加拿大林火研究与管理的思考与启示

徐宏伟,邱天琦,刘斯文,储菊香

(1.国家林业局林产工业规划设计院,北京 100010；2.北京林业大学 园林学院,北京 100083；3.中国绿色时报社,北京 100714；4.国家林业局调查规划设计院,北京 100714)

加拿大林火研究与管理的思考与启示

徐宏伟1,邱天琦2,刘斯文3,储菊香4

(1.国家林业局林产工业规划设计院,北京 100010；2.北京林业大学 园林学院,北京 100083；3.中国绿色时报社,北京 100714；4.国家林业局调查规划设计院,北京 100714)

分析了加拿大林火管理的历史、林火管理的过程与其林火决策支持系统,加拿大林火研究的系统性、延续性，以及重视基础数据的科学管理等都是值得我国林火管理借鉴之处,提出了加强林火基础性科研投入、加强科研与林业实践单位的协调合作、建立符合中国特色的林火管理模式等相关建议。

林火；管理；预测；评估

0 引言

森林是地球上最大的陆地生态系统。森林具有调节气候、涵养水源、改善土壤等巨大的生态效益。但据世界气象组织2015年报告,过去10年是地球历史上最热的10年,随着厄尔尼诺现象的持续发展,高温干旱等极端天气必将引起森林火灾的高发。2016年加拿大、美国、葡萄牙等欧美国家相继爆发罕见的森林大火,特别是加拿大阿尔伯塔省的森林大火造成了8万多人流离失所者,成为加拿大历史上最严重的森林火灾[1]。

据我国第八次森林资源连续清查(2009—2013)数据统计[2],我国森林面积2.08亿hm2,森林覆盖率21.63%，活立木总蓄积164.33亿m3,森林蓄积151.37亿m3。我国森林面积和森林蓄积虽然分别位居世界第5位和第6位,但我国仍然是一个缺林少绿、生态脆弱的国家,森林覆盖率远低于全球31%的平均水平,人均森林面积仅为世界人均水平的1/4,人均森林蓄积只有世界人均水平的1/7。所以有限的森林资源面对我国日益增长的生态需求来说显得弥足珍贵。随着我国森林资源的持续增长,受传统习俗影响以及林下经营活动的增加,我国森林防火形势也很严峻。

加拿大是个森林资源大国,拥有丰富的森林资源。森林总面积440万km2,相当于世界森林面积的10%、亚洲森林面积的总和。森林覆盖率为45%,人均18.8hm2,是工业发达国家中按人口平均最多的国家之一[3]。加拿大的林火研究开展较早并且系统地延续下来,积累了丰富的经验,对我国林火管理极具借鉴意义。本文从加拿大林火管理的现状、林火研究的历史、林火信息系统结构等几个方面进行分析思考,以期对我国的林火管理有所借鉴。

1 加拿大的林火研究历史

加拿大林务局系统的林火研究最早始于20世纪20年代。比较著名的是加拿大的林学家J.G.Wright从1925年开始在BC省和纽芬兰进行的林火天气、林下可燃物与林火之间相关性的研究。在加拿大林务局的管理与协调下,林火行为研究保持了其延续性。

1) 20世纪20年代。安大略省查克湖的森林实验站是最早进行小规模林火实验的,开始观测森林气象观测、测定不同可燃物层次中的不同可燃物类别的样本湿度。主要以松科和硬木为主。

2) 20世纪40—60年代。在加拿大林务局的牵头下,林火研究拓展到所有的森林类型,在广泛实验的基础上,提出了通用的森林火险指标,形成了加拿大森林火险评价子系统(Canadian Forest Fire Danger Rating System,CFFDRS)。

3) 20世纪60年代至今。加拿大林务局结合3S技术的最新成果,整合多年研究成果,形成完整的加拿大林火信息系统(CWFIS),在系统使用过程中不断进行完善与升级。

2 加拿大林火管理

林火行为是指森林可燃物的点燃、发展和蔓延的过程。这个过程是可燃物、天气与地形综合作用的结果。林火管理是个复杂的系统工程,加拿大林火管理依赖的核心是林火信息系统(CWFIS)。

2.1 数据结构

加拿大林火管理与决策过程是基于科学的信息收集、整理、建模、分析的基础上的。CWFIS系统的数据流见图1。

图1 加拿大林火信息系统(CWFIS)

2.2 功能结构

加拿大林火管理部门在CWFIS的辅助支持下,每天向公众、媒体、科研人员、联邦政府及国际机构发布林火信息。CWFIS的5个子系统(图2)涵盖了林火评估，林火监测、林火预测等子系统。CFFDRS(Canadian Forest Fire Danger Rating System)子系统综合火场的众多因素对全国发生的火情进行评估；Fire M3子系统借助卫星影像对全国的火点进行识别监测；每月(季)对信息进行汇总分析形成林火预测报告；FireMARS子系统基于卫星数据与林火信息跟踪过火区以及碳排放量。

图2 CWFIS系统结构图

这个信息系统中,CFFDRS是核心模块。林火监测、跟踪及评估是加拿大林火管理部门的主要任务。林火监测需要加拿大联邦、省以及地方林务部门的协调合作才能完成。加拿大的林火管理者认为,数以百计的雷击火或者人为林火中,并不是每一场火都需要人为扑救。囿于有限的扑火资源,有必要对这些林火加以评价和甄别。

林务部门借助CFFDRS系统提供的信息进行决策,这个系统是目前应用最久范围最广的林火辅助决策系统。CFFDRS林火辅助决策系统主要由两部分组成：林火天气指数FWI与林火行为预测FBP，林火天气指数FWI子系统依据气象因子计算森林火险(人为火与雷击火)，林火行为预测FBP子系统可以评价某一森林类型发生的林火强度与可能的林火损失，从而为精准的林火决策服务。随着遥感与信息技术的进步与发展，CFFDRS也在不断发展完善之中，可以说，CFFDRS林火辅助决策系统奠定了加拿大在林火管理方面全球的领先地位。

2.3 加拿大林火信息共享与协调

加拿大的林火管理基本上是基于CWFIS这个信息系统。由于林火扑救是个复杂的系统工程,值得一提的是加拿大成立了一个协调部门CIFFC,这个部门同时负责各方信息的收集与汇总,这个结构三分之一的经费来源于联邦政府,三分之二来源于各省及地方。林火信息发布界面如图3[4]。

图3 加拿大林火信息发布

2.4 对林火管理的再认识

加拿大的林火管理经历了一个再认识的过程。加拿大林务局认为,林火管理的目标不仅是林火扑救,也要综合考虑生态的、野生生物及土地利用等的多目标。加拿大对待林火的态度近些年发生了明显的改变。20世纪林火扑救是主要的目标,随着20世纪70年代以后,林火生态方面有益性的一面逐渐被人们认识,对林火的科学评价显得至关重要。决定一场林火是扑灭它还是任其燃尽的决定因素,在于林火管理者们对其的评估等级,高优先级的地区是居民区、高附加值的森林及游憩区,边远的低经济价值的森林扑火优先级较低。

谈到2016年加拿大麦克默里堡森林大火,艾伯塔大学的麦克·弗兰尼根、莱斯布里奇大学的朱迪斯·库利格等林火研究专家都认为,此次火情如此失控以及今年以来林火数目明显多于同期,主要就是受到全球变暖的升温和厄尔尼诺下的干旱的双重夹击[5]。在外部环境不容易控制的情况下,如果能定期清理森林里的“可燃物”,就如釜底抽薪,是消除火灾隐患的关键一环。因此包括我国在内很多国家,如今已经开始用“计划烧除法”来防范林火失控。所谓计划烧除,是指在规定的区域内,预先人为烧除森林中的草丛、枯枝败叶或其他植被,还能烧掉外来入侵物种,保护森林生态。

3 对我国林火管理的启示

3.1 林火研究的持续性

加拿大林火研究的持续性为科学的林火管理打下了坚实基础。自20世纪20年代开始,加拿大深入持续的林火研究进行了近百年,积累了丰富的经验与研究成果,构建了适合加拿大的林火评价指标体系、火险区划与林火蔓延模型,在最新3S技术的支撑下,能够对全国的林火每天实时监控、评估,实现了较为科学的林火管理。

我国自1987年大兴安岭森林大火以来,国家加大了对森林防火基础设施的投入,极大地改善了森林防火状况,提升了森林防火补救和控制能力。但在林火管理方面的科研投入相形见绌,最近二三十年来多以小地域范围的林火科研项目为主。林业部森林防火办公室1991年组织相关专家审核通过了《全国森林火险区划等级》[6-7]标准,并于2008年委托国家林业局调查规划设计院进行了重新完善改进,极大地推动了全国林火管理工作；黄宝华等[8]应用AHP方法对山东省林火火险区划的研究;杜尧东等[9]应用灰色聚类方法探讨了河南省60个县市林场的森林火险区划；徐虹等[10]应用因子加权叠置综合分析法对云南省的森林火险区划进行了研究。以上这些国内的林火研究多是小范围、小区域探讨性的研究,缺乏全国区域系统性的研究。

3.2 基础数据的有效组织

林火管理是一个复杂的系统工程,森林火险因子涉及森林植被可燃物类型、森林气象、地形地貌以及人文环境等,加拿大林务工作者应用3S技术的最新成果对基础数据的有效组织为科学的林火管理提供了支撑,也保证了林火管理的实效性与有效性。我国虽然在2002年利用中日林火项目对3S技术的在林火上的综合应用[11-13]进行了有益的探索,但是后续没有进一步的研究。

随着国家对生态建设的重视,对森林防火的投入逐年增加。建议我国进一步加强林火基础性科研投入、加强科研与实践单位的协调与合作、建立符合中国特色的林火管理模式。

[1]加拿大西部发生严重森林火灾[EB/OL].中国森林防火网，(2016-05-06)[2017-06-30].http://www.slfh.gov.cn/slfhw/Item/22619.aspx

[2]国家林业局.第八次全国森林资源清查主要结果(2009-2013年)[EB/OL].(2014-02-25)[2017-07-01].http://www.forestry.gov.cn/main/65/content-659670.html.

[3]加拿大林业 [EB/OL].中国森林防火网，(2013-08-14)[2017-06-23].http://canada.forestry.gov.cn/article/530/531/545/2013-06/20130611-1..34159.html.

[4]加拿大林务局.Natural Resources Canada[EB/OL].(2016-05-06)[2017-06-29].http://www.nrcan.gc.ca/home.

[5]加拿大林火背后的冷思考[EB/OL].新华每日电讯，(2013-08-14)[2017-06-23].http://news.xinhuanet.com/mrdx/2016-05/11/c_135350056.htm.

[6]林业部森林防火办公室.为我国森林防火管理工作的规范化和标准化而努力[J].森林防火,1992,32(1):39.

[7]国家林业局.全国森林火险区划等级(LY/T 1063-2008)[S].

[8]黄宝华,张华,孙治军.基于层次分析(AHP)的山东林火风险区划研究[J].火灾科学,2014,23(4):225-232.

[9]杜尧东,罗襄生,李增禄,等.灰色聚类方法在森林火险区划中的应用[J].河南内业大学学报,1996,30(1):72-76.

[10]徐虹,程晋昕,余凌翔.基于GIS的云南省森林火险区划研究[J].中国林业产业,2016(10):199-202.

[11]储菊香.基于Web的森林火灾预测预报系统的设计与开发[J].林业资源管理,2003(5):58-60.

[12]高金萍,李应国.基于ArcGIS技术的森林防火辅助决策系统的研制[J].林业资源管理,2003(2):54-57.

[13]曾庆峰,赵晨.广东省森林防火综合应用系统研究与实现[J].林业资源管理,2012(4):118-122.

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FOREST RESOURCES MANAGEMENT

No.4,August 2017

Table of Contents

Integrated Management and Administration

Analysis of Arid and Humid Conditions in Desertification Area in China

KongXiangji,SunTao(1)

Problem Research on the Management System of Wetland Protection in China

YuTao(7)

Research on Standard Framework of Forestry Internet of Things

GuHongbo,BaiYing,ZhuoLan(13)

Study on the Development Strategy of Woody Grain and Oil Industry in Henan Province

ZhaoXiaodong,YangChaoxing,LiuGuowei(18)

Scientific Research

Dominant Height-Diameter Models for Mixed Quercus Forest Based on Dummy Variable

ZhuGuangyu,LuoXiaolang(22)

Analysis and Research on the Optimal Annual Forest Felling Volume of Forest Management Units

OuyangJunxiang，LuZeyang(30)

Study on the Target Tree Density ofPhoebeBourneiPlantation Based on Competition Relationship of Forest Trees

ShiLe,LiJiping,ZhaoChunyan,etal(37)

Research on Prediction of Forest Resources and the Carbon Sequestration Potential in Yunnan Province

YangYing,HuangGuosheng,WangXuejun,etal(44)

Research on the Forest Fire Susceptibility Spatial Distribution of Voronoi and Conditional Entropy

XieShaofeng,OuyangJunxiang,XiaoHuashun(50)

Assessing the Impacts of Forest Background Reflectance on Estimating Aboveground Biomass

LuXiaoman,ZhengGuang,JuWeimin,etal(59)

Community Structure and Species Diversity of the Ravine Secondary Forest in Mengshan of Shandong Province

GaoYuan,LiuJian,ZhaoWeiguang(69)

Application of Dummy Variable in the Research ofPinusDensataStock Volume Inversion Model

WangZongmei,XuTianshu,YueCairong,etal(75)

Subalpine Coniferous Forest Crown Information Automatic Extraction Based on Optical UAV Remote Sensing Imagery

WangMeimei,LinJiayuan,LinYi,etal(82)

Study on Classification Methods Based on Remote Sensing Image and Forest Resources Management Survey Data

ZhangNaijing,HouRuixia,JiPing(89)

Spatial-temporal Changes of Vegetation Cover in Karamay Region Based on Spatial Auto-correlation Analysis and FVC

WangXiyuan,DiLinigeer,ShiQingdong,etal(97)

Wetland Plant Extraction Based on the Time Series Landsat NDVI in Dongting Lake Area

LiuXiaonong,XingYuanjun,LuoPeng(103)

Study on Remote Sensing Classification of Typical Forest Types in Central Yunnan Based on Endmember Extraction

HuangTian,ZhangChao,JiYitao,etal(110)

Soil Distribution Characteristics,Physical and Chemical Properties in Lhasa Valley

LuZeyang(117)

Analysis on Urban Forest Landscape Pattern and Its Dynamic Changes in Zhucheng City

YangJinming,LiShimei,HuDingmeng,etal(124)

Estimation of Hickory Yield Based on Landsat TM Remote Sensing Data

LiXiaoyu,HuangXingzhao,WangXuejun,etal(131)

Landscape Health Assessment of Xihu National Wetland Park in Eryuan of Yunnan Province

FuYuanxiang,LiYue,HanYingying,etal(135)

Distribution of Ecological Non-commercial Forest in Core Area of Minjiang River Basin Based on Hydrologic Analysis and Geometric Network

XuXueling(142)

New Development in Other Countries

Data Validation Analysis of Forest Resources Inventory for Planning of Russia

ZhiChanggui,ZhengDongmei,WangLiuru,etal(151)

Thought on Canada Forest Fire Research and Management

XuHongwei,QiuTianqi,LiuSiwen,etal(155)

Basic Parameters:CN11-2108/S*1979*b*16*160*zh*P*￥20.00*1500*24*2017-08

Thought on Canada Forest Fire Research and Management

XU Hongwei1,QIU Tianqi2,LIU Siwen3,CHU Juxiang4

(1.Planning&DesignInstituteofForestProductsIndustry,SFA,Beijing100010,China;2.LandscapeArchitectureSchool,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;3.ChinaGreenTimes,Beijing100714,China；4.AcademyofForestInventoryandPlanning,SFA,Beijing100714,China)

The paper analyzed the history and process of Canada forest fire management,and the management support information system was introduced.Valuable lessons,as taking fundamental forest fire research seriously,collecting forest fire related data persistently,were put forward for Chinese forest fire management,and some related suggestions,as increasing the input in basic forest fire research,strengthening the cooperation between scientific research and management agencies,building the forest fire management mode with Chinese characteristics,are proposed.

forest fire,management,forecast,assessment

2017-07-01；

2017-07-17

徐宏伟(1987-)，男，黑龙江齐齐哈尔人，工程师，主要从事林业基础设施建设项目工程造价管理工作。 Emai:xuhongwei.1987@163.com

储菊香，高工，硕士，主要从事林业信息管理工作。Email:chu0318@sina.com

S762

A

1002-6622(2017)04-0155-04

10.13466/j.cnki.lyzygl.2017.04.024