黑龙江省多因子综合森林火险预报业务系统

闫敏慧，梅其珍，徐 月

（1.东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

黑龙江省多因子综合森林火险预报业务系统

闫敏慧1，2，梅其珍2，徐 月2

（1.东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

在分析黑龙江省各地森林火灾发生特点及规律的基础上，应用10余种与可燃物干燥度、火蔓延、阻燃等有密切关系的气象因子，确定黑龙江省多因子综合森林火险气象等级预报指标；通过程序设计，建立黑龙江省多因子综合森林火险气象等级预报模型，建成森林火险预报业务系统，系统能够自动输出预报结果，在实际业务中取得良好的应用效果。

森林火险预报；多因子综合；预报指标；业务系统

1 引言

黑龙江省森林覆盖面积大，森林火灾频发。1987年5月6日，大兴安岭的漠河、塔河等地发生特大森林火灾，持续时间将近1个月，过火面积达1.01×106hm2，直接经济损失达5亿多元。在森林防火气象服务任务日益加重的背景下，确定科学的预报指标，建立黑龙江省森林火险专项预报方法和完成实际业务系统的建设具有很强的实际意义。

2 黑龙江省多因子综合森林火险预报方法

2.1 森林火险预报分级标准

森林火险预报采用5级制，从1级至5级表示火险等级依次升高。其中1级为特低火险；2级为偏低火险；3级为中火险；4级为偏高火险；5级为特高火险。

2.2 气象要素对可燃物含水量的累积性作用

可燃物的含水量不仅在降水当时增加，而且可燃物含水量还有一个渐进的增加或减少过程，这一渐进过程不仅表现在可燃物对降水直接带来的水分的吸收或散发，也表现在对环境如空气、地表提供的水分的吸收。主要由降水带来的可燃物含水量的变化与降水量及降水日期的远近均有关，风速、相对湿度、气温等对水分的吸收或散发均有一定影响，因此，降水、风速、相对湿度、气温等因子不仅在当时起作用，而且具有持续的影响，随着时间的延长累积影响减小。气象要素的累积贡献就是气象要素连续变化导致可燃物含水量的变化。比如降水量，在前期极易发生森林火灾情形下，某地某日30 mm的降水量在未来6 d以内足以使可燃物处在不可燃状态，在未来21 d这个降水对可燃物含水量仍然有影响，只是影响程度随时间增加而减小；某地某日6 mm的降水量在未来第5 d可能使可燃物处在易燃或可燃状态。如果有一段时间持续多雨（雪），那么，即使其后15 d连续无雨，前面的多雨也还是有贡献的，可燃物不一定干燥，火险气象等级也不一定高；如果前期的雨（雪）多到一定程度，则火险气象等级是低的。一般地，夏季降水量较多，由于降水对可燃物含水量的累积性作用致使初秋森林发生火灾的危险程度低。而如果夏季降水量特别少，则由于持续干旱而导致可燃物含水量低，易发生森林火灾。

指标主要采用分时段累积降水量及风速、气温、相对湿度描述气象要素对可燃物含水量的贡献，进而得出森林可燃特性。

2.3 火险气象等级预报公式及多因子综合森林火险气象等级业务预报指标

2.3.1 火险气象等级预报公式

根据多年的森林火险预报实践经验，总结出森林火险气象等级预报的经验公式如下：

火险气象预报等级=初步预报火险气象等级+预报日风力贡献

其中，初步预报火险气象等级=基础火险气象等级+可燃物量贡献+（其他多因子贡献）*植被类型订正系数。即假定某地某一天存在一个基础森林火险气象等级，将基础火险气象等级与所有影响因子的贡献度相加就得到该地当天的森林火险气象等级。

2.3.2 多因子综合森林火险气象等级业务预报指标

在分析各地森林火灾发生特点及规律的基础上，应用10余种与可燃物干燥度、火蔓延、阻燃等有密切关系的气象因子，确定黑龙江省多因子综合森林火险气象等级预报指标。在指标设计中采用了一些处理，如：由于不能实时获得当日积雪深度，因此使用上旬最大积雪深度；在森林火险气象等级计算公式中设置了降水量的上限，降水距平百分率小于0时乘以2倍，降水距平百分率界定在[-200%，200%]；日合计降雪量数值乘以2倍，日合计降雨夹雪量数值乘以1.4倍。

根据多年森林火灾发生规律、气候规律和森林火险等级预报经验将黑龙江省分成北部、中部、南部，分别设计黑龙江省每个县的逐日基础森林火险气象等级序列。其它相关的因子及确定如下：

（1）可燃物量因子

该因子包括森林植被、火灾影响和去年生长量。对于非林区森林植被值取-0.7；草场、少林区取-0.4，若发生过火灾取-0.6。前三个防火季火灾状况因子取值见表1。

表1 前三个防火季火灾状况因子取值表

去年生长量贡献因子由估算公式得到，公式中主要涉及的气象要素有去年6、7、8月的温度距

平和降水量距平百分率，具体的估算公式为：

（1.2+0.3△T6）×0.02（△R6+3）+(1.2+0.2△T7)×0.02（△R7+3）+(1.0+0.2△T8)×0.02（△R8+3）-0.1

上式中△R（其后所跟数值代表相应月份）：降水距平百分率，△T（其后所跟数值代表相应月份）：平均气温距平。

（2）秋封地和秋季降水影响因子

该因子的估算公式根据黑龙江省南北温度差所造成的重点防火时段不同，分别建立了3月到5月中旬期间大兴安岭和黑河北部、3月到5月上旬期间黑河南部、伊春、鹤岗以及3月到4月下旬期间其它地区的估算公式，其中大兴安岭和黑河北部主要采用的气象要素是8月、9月和10月的降水量距平百分率；而后两个估算公式除以上要素外还考虑了11月的降水距平百分率，公式的系数均有所区别（估算公式略）。

（3）积雪贡献影响因子

该因子的估算公式中中南部地区主要采用到2月下旬、3月上、中、下旬、4月上、中、下旬的最大积雪深度，而大兴安岭、黑河则采用了5月上旬、9月下旬、10月上、中、下旬以及11月上、中旬的最大积雪深度，具体的估算公式略。

（4）返青贡献影响因子

春季连续 3 d平均气温大于等于11℃之后取-0.1，以后每天-0.06最大-0.9至夏初（6月30日）。

（5）秋霜冻献影响因子

秋霜 Tm<1℃后 4 d+0.1；Tm<0℃后 4 d+0.2；Tm<-1℃后4 d+0.3；并且每天增0.08。最大值为1.3（北部8月25日、南部9月4日以后计算）。

（6）当日、前3日、前1到10日、前 11到 30日、前 3个月气象要素影响值

其中当日气象要素贡献估算公式如下：

百合在培养过程中部分材料会呈半透明状，组织结构发育畸形，称为玻璃化，又称“过度水化”。玻璃化苗是导致组培苗繁殖效率低的最常见的原因。由于其生理功能不健全，分化能力低，继代和移栽多难成活。百合试管苗在不适宜的培养基中玻璃化比例最高可达82.4%，明显影响生产效率［10］。

0.9 [0.01T+0.06(F-1)-0.13R-+0.006 A(52-U)] R<20，

U<21% <27% <33%<38% >70%>76% >82%

A 1.6 1.4 1.2 1.1 1.1 1.2 1.3

上式中T：日平均气温，F：平均风力级，U：相对湿度，R：日降水量，A：放大系数。其它时间的气象要素贡献估算公式的形式此上式相似，主要是具体系数有所区别，公式略。

（7）火点贡献因子

本市县及其周边（非纯农区）有2个火场加0.4级，有1个火场加0.2级。有一处孤立火点加0.05级，每增加一处加0.05级，最大为0.4级。

（8）植被类型订正系数

林区的多种因子贡献数值按100%取值，非林区的多种因子贡献数值按85%取值，其它按93%取值。

（9）预报日风力贡献估算：（初步预报火险气象等级-1）*0.06（F-0.5）

F为预报日平均风力级数。

以上各因子对火险等级的贡献估算值确定以后，即可得到预报日的森林火险预报等级。在实际业务中，我们进行了业务自动化建设，建成黑龙江省森林火险气象等级预报系统，该系统从2007年春季开始，每日15:00运行。预报员可以根据获得的多种信息做订正，最后得到最终预报。

3 业务系统建设

3.1 预报模型功能设计

预报模型是在前期多因子林火预报等级的基础上，进一步总结林火发生原理，结合黑龙江省季节特点，应用综合处理、分析气象灾害监测系统获取的气象数据，修改完善多因子综合森林火险气象等级预报模型（见图1）。

图1 多因子综合森林火险气象等级预报模型功能图

3.2 流程设计

多因子综合森林火险气象等级预报模型综合考虑火灾发生地植被情况、前一年温度和降水对植被、土壤的影响、前期天气状况及预报日的天气形势四个方面对火险等级的影响。每个大的方面都涉及一些具体的火险因子。

该模型共包括14个火险因子，即植被分布和防火季前期火灾状况，前一年夏季降水和气温，前一年秋封地和秋季降水，旬积雪深度，春季植被返青，秋霜，前3个月气温和降水，前11～30 d气温、降水、风力等级、湿度，前1～10 d气温、降水、风力等级、湿度，前3 d气温、降水、风力等级、湿度，预报日气温、湿度和降水总量，火点因子、预报日风力调整等。通过对这14个火险因子的加权分析得到多因子综合森林火险气象等级(见图2)。

图2 多因子综合森林火险气象等级预报模型流程图

4 小结

森林火险气象等级预报软件每日15：00运行。通过读取实况气象要素资料和国家气象中心T213数值预报产品自动输出全省各县的森林火险气象等级。预报员可以根据获得的多种信息做出订正预报。业务运行结果表明，森林火险气象等级预报与火灾发生的危险程度基本一致。春季，当大小兴安岭林区森林火险等级上升到3级以上，之后5日内若有升温大风且无降水，则可能发生重大森林火灾。

[1]傅泽强,陈动,王玉彬.大兴安岭森林火灾与气象条件的相互关系.东北林业大学学报[J],2001,29

[2]傅泽强,戴尔阜.大兴安岭森林火险季节动态特征及其气候条件分析.自然灾害学报[J],2001,10

[3]中华人民共和国林业行业标准 LY/T 1172-95全国森林火险天气等级.1995

S762.2

A

1002-252X(2010)03-0018-03

2010-6-6

闫敏慧(1973-)，女，黑龙江省呼兰县人,成都信息工程学院毕业，理学学士学位，高级工程师.