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内蒙古大兴安岭林区雷击火灾气候成因分析

2020-03-19 来源:化拓教育网
维普资讯 http://www.cqvip.com 第36卷第1期 2008年2月 气象科技 Vo1.36,No.1 Feb.2008 METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHN0L0GY 内蒙古大兴安岭林区雷击火灾气候成因分析 郝润全 高建国 杨勇 (1内蒙古自治区气象局气象科技服务中心,呼和浩特010051;2内蒙古自治区托县气象局,托县010200) 摘要利用1981 ̄2004年气象和雷击火灾资料,研究气候条件对内蒙古大兴安岭林区雷击火灾发生的影响,进而 分析该地区雷击火灾多发的气候原因。结果表明:①内蒙古大兴安岭林区雷击火灾发生次数有逐年增多的趋势, 主要集中在5~7月,出现时间为5月12日到7月16日,多发生在每日i0:OO~17:O0;②雷击火灾的发生与近年 来气温的升高密切相关,尤其是5~7月气温和地温的升高,是引发内蒙古大兴安岭森林雷击火灾的主要因素之 一;③5~7月降水量和相对湿度的逐渐减小,使干旱程度不断加剧,导致内蒙古大兴安岭地区从1999年以后,雷 击火灾次数呈明显上升的趋势;④气候的变干、变暖以及极端气候事件的增多,是导致近年来内蒙古大兴安岭地区 雷击火灾频繁发生的主要气候原因。 关t词 雷击森林火灾气候成因 大兴安岭林区 引富 1资料来源与分析处理 在大兴安岭林区选择根河、额尔古纳、图里河、 雷电作为干扰因子所引发的森林火灾,损失与 危害极大,常常导致成片森林被毁,也使得森林火灾 的预防与扑救变得更加复杂和困难[1]。我国的雷击 火灾主要发生在大兴安岭、呼伦贝尔林区和阿尔泰 山地区,其中大兴安岭林区尤为突出,几乎每年都有 牙克石和博克图5站作为代表站点,气象要素为 1981 ̄2004年历年逐月平均气温、降水量、相对湿 度、地面温度以及雷暴日数等。 雷击火灾资料主要来源于呼伦贝尔市林业局和 雷击引起的林火,是全国雷击火灾发生最多最集中 的区域[2]。内蒙古大兴安岭林区雷击火灾约占该地 区森林火灾总次数的21 ,最多年份可达64 [3]。 近年来随着全球气候变暖,内蒙古大兴安岭林区夏 内蒙古防火办公室。资料年代为1981---2004年,包 括雷击火灾发生地点、时间(年、月、日、时)、火场面 积、出现次数、火险等级强度等,并按照分析需要,进 行了各时段的统计分析。 利用平均值检验中的t检验法,在样本数为 季干旱、高温等极端天气气候事件呈明显增多趋势, 气候变干、变暖,使得该地区夏季雷击火灾呈逐年上 升的态势。据统计2000~2003年由于雷击引发的 24,信度为0.05的条件下,分析5站平均后的气象 要素与各个站点气象要素间的差异,经检验无显著 差异,可用5站的资料经平均处理后,代表大兴安岭 林区气候平均状况。 2雷击火灾气候学特征 森林火灾93起,年均23起,比1981~1999年均值 (9起)增多了14起,增多趋势显著,而雷击火灾的 发生与当地气象条件的变化密切相关。许多专家分 析过大兴安岭林区雷击火灾方面的问题,但主要是 侧重于雷击火灾环境分析以及对策、监测等方 面[1 ]。从形成雷击火灾气象条件等方面分析的较 少。本文从多个气象要素的变化人手,分析造成内 从年际变化、出现月份、日期以及每日发生的具 体时间等多个时间尺度,分析内蒙古大兴安岭林区 雷击火灾分布特征。 2.1 雷击火灾年际变化特征 蒙古大兴安岭林区雷击火灾多发的气候原因,为今 后雷击火灾的监测预报提供背景参数。 从内蒙古大兴安岭地区雷击火灾发生次数的年 内蒙古气象局科技创新项目(nmqx200506)资助 作者简介;郝润全,男,1960年生,高级工程师,主要从事中尺度预报模式研究和专业气象预报服务工作,Email:nmghrq{ ̄sina.con'/ 收稿日期:2006年11月2O日;定稿日期:2007年4月23日 维普资讯 http://www.cqvip.com

88 气 象 际变化来看(图1),呈现波动式上升趋势,1O年增加 了23.8次,尤其是1997年以后,上升趋势明显加 大。在1981 ̄2003年23年中,最大值出现在1992 年(62次),次大值出现在2000年(33次),目前正处 于雷击火灾次数多发期。 1981 1983 1985 1987 1989 l991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 年份 图1 内蒙古大兴安岭地区历年雷击火灾发生次数 2.2雷击火灾月际变化特征 从内蒙古大兴安岭地区多年雷击火灾发生月份 糕 6 4 2 0 8 6 4 2 0 来看(图2),主要集中在5~7月,占总次数的99 。 其中5月占24 ,6月占48 ,7月占27 ,而在其 他月份中只有4月、8月和9月有零星的雷击火灾 事件发生,所占比例较低,仅为1 左右。雷击火灾 集中在5~7月的原因主要是内蒙古地区受到季风 气候的影响,在5~7月冷暖空气活动频繁,地面增 温迅速,受东北冷涡的影响,冷空气快速东移,使暖 气团抬升,造成大气层结不稳定,极易出现雷暴天 气。并且大兴安岭地区地形高、纬度偏北,水汽条件 差,打雷时降雨少,只有雷电出现,而该地区为原始 森林区,地表可燃物多且干燥,一落雷就很容易着火 蔓延成灾。 藏 图2 内蒙古大兴安岭地区雷击火灾各月发生次数 从内蒙古大兴安岭地区多年雷击火灾发生时段 特征分析(图3),主要发生在4月20日到7月26 日,集中出现时段为5月12日到7月16日,占总雷 击火灾次数的97 ,5月中旬至7月中旬是内蒙古 科 技 第36卷 大兴安岭雷击火灾的多发期。 一 20 04 18 01 15 29 13 27 10 24 07 4,q 5,q 6,q 7,q 8,q 9月 日期 图3 内蒙古大兴安岭地区雷击火灾发生日期 2.3雷击火灾逐时变化特征 从内蒙古大兴安岭地区多年雷击火灾每日发生 时间来看(图4),主要出现在05:OO~21:O0,集中发 生时间为1O:OO~17:OO,占总雷击火灾次数的 84 ,午后是雷击火灾出现几率最高时间。 赣 图4 内蒙古大兴安岭地区雷击火灾发生时刻 3雷击火灾频发的气候成因分析 多年雷击火灾资料分析表明,内蒙古大兴安岭 林区雷击火灾呈逐年增多的趋势,近年来处于雷击 火灾多发期,而雷击火灾的多发与高温、少雨、湿度 低等气候条件密切相关。 3.1 5~7月地温升高 利用数理统计方法,分析了多年内蒙古大兴安 岭地区雷击火灾发生次数与同时段的气温、地温的 关系,发现火灾发生次数与5~7月的气温、地温的 关系(其相关系数为0.31、0.45)比与年平均气温、 地温的关系(其相关系数为0.12、0.16)密切,尤其 是地温(通过0.05信度检验),并且呈明显的正相 关。从气温、地温多年的变化趋势分析,5~7月的 气温合计、地温的增长率分别为每1O年2.6℃和 3.6℃,增加趋势显著,并从1999年以后,变暖幅度 加大。这与雷击火灾发生次数变化的趋势是一致 的,1O年的增加率为23.8次,尤其是1999年之后 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期 郝润全等:内蒙古大兴安岭林区雷击火灾气候成因分析 89 =昌∞ ∞ 们 ∞ 雷击火灾发生次数呈明显的增多趋势,这与温度的 升高尤其是地温的增高密切相关,说明气温的逐年 升高尤其是地温的增高(图5)是引发内蒙古大兴安 岭森林雷击火灾以及使雷击火灾增多的主要原因之 ?0 60 50 p \ 40羹 赠 30 20 10 0 —_一◆一5 ̄7月地温合计 ——5 ̄7月气温合计 —_1■一火灾次数 一多项式(火灾次数) 多项式(5 ̄7月地温合计) …・・・・・・多项式(5-7月气温合计) 图5 内蒙古大兴安岭地区历年雷击火灾发生次数 与5~7月地温和气温变化曲线 3.2 5~7月干燥少雨 从多年雷击火灾发生次数与相对湿度、蒸发量 和降水量相互关系来看,与水分的关系明显好于气 温,与5~7月降水量关系最好,其次为相对湿度和 蒸发量,相关系数分别为一0.60、一0.53和0.47,均 高于0.45,并通过0.01信度检验。说明5~7月降 水量和相对湿度的减小以及蒸发量的增大,有助于 内蒙古大兴安岭地区雷击火灾次数的增加。 从5~7月降水量、相对湿度和蒸发量的变化趋 势分析,变化率分别为每10年一17.8 mm、一3.5 和8.3 mm。降水量和相对湿度呈缓慢的减小趋 势,而蒸发量呈不断增加态势。但从1999年之后, 降水量和相对湿度减小幅度加大,而蒸发量的变化 与总趋势略有不同,从2001年开始减少,这主要是 由于观测仪器的变更引起的,在夏季由原来的小型 蒸发皿换为E601型蒸发器所产生的仪器误差(两 种资料的误差分析有待以后研究),本文只考虑 2000年之前蒸发量的变化趋势。水分条件的变化 使得该地区水分资源亏缺,空气干燥,干旱化程度呈 不断加剧的趋势,导致内蒙古大兴安岭地区从1999 年以后,雷击火灾次数呈明显上升趋势(图6)。 3.3气候变干变暖 从雷击火灾发生期气温和降水5年滑动平均变 化趋势(图略)来看,气温呈直线上升趋势,而降水量 呈干一湿一干一湿一干的波动式变化,总趋势为下 降态势。尤其从1999年之后,气温的升高和降水的 70 60奄 ::羹 : —_.卜5 ̄7月相对湿度合计/% —.1卜5 ̄7月蒸发量合计/叫 —_÷‘一5 ̄7月降水量合计/m ——◆一火灾次数 …-多项式(5 ̄7月降水量合计/衄) ——多项式(5 ̄7月相对湿度合计/%) 线性(5 ̄7月蒸发量合计/B) …-・多项式(火灾次数) 图6 内蒙古大兴安岭地区历年雷击火灾发生次数 与5~7月降水量、相对湿度和蒸发量变化曲线 减少幅度明显加大,目前正处于暖而干的气候状态。 气候状态的变化,导致近年来极端气候事件如高温 酷热天气、干旱、强对流天气、雷暴等灾害的增多。 在内蒙古大兴安岭林区干热的天气条件极易诱发干 雷暴,发生森林雷击火灾,这是近年来该地区雷击火 灾多发的主要气候因素。 3.4极端气候事件增多 从历史资料获悉:大兴安岭地区1971~2004 年,重旱以上发生几率明显增大,由20世纪70、80 年代的20 增加到本世纪初的50 ,尤其是进入 90年代之后,干旱的出现更为频繁,几乎4年出现2 次重旱,并且出现的强度明显加大,如2004年该区 域发生了有气象记录以来的最为严重的春夏季连 旱,干燥的天气条件,地表温度急剧升高,导致该年 成为干雷暴发生次数最多的一年,相应雷击火灾发 生的次数也属于较多年份之一。因此,20世纪90 年代以来干旱的频繁发生和干旱强度的增强,是引 发近几年来该地区雷击火灾多发的又一原因。 从历年雷暴发生次数的变化趋势来看,以牙克 石站为代表(图7),牙克石位于内蒙古大兴安岭林 区的中部,雷暴次数不能以5个代表站的合计统计 (否则会出现重复计算的问题),1999年为一转折 点,在此之前,雷暴发生次数呈逐渐减少趋势,而从 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 +雷暴次鼓 一多项式拟合 图7 内蒙古牙克石雷暴历年发生次数 维普资讯 http://www.cqvip.com 90 气 象 科 技 第36卷 1999年之后,呈显著的增加态势。从趋势线变化的 陡直程度来看,1999年之后发生次数显著增多,目 前正处于雷暴多发期。 4结论 参考文献 El3 李忠琦,张淑云,张春梅,等.大兴安岭林区雷击火发生的相关 条件研究口].林火研究,2004,(4):19—21. E2] 张尚印,祝昌汉,高歌,等.森林火灾天气等级确定及监测预报 方法[J].气象科技,2001,29(2):45—48. [3] 舒立福,王明玉,田晓瑞,等.我国大兴安岭呼中林区雷击火发 生火环境研究口].林业科学,2003,39(6):94~99. [4] 武文杰.内蒙古大兴安岭林区火分析及对策探讨[J].内蒙古 林业科技,2004,(1):49—51. (1)内蒙古大兴安岭林区雷击火灾发生次数有 增加的趋势,主要集中在5~7月,出现时间为5月 12日到7月16日,多发生在每日10:O0~17:00。 (2)雷击火灾的发生与近年来气温升高密切相 关,5~7月气温和地温的升高,是引发雷击火灾以 及雷击火灾次数增多的主要气候原因之一。 [5] 张雪芬,邹春辉,陈怀亮,等.基于遥感和地理信息系统的河南 省森林放火系统[J].气象科技,2006,34(1);109—113. [6] 毛光怜.林火与气象条件相互关系及其预报[J].气象,1988. 14(9):52—54. (3)5~7月降水量和相对湿度减小,使干旱化 程度不断加剧,导致内蒙古大兴安岭地区1999年以 后,雷击火灾次数呈明显的上升趋势。 [73 张星辰,陈雷,把多辉,等.河西走廊东部强雷暴天气分析与预 报[J].气象科技,2003,3I(5):25—28. [8] 姚树林,邹晓华.森林雷击火的预报监测[J].内蒙古林业, 2003,(4):30—31. (4)随着气候的变暖,干旱灾害、雷暴等极端气 候事件呈增加趋势。气候的变干、变暖以及极端气 候事件的增多,是导致近年来内蒙古大兴安岭地区 雷击火灾频繁发生的主要原因。 [9] 郑海清,张春桂,陈家全,等.气象卫星遥感预警福建省森林火 灾口].气象科技,2003,3I(3):62—65. Climatic Cause Analysis of Forest Fires Induced by Lightning Strikes in Daxinganling Forests Hao Runquan Gao Jianguo Yang Yong (1 Meteorological Science&Technology Service Center of Inner Mongolia,Huhhot 010051; 2 Tuoxian Meteorological Bureau,Inner Mongolia,Tuoxian 010200) AbstractI The meteorological and lightning strike data,as well as forest fire data from 1981 to 2004 are used to study the effects of climatic conditions on the occurrence of forest fires induced by lightning strikes in the forest region of Daxinganling Mountain,Inner Mongolia,and the climatic causes of the frequent lightning—induced forest fires are analyzed.The results reveal that:(1)the occurrence frequency of light— ning-induced forest fires in Daxinganling had a increasing trend and occurred mostly in the period from 1 2 May to 16 July,10:O0 to 17:O0;(2)the occurrence of lightning—induced forest fires has close relations with temperature increase,especially the increase of temperature from May to J uly and ground tempera— ture;(3)the gradual decrease of precipitation and relative humidity led to greater drought damages and more lightning—induced forest fires after 1 9 9 9:(4)the leading climatic cause of the frequent occurrence of lightning-induced forest fires in Daxinganling Mountain are the drier and warmer climate and frequent ex— treme climatic events. Key words:lightning strike,forest fires,climatic cause,Daxinganling 

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