2001-2010年呼伦贝尔草原火灾空间分布

徐英睿

(长春师范大学城市与环境科学学院，吉林长春 130032)

2001-2010年呼伦贝尔草原火灾空间分布

徐英睿

(长春师范大学城市与环境科学学院，吉林长春 130032)

草原火灾空间分布研究对草原火灾发生预测、控制火灾具有重要的意义。运用样方分析与标准差椭圆相结合的点模式方法对2001-2010年呼伦贝尔草原火点分布特征进行分析。研究结果表明：火点总体呈现聚集分布，其中春季火点分布范围较广，沿东北—西南走向，秋季火点呈西北—东南走向，主要分布于大兴安岭西南部农牧交错带区域。

草原火灾；空间分布；点模式

呼伦贝尔草原是我国重要的天然草场之一，也是重要的畜牧业生产基地。草原火灾对牧业生产危害巨大，严重威胁草原区的生态安全，直接影响整个牧区的可持续发展，甚至影响整个国家的生态环境质量。随着空间统计学的发展，国内外许多学者将火灾发生的空间特征视为空间点进程，采用火灾发生的空间位置坐标或计算火烧面积的质心等参数分析火灾发生的空间分布类型和探测高火点风险区域[1-2]。以上研究多应用于林火研究，针对草原火灾时空格局的研究较少[3]。本研究运用样方分析方法和标准差椭圆方法对呼伦贝尔草原火点空间分布进行研究，探索草原火灾发生的空间分布特征。

1 研究区概况

呼伦贝尔草原位于内蒙古自治区东北部，面积约为2.53×105km2，地处115°28′～126°06′E，47°11′～53°16′N。研究区中部为大兴安岭山脉，海拔由中部向东西两侧减少。行政范围包括13个旗市，气候属于温带大陆性气候，春秋干燥风大，春季的3～6月和秋季的9～11月是火灾高发月份[4]。草原区的主要植被为贝加尔针茅、羊草和线叶菊等。

2 研究方法

2.1 数据搜集与处理

本研究中采用的火点数据来源于MODIS动态火产品数据MCD14ML[5]，空间分辨率为1km，内容包括过火点的经纬度坐标、过火时间、卫星类型等。运用FSR方法对该产品进行预处理，选取同一场火中编号最早的火点作为起火点数据[6]。

2.2 样方分析方法

样方分析通过观测每个样方内点的数量变化来研究点的分布特征，将点的分布密度与随机模式分布密度进行比较，判断观测点分布与随机模式相比，是聚集还是分散[7]。泊松过程能够较好地生成点模式的随机过程，适用于生成计数数据或频数分布，本研究将观测到的点分布与泊松分布生成的随机点分布进行比较：由于泊松过程的随机点分布方差-均值比率为1，如果观测模式的方差-均值比率大于1，则表明所观测到的模式更加接近于聚集模式，如果观测模式的方差-均值比率小于1，则表明所观测到的模式更加接近于分散模式，如果观测模式与随机模式不存在显著差异，那么其方差-均值比率将接近于泊松分布中方差-均值比率的理论值1。

根据Greig-Smith等的研究[8]，样方的最优尺寸可按公式(1)计算：

(1)

由于许多不可控因素的存在，即使观测模式是由随机过程生成的，其方差-均值比率的观测值在大部分情况下也可能不等于理论值1，因此需要进行统计检验。零假设认为方差-均值比率的观测值与期望值1不存在显著性差异，计算t统计量公式如下：

(2)

2.3 标准差椭圆分析方法

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

3 研究结果与分析

3.1 呼伦贝尔草原火点样方分析结果

通过计算观测模式的方差-均值比率，得出呼伦贝尔草原火点观测分布的均值λ=1.79，观测分布的方差σ2=5.92。观测模式的方差均值比为3.31>1，因此火点更接近聚集分布。样方分析如表1所示。样方数量远大于30个，因此t统计量服从标准正态分布，在α=0.05的显著水平下的临界值为1.96，观测模式方差-均值比率的t统计量为t(df=581)=39.37>>1.96，由此可以拒绝零假设，认为该地区火点分布模式与随机模式之间确实存在差异，火点分布接近于聚集模式。

表1 呼伦贝尔草原火点方差-均值比计算

3.2 呼伦贝尔草原春季、秋季火点分布结果

从两个标准差椭圆分析结果可以看出，春季火点和秋季火点分布都具有向心性，但是存在明显差异(表2，图1)。春季火点标准差椭圆面积大于秋季，说明春季火点分布较广，秋季火点分布较为集中。春季火点主要分布在研究区东南部沿东北—西南走向，而秋季火点沿西北—东南走向分布，主要分布在大兴安岭西侧农牧交错带附近。

表2 呼伦贝尔草原火点标准差椭圆分析结果

图1 呼伦贝尔草原春季、秋季火点标准差椭圆分析结果

4 结论与讨论

本研究应用点模式分析方法对呼伦贝尔草原火点分布格局进行分析，结果表明在大的时空尺度上，呼伦贝尔草原火灾的发生具有一定的聚集性特征。春季气候干旱少雨多大风天气，枯草在积雪融化后裸露在地表，因此火点数量较多且分布较广[4]。秋季植被干枯，可燃物含水量降低，火点主要集中于大兴安岭西侧农牧交错带附近，这与秋季该地区人类活动频繁有着密切的联系[3]。在春、秋防火期内，防火部门可以对该季节对应重点区域加强监督、管理。

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SpatialDistributionofGlasslandFireinHulunbuirDuring2001-2010

XU Ying-rui

(College of Urban and Environmental Sciences, Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

The study of spatial distribution of glassland fire is important for predicting the fire occurrence and fire control process. A basic approach of point pattern analysis, including quadrats and standard deviational ellipse was carried out to investigate the spatial distribution of glassland fires in Hulunbuir during 2001-2010. The results showed that fire locations were spatially clustered. Compared to autumn, fires in spring were widely distributed, and exhibited slightly from the northeast to southwest. Fires in autumn build up the northwest to southeast trend, and were mainly located in area of pastoralism and agriculture.

glassland fire;spatial distritution;point pattern analysis

S812.5

A

2095-7602(2017)10-0077-04

2017-06-10

长春师范大学自然科学基金项目“大兴安岭野火空间异质性形成机理研究”(长师大自科合字[2014]第003号)。

徐英睿(1985- )，男，讲师，博士研究生，从事地理系统建模与应用研究。