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