森林可燃物含水率研究进展

李胤德，崔晓，文鹏，严家喜

（1.南京森林警察学院森林消防系，江苏南京210023；2.江苏省森林防火预警中心，江苏 南京 210036；3.中兴通讯股份有限公司固网南京设计开发部，江苏 南京 210012；4.金光集团广西金钦州丰产林有限公司，广西 钦州 535000）

森林可燃物含水率研究进展

李胤德1，崔晓2，文鹏3，严家喜4

（1.南京森林警察学院森林消防系，江苏南京210023；2.江苏省森林防火预警中心，江苏 南京 210036；3.中兴通讯股份有限公司固网南京设计开发部，江苏 南京 210012；4.金光集团广西金钦州丰产林有限公司，广西 钦州 535000）

森林可燃物含水率是决定林火是否能够发生以及火势蔓延速度的最基本指标，在林火预测预报中被广泛应用。介绍了森林可燃物含水率在林火监测中的应用及其与气象要素、火险等级之间的关系，并对国内外几种主要的森林可燃物含水率研究方法进行了综述。

森林可燃物；含水率；气象要素；火险等级

1 森林可燃物含水率在林火监测中的应用

森林可燃物是林火发生的三大要素之一，也是森林燃烧的物质基础。森林中所有的有机物质都是森林可燃物，最常见的有枯枝落叶、树干、树根、树枝、林地草类、树叶、苔藓，还有不常见的森林可燃物有腐殖质、泥炭、地衣等。森林可燃物种类比较复杂，按照森林可燃物含水率变化的性质，可将森林可燃物划分为两大类，分别是活可燃物和死可燃物；按易森林可燃物燃程度可分为三大类，分别是易燃可燃物、燃烧缓慢可燃物和难燃可燃物。森林中可燃物的含水率可决定林火的火势蔓延速度和林火是否能够发生。随着社会各界对林火造成的危害越来越重视，现阶段对森林地被可燃物含水率的研究必不可少。

2 森林可燃物含水率的研究方法

至今，国内外对直接测量森林地被可燃物含水率的技术和方法上还比较欠缺，有较多值得研究的方面。现阶段针对森林地被可燃物含水率的研究有4种方法，分别是遥感估测法、气象要素回归法、平衡含水率法和过程模型法。其中在预测含水率时能够较好的运用的是前3种方法。由于过程模型法完全基于物理描述，目前过程模型法运用到的比较少。

2.1遥感估测法

预报因子通常来自于气象台数据，范围太大，不能如实反映林内小尺度空间的实际气象条件，而人工测量相关研究数据，耗费太大，加之数据时效性不强，搜集到的结果实用性和可行性不高。随着遥感技术的出现，研究者开始采用遥感估测的方法来反演含水率。遥感技术应用于森林防火是在20世纪20年代，起初是利用遥感技术编制森林分布图、区划可燃物类型和火情监控等[1]，之后各国在陆地卫星的发射领域以及计算机技术领域迅猛发展，遥感技术得到了质的飞跃，人们利用卫星直接探测植被含水率的设想变成可能。可燃物含水状况之所以利用遥感技术，是因为一般情况下，植被覆盖率很高的地区，传感器接收到的光谱信息大部分来源于可燃物，因此可燃物含水状况可以从光学传感器接收到的信号中得到。目前，便携式的光谱辐射仪可以在野外或是实验室等小尺度的区域进行植被含水率的测定，而卫星多光谱传感器则可以对大尺度区域的植被含水率进行探测[2]。国内外目前已经发展出很多利用遥感技术测定可燃物含水率的方法，目前主要采用的方法有光谱反射率反演方法、光谱水分指数法、辐射传输模型方法。

2.2平衡含水率法

平衡含水率是在恒定的温度和湿度的环境下，在不设定时间的情况下长时间的放置，直至可燃物达到稳定状态，此时外界环境与可燃物体内水气压不再发生水汽交换，水分的净变化能够达到零，这个时候的含水率为平衡含水率。通常，在一定的环境下，可燃物的平衡含水率在失水与吸水过程中有差异，失水过程的平衡含水率比吸水过程高出2%～3%[3]。通过对平衡含水率进行建立模型研究的方法我们称为平衡含水率法。

2.3气象要素回归法

森林可燃物由活可燃物与死可燃物组成，其中死可燃物的含水率受气象因素影响很大，而活可燃物相对很小。因此气象要素回归测量方法主要针对的是死的森林可燃物。许多学者将可燃物含水率与某个气象因子建立联系，单独分析与某个气象因子二者的关系。不考虑前期气象因子在不同的条件下对可燃物含水率变化的影响以及可燃物含水率变化的联合及滞后作用。在这种情况下得出的数据容易出现与实际不符的情况[4]，故对研究的本质也失去了意义。

3 森林可燃物含水率与气象要素的关系

在实际测量过程中发现气象因子对地被可燃物含水率的影响较大。地被可燃物的含水率与风速和温度的关系为：随着风速的增大、温度的升高而减少；地被可燃物的含水率与降水量和相对湿度的关系为：随着降水量的增多、相对湿度的增大而增加。

不同时间对地被可燃物含水率的因子影响也有所差异。风速和气温两个气象因子总体趋势看来对可燃物的含水率起着负作用。但是连续无降雨日、相对湿度和降雨量的多少始终对可燃物含水率造成影响。相对湿度和降雨量对可燃物含水率起正作用，而连续无降雨日数起负作用[5]。

4 森林可燃物含水率与火险等级的关系

4.1基于可燃物含水率的森林火险等级的划分方法

国内学者根据森林可燃物不同时期的含水率不同，将火险等级划分为5级[6]，详见表1。

表1 森林可燃物含水率与森林火险关系

4.2基于可燃物含水率的火险等级预报方法

从人类开始意识到林火预测预报的必要性而开始进行林火预测预报已有80年以上的时间，世界各国对林火预测预报的重视程度也在逐渐加大，所以在林火预测预报的技术方面每个国家都发展得很快[7]。而我国开始在林火等级预测预报方面制作和发布是在20世纪80年代后，至今气象台普遍使用的方法有6种，分别是：①直接利用数值预报方法预测林火等级；②统计数据并建立气象因子与可燃物含水率关系的方程式；③通过可燃物的含水量与林火指数关系的对照预测预报林火等级；④利用前期气候变化特征预测预报林火等级；⑤建立林火与地面和天气形势的模型预测预报林火等级；⑥利用数值预报产品T213预测预报林火等级。从现在的林火指标系统的构建来看，对采样时的气象因子影响考虑多些，而采样前期的气象因子的变化对可燃物含水率的影响考虑欠佳，特别是应该更多地考虑降水量的变化。因为降水量的变化对可燃物含水率的变化有很大的影响，因此在做防火期火险频发趋势预报时，要分析前期（上一年秋季和今年冬季）的降水量变化，同时考虑大气环流变化特征，才能更准确的预报[8]。

[1]张欢.基于Super Map的森林火灾监测系统的实现[J].森林工程,2011,27(5)∶50-53.

[2]李昱烨.森林可燃物含水率模型的研究[R].哈尔滨∶东北林业大学,2010.

[3]曹宇,陈辉,欧阳华,等.基于多项植被指数的景观生态类型遥感解译与分类—以额济纳天然绿洲景观为例[J].自然资源学报,2006,21(3)∶481-488.

[4]王得详,徐钊,张景群,等.细小可燃物含水率预测与气象因子关系的研究[J].西北林学院学报,1996,11(1)∶35-39.

[5]张大明,杨雨春,张维胜,等.可燃物含水率与气象因子相关关系预测模型的研究[J].吉林林业科技,2010,39 (3)∶27-30,39.

[6]魏丽萍,邹林红,韩艳英.色季拉山地被可燃物含水率与火险等级划分[J].湖北农业科学,2012,51(16)∶3472-3474.

[7]舒立福,田晓瑞,寇晓军.林火研究综述(I)[J].世界林业研究,2003,16(3)∶37-40.

[8]胡晓径,王盛坤.森林火险等级气象指标系统的构建与预报方法研究综述[J].林业科技情报,2010,42(4)∶27-31.

（责任编辑：韩焕金）

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2015-09-11

江苏省大学生创新项目（201312213014Y）