and December. After 1988, the number of forest fires was negatively correlated with monthly PDSL. In the context of climate warming, the trade-off between the amount of combustibles and the moisture content is the key to the occurrence of a forest fire. The change in fire prevention policies and the"warm-dry"phenomenon triggered by high temperatures may change or challenge traditional fire-cli- late laws. With the duality of the impact of fires on the forest, while at the same time of fire prevention lly and rationally manage forest fire Key words: forest fire, climate factor, scientific prevention and control, economic loss 0引言 暖大背景下,我国森林火灾发生次数愈加频繁,尽 森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救管森林防火费用在不断增加,但火灾面积并未得到 助较为困难的自然灾害口。森林火灾不仅会严重有效控制。揭示林火发生的时空特征、发生规律 威胁生态系统内动植物资源及其生境,并引发一些及其驱动机制至关重要,能为森林火灾的科学预防 列的环境问题,而且与人类的生命财产安全息息相提供理论依据。以往的研究表明,可燃物(包括 关。我国森林火灾频发,给社会经济造成了严重树木、草灌等植物)是发生森林火灾的物资基础,火 损失,直接威胁到林业可持续发展和国家生态安险天气是发生火灾的重要条件,火源是发生森林火 全。例如,1987年5月6日发生在大兴安岭地区中灾的主导因素。此外,火灾的发生还与天气(如 俄边境的特大火,仅中国境内就烧死212人,烧毁3高温、连续干旱、大风等)状况密切相关。因而 个林业局(城填),9个林场,4个半贮木场(烧毁木森林火灾多发生在降水少的干旱年,一年内的干 材85万),桥梁67座,铁路9.2km,输电线路季,一天内气温高、相对湿度小且风大的中午。然 284km,房屋64万m2,粮食325万kg,各种设备而,目前关于森林火灾的研究多集中于森林火灾预 2488台13-。损失十分惨重,直接经济损失4.2亿防监测、森林火灾管理与森林保险[°-H、森林可 元人民币3-4。因此,做好森林防火不仅关系到生燃物特征121、不同尺度下森林火灾的时空分布特征 命财产安全,也关系到现代林业的发展,更关系到与规律-1),而很少有涉及森林火灾发生原因及触 我国生态文明和生态安全,具有十分重要的现实发机制方面的研究,尤其缺乏气候驱动因素方面的 意义。 定量分析。因此,目前有必要深入开展森林火灾发 新形势下,森林防火更是林业管理工作的重中生机制的相关研究,以加深对森林火灾发生规律的 之重,是各大林场或林业局的第一要务。在气候变认识,从而提升森林的防火水平
林业资源管理 第 ２期 １９５０，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓ，ｆｏｒｅｓｔａｒｅａａｎｄｃａｓｕａｌｔｉｅｓｉｎｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙｈａｖｅｓｈｏｗｎａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｏｗｎ ｗａｒｄｔｒｅｎｄ；Ａｆｔｅｒ１９８８，ｔｈｅｆｉｒｅｓａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌ，ｗｈｉｃｈｍａｙｂｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｆｉｒｅｃｙｃｌｅ，ｇｌｏｂａｌｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅａｎｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｆｔｅｒｔｈｅ“５－６”ｄｅｖａｓｔａｔｉｎｇｆｉｒｅＰｏｌｉｃｙｃｈａｎｇｅｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔ ｅｄＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｉｎＣｈｉｎａｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｅｒｉｏｄｆｒｏｍ１９５０ｔｏ１９８７ｗａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｎｏｎｇｒｏｗｔｈｓｅａｓｏｎｗａｓｎｅｇａｔｉｖｅｌｙｃｏｒ ｒｅｌａｔｅｄＡｆｔｅｒ１９８８，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎＭａｙａｎｄＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，ｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｗａｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙｎｅｇａｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｉｎｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙｂｅｔｗｅｅｎ １９５０ａｎｄ１９８７ｗａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎＡｆｔｅｒ １９８８，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｗａｓｎｅｇａｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｙｅａｒａｎｄｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｏｒｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎＴｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃｏｍ ｂｕｓｔｉｂｌｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｓｃａｎｂｅｔｈｅｒｅａｓｏｎｆｏｒｅｘｐｌａｉｎｉｎｇｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｉｎｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙｂｅｔｗｅｅｎ１９５０ａｎｄ １９８７ｗａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＰＤＳＩｉｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｙｅａｒａｎｄｒｅａｃｈｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌｓｉｎＪｕｎｅ，Ｓｅｐ ｔｅｍｂｅｒ，ＮｏｖｅｍｂｅｒａｎｄＤｅｃｅｍｂｅｒＡｆｔｅｒ１９８８，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｗａｓｎｅｇａｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈ ｍｏｎｔｈｌｙＰＤＳＩＩｎｔｈｅｃｏｎｔｅｘｔｏｆｃｌｉｍａｔｅｗａｒｍｉｎｇ，ｔｈｅｔｒａｄｅｏｆｆｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｓａｎｄ ｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆａｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅＴｈｅｃｈａｎｇｅｉｎｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｐｏｌｉｃｉｅｓａｎｄ ｔｈｅ“ｗａｒｍｄｒｙ”ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｔｒｉｇｇｅｒｅｄｂｙｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｍａｙｃｈａｎｇｅｏｒｃｈａｌｌｅｎｇｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｉｒｅｃｌｉ ｍａｔｅｌａｗｓＷｉｔｈｔｈｅｄｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｆｉｒｅｓｏｎｔｈｅｆｏｒｅｓｔ，ｗｈｉｌｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｏｆｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ， ｗｅｍｕｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓ，ａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｌｙｍａｎａｇｅｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅ，ｃｌｉｍａｔｅｆａｃｔｏｒ，ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｅｃｏｎｏｍｉｃｌｏｓｓ ０ 引言 森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救 助较为困难的自然灾害［１］ 。森林火灾不仅会严重 威胁生态系统内动植物资源及其生境，并引发一些 列的环境问题，而且与人类的生命财产安全息息相 关［２］ 。我国森林火灾频发，给社会经济造成了严重 损失，直接威胁到林业可持续发展和国家生态安 全。例如，１９８７年 ５月 ６日发生在大兴安岭地区中 俄边境的特大火，仅中国境内就烧死 ２１２人，烧毁 ３ 个林业局（城填），９个林场，４个半贮木场（烧毁木 材 ８５万），桥 梁 ６７座，铁 路 ９２ｋｍ，输 电 线 路 ２８４ｋｍ，房屋 ６４万 ｍ２ ，粮食 ３２５万 ｋｇ，各种设备 ２４８８台［３－４］ 。损失十分惨重，直接经济损失 ４２亿 元人民币［３－４］ 。因此，做好森林防火不仅关系到生 命财产安全，也关系到现代林业的发展，更关系到 我国生态文明和生态安全，具有十分重要的现实 意义。 新形势下，森林防火更是林业管理工作的重中 之重，是各大林场或林业局的第一要务。在气候变 暖大背景下，我国森林火灾发生次数愈加频繁，尽 管森林防火费用在不断增加，但火灾面积并未得到 有效控制［５］ 。揭示林火发生的时空特征、发生规律 及其驱动机制至关重要，能为森林火灾的科学预防 提供理论依据［６］ 。以往的研究表明，可燃物（包括 树木、草灌等植物）是发生森林火灾的物资基础，火 险天气是发生火灾的重要条件，火源是发生森林火 灾的主导因素［７］ 。此外，火灾的发生还与天气（如 高温、连续干旱、大风等）状况密切相关［８］ 。因而， 森林火灾多发生在降水少的干旱年，一年内的干 季，一天内气温高、相对湿度小且风大的中午。然 而，目前关于森林火灾的研究多集中于森林火灾预 防监测［９］ 、森林火灾管理与森林保险［１０－１１］ 、森林可 燃物特征［１２］ 、不同尺度下森林火灾的时空分布特征 与规律［１３－１４］ ，而很少有涉及森林火灾发生原因及触 发机制方面的研究，尤其缺乏气候驱动因素方面的 定量分析。因此，目前有必要深入开展森林火灾发 生机制的相关研究，以加深对森林火灾发生规律的 认识，从而提升森林的防火水平。 ８
第2期 杜建华等:中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 中国是森林资源大国,是世界森林的重要组研究所网站(htp:/ climex. knmi nk/stat.eg),包括 分,这使得我国成为遭遇森林火灾风险最高、防火1950-2017年的CRU格点月平均温度、月平均最 任务最重的国家之一1-切。做好森林防火工作是高温度、月平均最低温度、月降水及帕默尔干旱指 确保我国森林资源持续健康发展、国家木材及生态数(PDSI)等。考虑到前1年气候状况对当年树木 安全的重要保证,是建设社会主义“生态文明”及生长及可燃物积累的影响,选用了前1年5月至当 “美丽中国”国家战略的重要保障。尤其在气候变年10月的气候数据与主要火灾特征序列进行相关 暖大背景下,了解林火发生的规律及其气候驱动机分析。 制,对于林火预防政策的制定、火灾的预防与监测1.3统计分析 有着更加重大的现实意义。因此,本文根据1950—用时间序列法来分析1950年以来我国火灾 2017年的火灾历史数据,深入分析我国森林火灾发发生特征随时间的变化规律;利用SPSS19.5软件 生随时间的变化特征,以及主要灾情指标与主要气进行相关分析来确定火灾发生次数及受灾面积与 候因子的关系,并构建基于林火特征与气候因子的主要气候因子的关系;利用SPSS19.5软件建立火 灾情预测模型,以期揭示我国森林火灾发生的气候灾相关参数与主要气候因子的线性回归模型,用以 驱动机制,为预测及防治森林火灾、林火灾害补贴预测未来林火发生时人员伤亡规律;图表绘制采用 及保险政策制定等提供科学依据,为森林安全风险Eκcel2016软件来实现。 防范和风险决策提供有力支撑。 2结果与分析 1材料与方法 2.1全国森林火灾的变化特征 1.1火灾数据收集和整理 1950-2017年全国森林火灾发生次数、受灾森 森林火灾相关数据分别来源于《中国林业统林面积、受伤人数、死亡人数及伤亡人数等5个参数 计年鉴(1988-2017年)》3、《全国林业统计资料随时间具有相似的变化规律,且相互之间存在极显 汇编(1949-1987年)》。为了提高时间序列分著正相关关系(P<0.01)(表1)。1950-2017年 析的步长,本文仅选取具有完整记录的火灾特征全国共发生森林火灾814655次,年均发生火灾 数据,即1950—2017年每年森林火灾总次数、森11980次;全国受灾森林面积为3813.82万hm2,年 林火灾成灾面积、人员受伤及伤亡数作为分析均受害森林面积56.09万hm2。1951,1955,1956 对象。 1961,1962,1972,1976,1977,1979和1987分别是受 1.2气象资料获取 灾森林面积最大的10年;而1991,1993及2011 本研究所采用的气象数据均来源于皇家荷兰气象2017年为受灾森林面积最小的10年。1950年以来, 表1全国森林火灾主要特征间的相关性(1950-2017年 Tab. I Correlation between major characteristics of national forest fires(1950--2017)in China 林火灾次数 受灾森林面积 受伤人数 死亡人数 伤亡人数 森林火灾次数 受灾森林面积 受伤人数 伤亡人数0543 0.657· 0.633 注:“*嘛”表示P<0.01
第 ２期 杜建华等：中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 中国是森林资源大国，是世界森林的重要组 分，这使得我国成为遭遇森林火灾风险最高、防火 任务最重的国家之一［１５－１７］ 。做好森林防火工作是 确保我国森林资源持续健康发展、国家木材及生态 安全的重要保证，是建设社会主义“生态文明”及 “美丽中国”国家战略的重要保障。尤其在气候变 暖大背景下，了解林火发生的规律及其气候驱动机 制，对于林火预防政策的制定、火灾的预防与监测 有着更加重大的现实意义。因此，本文根据 １９５０— ２０１７年的火灾历史数据，深入分析我国森林火灾发 生随时间的变化特征，以及主要灾情指标与主要气 候因子的关系，并构建基于林火特征与气候因子的 灾情预测模型，以期揭示我国森林火灾发生的气候 驱动机制，为预测及防治森林火灾、林火灾害补贴 及保险政策制定等提供科学依据，为森林安全风险 防范和风险决策提供有力支撑。 １ 材料与方法 １１ 火灾数据收集和整理 森林火灾相关数据分别来源于《中国林业统 计年鉴（１９８８—２０１７年）》［３］ 、《全国林业统计资料 汇编（１９４９—１９８７年）》［４］ 。为了提高时间序列分 析的步长，本文仅选取具有完整记录的火灾特征 数据，即 １９５０—２０１７年每年森林火灾总次数、森 林火灾成灾面积、人 员 受 伤 及 伤 亡 数 作 为 分 析 对象。 １２ 气象资料获取 本研究所采用的气象数据均来源于皇家荷兰气象 研究所网站（ｈｔｔｐ：／／ｃｌｉｍｅｘｐｋｎｍｉｎｌ／ｓｔａｒｔｃｇｉ），包括 １９５０—２０１７年的 ＣＲＵ格点月平均温度、月平均最 高温度、月平均最低温度、月降水及帕默尔干旱指 数（ＰＤＳＩ）等。考虑到前 １年气候状况对当年树木 生长及可燃物积累的影响，选用了前 １年 ５月至当 年 １０月的气候数据与主要火灾特征序列进行相关 分析。 １３ 统计分析 采用时间序列法来分析 １９５０年以来我国火灾 发生特征随时间的变化规律；利用 ＳＰＳＳ１９５软件 进行相关分析来确定火灾发生次数及受灾面积与 主要气候因子的关系；利用 ＳＰＳＳ１９５软件建立火 灾相关参数与主要气候因子的线性回归模型，用以 预测未来林火发生时人员伤亡规律；图表绘制采用 Ｅｘｃｅｌ２０１６软件来实现。 ２ 结果与分析 ２１ 全国森林火灾的变化特征 １９５０—２０１７年全国森林火灾发生次数、受灾森 林面积、受伤人数、死亡人数及伤亡人数等 ５个参数 随时间具有相似的变化规律，且相互之间存在极显 著正相关关系（Ｐ＜００１）（表 １）。１９５０—２０１７年， 全国共发生森林火灾 ８１４６５５次，年均发生火灾 １１９８０次；全国受灾森林面积为 ３８１３８２万 ｈｍ２ ，年 均受害森林面积 ５６０９万 ｈｍ２ 。１９５１，１９５５，１９５６， １９６１，１９６２，１９７２，１９７６，１９７７，１９７９和 １９８７分别是受 灾森林面积最大的 １０年；而 １９９１，１９９３及 ２０１１— ２０１７年为受灾森林面积最小的 １０年。１９５０年以来， 表 １ 全国森林火灾主要特征间的相关性（１９５０—２０１７年） Ｔａｂ１Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍａｊｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎａｔｉｏｎａｌｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓ（１９５０—２０１７）ｉｎＣｈｉｎａ 参数 森林火灾次数 受灾森林面积 受伤人数 死亡人数 伤亡人数 森林火灾次数 １ 受灾森林面积 ０７０５ １ 受伤人数 ０４９４ ０６２５ １ 死亡人数 ０７４４ ０６７２ ０５６１ １ 伤亡人数 ０５４３ ０６５７ ０９９６ ０６３３ １ 注：“”表示 Ｐ＜００１ ９
林业资源管理 第2期 全国森林火灾次数及受灾森林面积变化趋势 一森林火灾次数 受害森林面积 致,均呈显著下降的趋势(图1),1987年以后我国 线性(森林火实次数) 的森林火灾特征存在一个显著的转折,即由重转 线性(受害森林面积)|5 26x+1E+06 轻。无论是年均森林火灾次数、年均受灾森林面 2 积,还是年均伤亡人数等指标,均出现大幅下降 (表2)。1987年以后,全国森林火灾发生次数及 函图函国国图系系 先上升后下降趋势,其中200-2006年是成灾面图11020年全国火灾次数和受害森林面积年际变化 积较大的时期。 and burned area from 1950 to 2017 in China 表21987年前后森林火灾的年值特征 Tab. 2 Characteristics of the forest fires before and after 1987 时间 年均森林火灾次数/次年均受灾森林面积/hm2 年均受伤/人 年均死亡/人年均人员伤亡八人 947238.24 787.70 988-2017 6974.03 71438.00 105.60 50.70 156.30 560855.78 421.5 504.99 总体而言,森林火灾导致的伤亡人数与火灾发长季降水正相关,非生长季降水负相关,其中与前1 生次数及受灾森林面积变化规律较一致,均在1988年6月、8月及9月的降水相关性达到了95%的显著 年以后呈现明显下降趋势。其中1988-2017年,全水平(图3)。1988年以后,除与5月及9月降水外, 国森林火灾总共造成的伤亡人数为4689人,而年森林火灾的发生与各月降水基本呈负相关;森林火灾 均伤亡人数为156人,其中死亡和受伤人数分别占的发生与当年5月份降水呈显著正相关(图3)。 32.4%和67.6%。从年际变化来看,全国森林火灾 就温度而言,1950-1987年间全国森林火灾发 受伤死亡人数总体呈下降趋势(图2)。1956年是 生次数与生长季末温度正相关,尤其是与前1年9 森林火灾造成伤亡人数最多的1年,伤亡人数共计 4462人,其中死亡203人,受伤4259人;全年伤亡月月平均温度及月平均最低温度,均达到了95%的 人数接近1988-2017年间伤亡人数的总和 显著水平(图3)。1988年以后,森林火灾发生次数 与前1年及当年生长季或生长季前的均温、高温及 低温负相关,与生长季末期及冬季12至翌年1月的 死亡 温度正相关,但逐月各温度指标的相关均为未达到 器250 ■受伤 95%的显著水平(图3)。 由于林火的发生主要与干湿变化有关,本文 Mdht1+进一步分析了全国森林火灾发生次数与帕默尔干 图坚国至到旱指数(PDS的关系,结果表明:1950-1987年 间全国森林火灾发生次数与前1年5月至当年9 图21951-2017年全国森林伤亡人数年际变化 Fig 2 Casualties of forest fire from 1951 to 2017 in China 月逐月的PDSI均呈正相关,其中与6月、9月、11 月及12月的PDSI的相关性均达到显著水平(P< 2.2火灾发生频次与主要气候因子的关系 0.05)(图4)。1988年以后,森林火灾发生次数与 全国森林火灾发生次数与主要气候因子的相关前1年及当年逐月的PDSI均呈负相关关系,但均 性表明,1950-1987年间全国森林火灾发生次数与生未达到显著水平(图4)
林业资源管理 第 ２期 全国森林火灾次数及受灾森林面积变化趋势一 致，均呈显著下降的趋势（图 １），１９８７年以后我国 的森林火灾特征存在一个显著的转折，即由重转 轻。无论是年均森林火灾次数、年均受灾森林面 积，还是年均伤亡人数等指标，均出现大幅下降 （表 ２）。１９８７年以后，全国森林火灾发生次数及 成灾面积均显著减小，且二者总体表现为一致的 先上升后下降趋势，其中 ２００２—２００６年是成灾面 积较大的时期。 图１ １９５０—２０１０年全国火灾次数和受害森林面积年际变化 Ｆｉｇ１Ｔｈｅａｎｎｕａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｔｉｍｅｓ ａｎｄｂｕｒｎｅｄａｒｅａｆｒｏｍ１９５０ｔｏ２０１７ｉｎＣｈｉｎａ 表 ２ １９８７年前后森林火灾的年值特征 Ｔａｂ２Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒ１９８７ 时间 年均森林火灾次数／次 年均受灾森林面积／ｈｍ２ 年均受伤／人 年均死亡／人 年均人员伤亡／人 １９５０—１９８７ １５９３２４７ ９４７２３８２４ ６７７７６ １０９９５ ７８７７０ １９８８—２０１７ ６９７４０３ ７１４３８００ １０５６０ ５０７０ １５６３０ １９５０—２０１７ １１９８０２２ ５６０８５５７８ ４２１５７ ８３４２ ５０４９９ 总体而言，森林火灾导致的伤亡人数与火灾发 生次数及受灾森林面积变化规律较一致，均在 １９８８ 年以后呈现明显下降趋势。其中 １９８８—２０１７年，全 国森林火灾总共造成的伤亡人数为 ４６８９人，而年 均伤亡人数为 １５６人，其中死亡和受伤人数分别占 ３２４％和 ６７６％。从年际变化来看，全国森林火灾 受伤死亡人数总体呈下降趋势（图 ２）。１９５６年是 森林火灾造成伤亡人数最多的 １年，伤亡人数共计 ４４６２人，其中死亡 ２０３人，受伤 ４２５９人；全年伤亡 人数接近 １９８８—２０１７年间伤亡人数的总和。 图 ２ １９５１—２０１７年全国森林伤亡人数年际变化 Ｆｉｇ２Ｃａｓｕａｌｔｉｅｓｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｆｒｏｍ１９５１ｔｏ２０１７ｉｎＣｈｉｎａ ２２ 火灾发生频次与主要气候因子的关系 全国森林火灾发生次数与主要气候因子的相关 性表明，１９５０—１９８７年间全国森林火灾发生次数与生 长季降水正相关，非生长季降水负相关，其中与前 １ 年 ６月、８月及 ９月的降水相关性达到了 ９５％的显著 水平（图 ３）。１９８８年以后，除与 ５月及 ９月降水外， 森林火灾的发生与各月降水基本呈负相关；森林火灾 的发生与当年 ５月份降水呈显著正相关（图 ３）。 就温度而言，１９５０—１９８７年间全国森林火灾发 生次数与生长季末温度正相关，尤其是与前 １年 ９ 月月平均温度及月平均最低温度，均达到了 ９５％的 显著水平（图 ３）。１９８８年以后，森林火灾发生次数 与前 １年及当年生长季或生长季前的均温、高温及 低温负相关，与生长季末期及冬季 １２至翌年 １月的 温度正相关，但逐月各温度指标的相关均为未达到 ９５％的显著水平（图 ３）。 由于林火的发生主要与干湿变化有关，本文 进一步分析了全国森林火灾发生次数与帕默尔干 旱指数（ＰＤＳＩ）的关系，结果表明：１９５０—１９８７年 间全国森林火灾发生次数与前 １年 ５月至当年 ９ 月逐月的 ＰＤＳＩ均呈正相关，其中与 ６月、９月、１１ 月及 １２月的 ＰＤＳＩ的相关性均达到显著水平（Ｐ＜ ００５）（图 ４）。１９８８年以后，森林火灾发生次数与 前 １年及当年逐月的 ＰＤＳＩ均呈负相关关系，但均 未达到显著水平（图 ４）。 １０
第2期 杜建华等:中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 ■1950-1987年 950-197年 W 月份 0.40 060低温 ■1950—1987年 9-2017年 40 月份 注:颜色加深柱表示在95%的置信区间上显著。 图3全国森林火灾(1950-2017年)发生次数与月平均降水均温高温及低温的相关性 Fig 3 Correlation between the number of forest fires, monthly mean precipitation, verage temperature ahigh temperature and low temperature from 1950 to 2017 in China PDSI m1950-1987年留1988-2017年 另外,对1988-2017年期间火灾伤亡情况与 0.40 温度进行了相关性分析,结果显示(表3),森林火 0.20 灾导致的人员伤亡数量与温度存在着较密切的相 关性,尤其是受伤人数。其中:受伤人数与前1年 5-8月及当年3月、5-9月均温显著负相关,与 前1年5-8月、当年3月及1-9月低温显著负相 0.40 关,与前1年6-8月、当年3月及当年5-9月高 注:颜色加深柱表示在95%的置信区间上显著。 温显著负相关;死亡人数与前1年9月的均温及低 图4全国森林火灾(1950-2017年)发生次数与 温显著正相关,与当年8-9月均温及低温显著负 帕默尔干旱指数的相关性 相关,与当年8-9月高温呈显著负相关;伤亡人 Fig 4 Correlation between the number of forest fires 数与前1年6-7月及当年3月、5-8月均温呈显 and the palmer drought Index in China
第 ２期 杜建华等：中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 注：颜色加深柱表示在 ９５％的置信区间上显著。 图 ３ 全国森林火灾（１９５０—２０１７年）发生次数与月平均降水 均温 高温及低温的相关性 Ｆｉｇ３Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓ，ｍｏｎｔｈｌｙｍｅａｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ａｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒｏｍ１９５０ｔｏ２０１７ｉｎＣｈｉｎａ 注：颜色加深柱表示在 ９５％的置信区间上显著。 图 ４ 全国森林火灾（１９５０—２０１７年）发生次数与 帕默尔干旱指数的相关性 Ｆｉｇ４Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓ ａｎｄｔｈｅＰａｌｍｅｒＤｒｏｕｇｈｔＩｎｄｅｘｉｎＣｈｉｎａ 另外，对 １９８８—２０１７年期间火灾伤亡情况与 温度进行了相关性分析，结果显示（表 ３），森林火 灾导致的人员伤亡数量与温度存在着较密切的相 关性，尤其是受伤人数。其中：受伤人数与前 １年 ５—８月及当年 ３月、５—９月均温显著负相关，与 前 １年 ５—８月、当年 ３月及 １—９月低温显著负相 关，与前 １年 ６—８月、当年 ３月及当年 ５—９月高 温显著负相关；死亡人数与前 １年 ９月的均温及低 温显著正相关，与当年 ８—９月均温及低温显著负 相关，与当年 ８—９月高温呈显著负相关；伤亡人 数与前 １年 ６—７月及当年 ３月、５—８月均温呈显 １１
12 林业资源管理 第2期 著或极显著负相关,与前1年6—7月、当年3-—8月、当年3月及当年5-8月最高温呈显著或极显 月最低温呈显著或极显著负相关,与前1年6-8著正相关。 表31988-2017年森林火灾伤亡情况与温度的相关性 Tab 3 Correlation between forest fire casualties and temperature from 1988 to 2017 in China 参数 受伤 T-0.37·-0.61”-0.52”-041”-026-055”=0.36-0.45·-0.60-0.55”-0.6*-0.42 0.45·-0.63·-0.48”=037·=0.29-0.51”-044·=046=0.69-0.57·-063-0.39 0.27-055-0.49 0.42=02-0.57*0.27-041.-0.47-047*-0.64-042 死亡 T 0.14008-0.030120.38·-0.065010-0040.120.14-0.66*-0.42 0.180010. 0.38·=0.09 0.060.090.20 0.20-0.63 人数m 0.15=0.09 35-0.0 15-0.14 0.06-0.64-0.42 T 0.30-053·-0.48·-0.34-0.13-0.51-029-042·-0.51-0.46·-066-0.28 Tmin-0.35-056-43·-027-0.15-0.49-039,-0.40·-0.60-0.45·-0.6l-0.26 人数 02-046·-0.47=037=0.10-0.52-0.20=0.41.-0.38·-0.41 注:“*”表示P<0.05;“**”表示P<0.01;P5,P6,P,P8和P9分别表示前1年的5,6,7,8和9月份;T3,T4,T,16,m7,T8和19分别表示 当年的3,4,5,6,7,8和9月份;T,Tmin和Tmax分别表示年均温,年最低温和年最高温 2.3森林火灾伤亡预测模型 式中:y1指全国森林火灾受伤人数,y2指全国 全国森林火灾伤亡情况与3-9月最低温度的森林火灾伤亡人数,t指3-9月平均最低温度;y1 散点图如图5所示。鉴于全国森林火灾伤亡人数与与y2均为大于0的整数。基于月均最低温度构建 3-9月月平均最低温度存在着强烈的相关性,利用的回归模型的回归关系达到极显著水平,y1与y2这 线性回归方法建立了森林火灾伤亡预测模型,最优2个变量能分别解释41%和53%森林火灾受伤或 预测模型如下 伤亡人数的变异,表明模型可靠性较高。因此,利 y1=-180.351+19442,r2=0.53,P<0.001(1)用月均最低温度即可较为准确地预测全国森林火 y2=-174571+19367,r2=0.41,P<0.001(2)灾造成的人员伤亡人数。 80.351+1944.2 y2=174.571+1936.7 R-=0.53413 R2=0.41219 < 出150 10f 10.0 3—9月平均最低温度 9月平均最低温度 图5全国森林火灾(1950-2017年)伤亡情况与3-9月最低温度的散点图 ig. 5 Scatter plot of forest fire casualties and minimum temperatures from March to September
林业资源管理 第 ２期 著或极显著负相关，与前 １年 ６—７月、当年 ３—８ 月最低温呈显著或极显著负相关，与前 １年 ６—８ 月、当年 ３月及当年 ５—８月最高温呈显著或极显 著正相关。 表 ３ １９８８—２０１７年森林火灾伤亡情况与温度的相关性 Ｔａｂ３Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｃａｓｕａｌｔｉｅｓａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒｏｍ１９８８ｔｏ２０１７ｉｎＣｈｉｎａ 参数 Ｐ５ Ｐ６ Ｐ７ Ｐ８ Ｐ９ Ｔ３ Ｔ４ Ｔ５ Ｔ６ Ｔ７ Ｔ８ Ｔ９ 受伤 人数 死亡 人数 伤亡 人数 Ｔ －０３７ －０６１ －０５２ －０４１ －０２６ －０５５ －０３６ －０４５ －０６０ －０５５ －０６６ －０４２ Ｔｍｉｎ －０４５ －０６３ －０４８ －０３７ －０２９ －０５１ －０４４ －０４６ －０６９ －０５７ －０６３ －０３９ Ｔｍａｘ －０２７ －０５５ －０４９ －０４２ －０２２ －０５７ －０２７ －０４１ －０４７ －０４７ －０６４ －０４２ Ｔ ０１４ ００８ －００３ ０１２ ０３８ －００５ ０１０ －００４ ０１２ ０１４ －０６６ －０４２ Ｔｍｉｎ ０１８ ００１ ００４ ０２２ ０３８ －００９ ００４ ００６ ００９ ０２０ －０６３ －０３９ Ｔｍａｘ ００９ ０１５ －００９ ００３ ０３５ －００２ ０１５ －０１４ ０１４ ００６ －０６４ －０４２ Ｔ －０３０ －０５３ －０４８ －０３４ －０１３ －０５１ －０２９ －０４２ －０５１ －０４６ －０６６ －０２８ Ｔｍｉｎ －０３５ －０５６ －４３ －０２７ －０１５ －０４９ －０３９ －０４０ －０６０ －０４５ －０６１ －０２６ Ｔｍａｘ －０２２ －０４６ －０４７ －０３７ －０１０ －０５２ －０２０ －０４１ －０３８ －０４１ －０６５ －０２８ 注：“”表示 Ｐ＜００５；“”表示 Ｐ＜００１；Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８和 Ｐ９分别表示前 １年的 ５，６，７，８和 ９月份；Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８和 Ｔ９分别表示 当年的 ３，４，５，６，７，８和 ９月份；Ｔ，Ｔｍｉｎ和 Ｔｍａｘ分别表示年均温，年最低温和年最高温。 ２３ 森林火灾伤亡预测模型 全国森林火灾伤亡情况与 ３—９月最低温度的 散点图如图 ５所示。鉴于全国森林火灾伤亡人数与 ３—９月月平均最低温度存在着强烈的相关性，利用 线性回归方法建立了森林火灾伤亡预测模型，最优 预测模型如下： ｙ１＝－１８０３５ｔ＋１９４４２，ｒ２＝０５３，Ｐ＜０００１ （１） ｙ２＝－１７４５７ｔ＋１９３６７，ｒ２＝０４１，Ｐ＜０００１ （２） 式中：ｙ１ 指全国森林火灾受伤人数，ｙ２ 指全国 森林火灾伤亡人数，ｔ指 ３—９月平均最低温度；ｙ１ 与 ｙ２均为大于 ０的整数。基于月均最低温度构建 的回归模型的回归关系达到极显著水平，ｙ１与 ｙ２这 ２个变量能分别解释 ４１％和 ５３％森林火灾受伤或 伤亡人数的变异，表明模型可靠性较高。因此，利 用月均最低温度即可较为准确地预测全国森林火 灾造成的人员伤亡人数。 图 ５ 全国森林火灾（１９５０—２０１７年）伤亡情况与 ３—９月最低温度的散点图 Ｆｉｇ５Ｓｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｃａｓｕａｌｔｉｅｓａｎｄｍｉｎｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｆｒｏｍ ＭａｒｃｈｔｏＳｅｐｔｅｍｂｅｒ １２
第2期 杜建华等:中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 3结论与讨论 月与9月外,森林火灾的发生频次与降水基本呈负 本研究表明,森林火灾主要参数(发生次数、受相关关系。升温能延长植物的生长季2,从而影响 灾森林面积、受伤人数、死亡人数及伤亡人数)之间到植物生物量的累积。而5月和9月分别处于生长 存在显著正相关关系,即各参数之间变化趋势存在季初期与末期,这两个关键时段的水分充足是植物 较大的一致性。上述研究结果也较符合现实情况,生长的重要保障,即这两个月降水量的大小将显著 通常来说,森林火灾着火次数越多,其造成的受灾影响植物生物量的累积,因而变暖后,5月和9月的 森林面积就越大,造成人员伤亡的概率也随之变降水仍表现出与火灾发生次数的正相关关系 大;反之亦然。根据1950年以来的数据显示,我国 就温度而言,升温前(即1950-1987年)全国 共发生森林火灾814655次,年均发生火灾11980森林火灾发生次数与生长季末温度呈正相关关 次;全国受灾森林面积为3813.82万hm2,年均受系,尤其是与前1年9月月平均温度及月平均最低 灾森林面积为56.09万hm2。这些森林火灾具有控温度呈显著正相关。生长季末高温能够延长生长 制难度大、危害大的特点,一旦发生,极大威胁着人季长度,积累更多的有机物,间接为冬季或来年春 民生命财产的安全。如1987年发生在我国大兴季林火的发生提供了充足的可燃物。而1988年 安岭北部林区的“五六”特大火灾,成为1950年以以后,森林火灾发生次数与前1年及当年生长季 来“十大火灾年之一”(按受灾森林面积排名),给人或生长季前的均温、最高温及最低温呈现负相关 民的生命财产造成了极大的危害。总体而言,自关系。一方面,由于1987年以后防火政策改变 1950年以来,全国森林火灾次数、受灾森林面积及导致防火工作的加大投入,这可能会间接改变其 伤亡情况均呈显著的下降趋势,而其中1987年是我相关关系;另一方面,尽管升温后制约林火发生的 国森林火灾频次发生变化的一个重要转折点,即由关键因素是水分,但升温也会加剧土壤或空气中 重转轻。此后,森林火灾则保持相对较少的态势,水分的蒸发及植物的蒸腾作用,迫使植物遭受干 这可能与火灾周期以及“五六”特大火以后全国的旱胁迫,降低植物生长及有机物积累,即温度升高 防火政策转变存在密切相关。但是在2002—将可能减少可燃物的积累12-31,从而降低了森林 2006年全国森林火灾发生次数及受灾森林面积出火灾发生的可能性。 现了一次小反弹,随后又恢复低值。因此,为有效 般认为,林火的发生主要与干湿变化有关 降低森林火灾发生频次,加强森林防火,尤其是提火灾高发年份往往存在较严重的旱情。本硏究 升森林火灾预警与监测能力,仍然是森林管理工作结果显示,1950-1987年间全国森林火灾发生次 的重中之重 数与前1年的PDSI呈正相关关系,并在6月、9 森林火灾发生次数的年际波动在一定程度上月、11月及12月达到显著水平。PDSI值越高代 与当年的气象因素密切相关{x0-2。1950-1987年表越湿润,湿润的气候有利于植物生长,从而积累 间全国森林火灾发生次数与生长季的降水呈正相更多的有机物,这些有机物能为来年植物的生长 关,与非生长季的降水呈负相关;森林火灾之所以提供必要的物质和能量基础-31。因此,前1年 多发生在非生长季,主要由于非生长季气候干燥,PDSI较高将增加植物有机物的累积,为冬、春及秋 导致可燃物的数量和干燥程度均明显上升。生长季林火发生提供充足的物质基础。1988年以后 季降水的增加则能够促进植物生长,合成更多的光气温显著升高,可燃物含水率对森林火灾发生的 合产物{2,为非生长季森林火灾发生积累更多的可制约效应显著加强,呈现出越干旱着火概率就越 燃物,故生长季降水与林火发生次数呈正相关关高的典型特征,即森林火灾发生次数与逐月PDSI 系。而非生长季降水的增加则能提高可燃物的含呈负相关关系。 水率,从而抑制了森林火灾的发生,间接降低了森 尽管气候因子与森林火灾造成的人员伤亡没 林火灾发生的可能性。因而,1988年以后,除了5有直接联系,但本研究表明,自1988年以来火灾导
第 ２期 杜建华等：中国森林火灾发生特征及其与主要气候因子的关系研究 ３ 结论与讨论 本研究表明，森林火灾主要参数（发生次数、受 灾森林面积、受伤人数、死亡人数及伤亡人数）之间 存在显著正相关关系，即各参数之间变化趋势存在 较大的一致性。上述研究结果也较符合现实情况， 通常来说，森林火灾着火次数越多，其造成的受灾 森林面积就越大，造成人员伤亡的概率也随之变 大；反之亦然。根据 １９５０年以来的数据显示，我国 共发生森林火灾 ８１４６５５次，年均发生火灾 １１９８０ 次；全国受灾森林面积为 ３８１３８２万 ｈｍ２ ，年均受 灾森林面积为 ５６０９万 ｈｍ２ 。这些森林火灾具有控 制难度大、危害大的特点，一旦发生，极大威胁着人 民生命财产的安全［１８］ 。如 １９８７年发生在我国大兴 安岭北部林区的“五六”特大火灾，成为 １９５０年以 来“十大火灾年之一”（按受灾森林面积排名），给人 民的生命财产造成了极大的危害。总体而言，自 １９５０年以来，全国森林火灾次数、受灾森林面积及 伤亡情况均呈显著的下降趋势，而其中 １９８７年是我 国森林火灾频次发生变化的一个重要转折点，即由 重转轻。此后，森林火灾则保持相对较少的态势， 这可能与火灾周期以及“五六”特大火以后全国的 防火政策转变存在密切相关［１９］ 。但是在 ２００２— ２００６年全国森林火灾发生次数及受灾森林面积出 现了一次小反弹，随后又恢复低值。因此，为有效 降低森林火灾发生频次，加强森林防火，尤其是提 升森林火灾预警与监测能力，仍然是森林管理工作 的重中之重。 森林火灾发生次数的年际波动在一定程度上 与当年的气象因素密切相关［２０－２１］ 。１９５０—１９８７年 间全国森林火灾发生次数与生长季的降水呈正相 关，与非生长季的降水呈负相关；森林火灾之所以 多发生在非生长季，主要由于非生长季气候干燥， 导致可燃物的数量和干燥程度均明显上升。生长 季降水的增加则能够促进植物生长，合成更多的光 合产物［２２］ ，为非生长季森林火灾发生积累更多的可 燃物，故生长季降水与林火发生次数呈正相关关 系。而非生长季降水的增加则能提高可燃物的含 水率，从而抑制了森林火灾的发生，间接降低了森 林火灾发生的可能性。因而，１９８８年以后，除了 ５ 月与 ９月外，森林火灾的发生频次与降水基本呈负 相关关系。升温能延长植物的生长季［２３］ ，从而影响 到植物生物量的累积。而 ５月和 ９月分别处于生长 季初期与末期，这两个关键时段的水分充足是植物 生长的重要保障，即这两个月降水量的大小将显著 影响植物生物量的累积，因而变暖后，５月和 ９月的 降水仍表现出与火灾发生次数的正相关关系。 就温度而言，升温前（即 １９５０—１９８７年）全国 森林火灾发生次数与生长季末温度呈正相关关 系，尤其是与前 １年 ９月月平均温度及月平均最低 温度呈显著正相关。生长季末高温能够延长生长 季长度，积累更多的有机物，间接为冬季或来年春 季林火的发生提供了充足的可燃物。而 １９８８年 以后，森林火灾发生次数与前 １年及当年生长季 或生长季前的均温、最高温及最低温呈现负相关 关系。一方面，由于 １９８７年以后防火政策改变， 导致防火工作的加大投入，这可能会间接改变其 相关关系；另一方面，尽管升温后制约林火发生的 关键因素是水分，但升温也会加剧土壤或空气中 水分的蒸发及植物的蒸腾作用，迫使植物遭受干 旱胁迫，降低植物生长及有机物积累，即温度升高 将可能减少可燃物的积累［２４－２５］ ，从而降低了森林 火灾发生的可能性。 一般认为，林火的发生主要与干湿变化有关， 火灾高发年份往往存在较严重的旱情［２６］ 。本研究 结果显示，１９５０—１９８７年间全国森林火灾发生次 数与前 １年的 ＰＤＳＩ呈正相关关系，并在 ６月、９ 月、１１月及 １２月达到显著水平。ＰＤＳＩ值越高代 表越湿润，湿润的气候有利于植物生长，从而积累 更多的有机物，这些有机物能为来年植物的生长 提供必要的物质和能量基础［２７－２８］ 。因此，前 １年 ＰＤＳＩ较高将增加植物有机物的累积，为冬、春及秋 季林火发生提供充足的物质基础。１９８８年以后， 气温显著升高，可燃物含水率对森林火灾发生的 制约效应显著加强，呈现出越干旱着火概率就越 高的典型特征，即森林火灾发生次数与逐月 ＰＤＳＩ 呈负相关关系。 尽管气候因子与森林火灾造成的人员伤亡没 有直接联系，但本研究表明，自 １９８８年以来火灾导 １３
14 林业资源管理 第2期 致的伤亡人数与温度存在显著负相关关系,尤其是 征及风险分析[]林业科学,2015(01):88-96 受伤人数。合理的解释是:气候变暖以后,暖干旱[141胡海清,魏书精,孙龙1965-200年大兴安岭森林火灾碳排 现象加剧,导致植物遭受干旱胁迫,使得可燃物 放的估算研究[冂].植物生态学报,2012,36(7):629-644 [15]周雪,张颖.中国森林火灾风险统计分析[J].统计与信息论 积累受到抑制;再加上频繁的林火导致可燃物损失 坛,2014,29(1):34-39 严重,不易构成发生火灾的条件,故而火灾发生次[16]孙龙,王千雪,魏书精,等气候变化背景下我国森林火灾灾害 数及受灾面积减少,且伤亡人数也随之减少。本研 的响应特征及展望[]灾害学,2014,29(1):12-17 究鉴于全国森林火灾伤亡人数与3-9月月均最低7白帆,周大元,张丽平,等世界森林火灾预防与监控技术概述 温度的显著相关性,利用线性回归方法建立了森林 [J].林业劳动安全,2008,21(3):20-22. 火灾伤亡人数预测模型,以期为准确预测森林火灾18]黄耀林南方森林火灾发生原因与预防对策探讨[门技术与 市场,2016,23(1):157-158. 所致的伤亡人数提供可能性 [19]刘凯,刘恒旭,尹冬冬森林火灾的危害、种类及防御措施[冂] 养殖技术顾问,2012(2):240. 参考文献 [20]王丽螂,王惠东李伟光近25年黑龙江省森林火灾发生趋势 [1]楚艳萍,姜瑶,王旭.森林火灾危害及其预防措施[冂].北京农 的研究[J].森林防火,2006(3):16-17 业,2015(36):117-118. [21]李丽琴.云南省森林火灾发生与气象因子之间的关系研究 [2]田晓瑞,代玄,王明玉,等.多气候情景下中国森林火灾风险评 [D].北京:北京林业大学,2010 估[J]应用生态学报,2016(3):769-776. [22] Butt N, Bebber D P, Riutta T, et al. Relationships between tree 3]国家林业局.中国林业统计年鉴(1998年)[M].中国林业出版 growth and weather extremes: Spatial and interspecific comparison 社,1999 in a temperate broadleaf forest[J]. Forest Ecology and Manage- [4]中华人民共和国林业部.全国林业统计资料汇编:1949-198 men,2014,334:209-216 年[M].中国林业出版社,1990 [23] Zhu Liang-Jun, Jin Guang-Ze, Wang Xiao-Chun. Reconstruction of [5]张冬有,邓欧,李亦秋,等黑龙江省1980-2005年森林火灾时 空特征[J].林业科学,2012,48(2):175-179 rrence[J]. Chinese Journal [6] Wastl C, Schunk C, Leuchner M, et al. Recent climate change: Long Plant ecology,2015,39(2):125-139 term trends in meteorological forest fire danger in the Alps[ J]. Agri- [24] Woodward F L. Climate and Plant Distribution[ J]. Quarterly Re- cultural Forest Meteorology 2012, (162/163): 1-13 view of Biology,1988,69(154):189-197 7]楚艳萍,姜瑶,王旭,森林火灾危害及其预防措施[J].北京农25]朱良军杨婧雯朱辰等林隙干扰和升温对小兴安岭红松和 业,2015(36):117-118 臭冷杉径向生长的影响[J].生态学杂志,2015(8) 8]王明玉.气候变化背景下中国林火响应特征及趋势[D]北京: 中国林业科学研究院,2009 [26]徐明超,马文婷.干旱气候因子与森林火灾[J]冰川冻土 9]陆志平,秦会斌,王春芳.无线传感器网络在森林火灾监测中的应用 2,34(3):603-608 [J]杭州电子科技大学学报:自然科学版2006,26(5):48-51 [27]刘玉佳,朱良军,苏金娟,等.模拟降水减少对帽儿山地区兴安 [10]才奇美林业资源保护和森林防火管理措施探讨[J].科技创 落叶松径向生长的影响[J].生态学报,2015(13) 新与应用,2014(11):27l 4527-4537 1]冷慧卿,王珂君我国森林保险费率的区域差异化—省级层28]于大炮王顺忠唐立娜,等长白山北坡落叶松年轮年表及其 面的森林火灾实证研究[J]」.管理世界,201(11):49 与气候变化的关系[]应用生态学报,2005(1):14 [12]杨淑香北京周边林分结构与森林可燃物特征的关系研究29]孙毓王丽丽陈津,等中国落叶松属树木年轮生长特性及其 [D]呼和浩特:内蒙古农业大学,2007 对气候变化的响应[J].中国科学:地球科学,2010(5) [13]苏立娟,何友均,陈绍志.1950-2010年中国森林火灾时空特 645-653
林业资源管理 第 ２期 致的伤亡人数与温度存在显著负相关关系，尤其是 受伤人数。合理的解释是：气候变暖以后，暖干旱 现象加剧［２９］ ，导致植物遭受干旱胁迫，使得可燃物 积累受到抑制；再加上频繁的林火导致可燃物损失 严重，不易构成发生火灾的条件，故而火灾发生次 数及受灾面积减少，且伤亡人数也随之减少。本研 究鉴于全国森林火灾伤亡人数与 ３—９月月均最低 温度的显著相关性，利用线性回归方法建立了森林 火灾伤亡人数预测模型，以期为准确预测森林火灾 所致的伤亡人数提供可能性。 参考文献： ［１］楚艳萍，姜瑶，王旭．森林火灾危害及其预防措施［Ｊ］．北京农 业，２０１５（３６）：１１７－１１８． ［２］田晓瑞，代玄，王明玉，等．多气候情景下中国森林火灾风险评 估［Ｊ］．应用生态学报，２０１６（３）：７６９－７７６． ［３］国家林业局．中国林业统计年鉴（１９９８年）［Ｍ］．中国林业出版 社，１９９９． ［４］中华人民共和国林业部．全国林业统计资料汇编：１９４９—１９８７ 年［Ｍ］．中国林业出版社，１９９０． ［５］张冬有，邓欧，李亦秋，等．黑龙江省 １９８０—２００５年森林火灾时 空特征［Ｊ］．林业科学，２０１２，４８（２）：１７５－１７９． ［６］ＷａｓｔｌＣ，ＳｃｈｕｎｋＣ，ＬｅｕｃｈｎｅｒＭ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ：Ｌｏｎｇ ｔｅｒｍｔｒｅｎｄｓｉｎｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｄａｎｇｅｒｉｎｔｈｅＡｌｐｓ［Ｊ］．Ａｇｒｉ ｃｕｌｔｕｒａｌ＆ＦｏｒｅｓｔＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ．２０１２，（１６２／１６３）：１－１３． ［７］楚艳萍，姜瑶，王旭．森林火灾危害及其预防措施［Ｊ］．北京农 业，２０１５（３６）：１１７－１１８． ［８］王明玉．气候变化背景下中国林火响应特征及趋势［Ｄ］．北京： 中国林业科学研究院，２００９． ［９］陆志平，秦会斌，王春芳．无线传感器网络在森林火灾监测中的应用 ［Ｊ］．杭州电子科技大学学报：自然科学版，２００６，２６（５）：４８－５１． ［１０］才奇美．林业资源保护和森林防火管理措施探讨［Ｊ］．科技创 新与应用，２０１４（１１）：２７１． ［１１］冷慧卿，王珂君．我国森林保险费率的区域差异化———省级层 面的森林火灾实证研究［Ｊ］．管理世界，２０１１（１１）：４９－５４． ［１２］杨淑香．北京周边林分结构与森林可燃物特征的关系研究 ［Ｄ］．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００７． ［１３］苏立娟，何友均，陈绍志．１９５０—２０１０年中国森林火灾时空特 征及风险分析［Ｊ］．林业科学，２０１５（０１）：８８－９６． ［１４］胡海清，魏书精，孙龙．１９６５—２０１０年大兴安岭森林火灾碳排 放的估算研究［Ｊ］．植物生态学报，２０１２，３６（７）：６２９－６４４． ［１５］周雪，张颖．中国森林火灾风险统计分析［Ｊ］．统计与信息论 坛，２０１４，２９（１）：３４－３９． ［１６］孙龙，王千雪，魏书精，等．气候变化背景下我国森林火灾灾害 的响应特征及展望［Ｊ］．灾害学，２０１４，２９（１）：１２－１７． ［１７］白帆，周大元，张丽平，等．世界森林火灾预防与监控技术概述 ［Ｊ］．林业劳动安全，２００８，２１（３）：２０－２２． ［１８］黄耀林．南方森林火灾发生原因与预防对策探讨［Ｊ］．技术与 市场，２０１６，２３（１）：１５７－１５８． ［１９］刘凯，刘恒旭，尹冬冬．森林火灾的危害、种类及防御措施［Ｊ］． 养殖技术顾问，２０１２（２）：２４０． ［２０］王丽娜，王惠东，李伟光．近 ２５年黑龙江省森林火灾发生趋势 的研究［Ｊ］．森林防火，２００６（３）：１６－１７． ［２１］李丽琴．云南省森林火灾发生与气象因子之间的关系研究 ［Ｄ］．北京：北京林业大学，２０１０． ［２２］ＢｕｔｔＮ，ＢｅｂｂｅｒＤＰ，ＲｉｕｔｔａＴ，ｅｔａｌ．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｔｒｅｅ ｇｒｏｗｔｈａｎｄｗｅａｔｈｅｒｅｘｔｒｅｍｅｓ：Ｓｐａｔｉａｌａｎｄｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｉｎａｔｅｍｐｅｒａｔｅｂｒｏａｄｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ［Ｊ］．ＦｏｒｅｓｔＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＭａｎａｇｅ ｍｅｎｔ，２０１４，３３４：２０９－２１６． ［２３］ＺｈｕＬｉａｎｇＪｕｎ，ＪｉｎＧｕａｎｇＺｅ，ＷａｎｇＸｉａｏＣｈｕｎ．Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆａｔｙｐｉｃａｌｂｒｏａｄｌｅａｖｅｄＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓｆｏｒｅｓｔ ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ ＰｌａｎｔＥｃｏｌｏｇｙ，２０１５，３９（２）：１２５－１３９． ［２４］ ＷｏｏｄｗａｒｄＦＩ．ＣｌｉｍａｔｅａｎｄＰｌａｎｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＱｕａｒｔｅｒｌｙＲｅ ｖｉｅｗｏｆＢｉｏｌｏｇｙ，１９８８，６９（１５４）：１８９－１９７． ［２５］朱良军，杨婧雯，朱辰，等．林隙干扰和升温对小兴安岭红松和 臭冷杉 径 向 生 长 的 影 响 ［Ｊ］．生 态 学 杂 志，２０１５（８）： ２０８５－２０９５． ［２６］徐明超，马文婷．干旱气候因子与森林火灾［Ｊ］．冰川冻土， ２０１２，３４（３）：６０３－６０８． ［２７］刘玉佳，朱良军，苏金娟，等．模拟降水减少对帽儿山地区兴安 落叶 松 径 向 生 长 的 影 响 ［Ｊ］．生 态 学 报，２０１５（１３）： ４５２７－４５３７． ［２８］于大炮，王顺忠，唐立娜，等．长白山北坡落叶松年轮年表及其 与气候变化的关系［Ｊ］．应用生态学报，２００５（１）：１４－２０． ［２９］孙毓，王丽丽，陈津，等．中国落叶松属树木年轮生长特性及其 对气候 变 化 的 响 应 ［Ｊ］．中 国 科 学：地 球 科 学，２０１０（５）： ６４５－６５３． １４