基于NOAA数据的近11 a贵州野火时空分布特征分析

田鹏举，黄林峰，李慧璇，杨 娟,陈 娟

(1.贵州省生态气象和卫星遥感中心，贵州 贵阳 550002；2.贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002)

1 引言

植被是陆地生态系统的重要组成部分，作为连接土壤、大气和水分的纽带，是生态平衡的支柱。野火是指一切发生在自然生态系统中的火[1],是陆地生态系统的重要干扰因子，影响生态系统的演替和更新，在贵州野火对植被，特别对森林的毁坏是致命的，尤其在石漠化区域被毁坏森林很难再恢复。近年来贵州省政府坚持发展和生态两条底线，十分重视生态文明建设工作，截止2017年底全省森林覆盖率达到了55.3%。

及时发现并扑灭野火对森林资源和生态环境保护具有重要意义，卫星遥感监测火点具有覆盖范围广、时效性强、分辨率高等优点，能够宏观、及时地监测野火的发生发展状况，为防火及扑救提供及时监测信息。20世纪70年代末国际上提出利用卫星监测火灾，Kaufman[2]1998年提出绝对火点的检测算法并用于全球范围的火点监测。国内也有大量学者对于MODIS、NOAA卫星监测地表野火的方法和个例进行了研究[3-11]，省内徐盛基[12]应用卫星林火监测数据分析了2005—2010年贵州森林火灾动态变化趋势，黄红[13]利用1991—2006年贵州省森林火灾报表,分析了贵州省森林火灾的时空分布特征。近年来贵州省利用建立的卫星遥感接收处理系统，对贵州省的野火进行实时监测。本文根据近十多年NOAA系列卫星监测到的火点情况，分析了贵州省野火发生的时空分布特征。

2 研究区域概况与数据来源

2.1 研究区域概况

贵州省地势西高东低，自中部向北、东、南三面倾斜，平均海拔1 100 m左右。地貌以山地和丘陵为主，占全省面积92.5%。属于亚热带季风气候，东半部在全年湿润的东南季风区内，西半部处于无明显的干湿季之分的东南季风向干湿明显的西南季风区的过渡地带。贵州森林覆盖率从1998年的30.83%增加到目前的55.3%，其自然植被通常分为阔叶林、针叶林、灌丛及灌草丛、沼泽植被及水生植被、竹林等5种。

2.2 数据来源与研究方法

NOAA系列卫星携带的AVHRR扫描辐射计第3通道对高温热源非常敏感，星下点分辨率约1 km2，可用来进行森林火灾监测。研究中的卫星遥感资料均来自贵州省气候中心遥感应用科2007—2017年的卫星遥感火险监测报告。

采用统计图表，按月、季、年统计分析了贵州省野火在不同时间尺度上的分布规律。在ArcGIS平台，利用其Analysis tools和Spatial Analyst Tools等工具，并结合1∶25万土地利用数据，按行政区和土地利用类型分析了贵州省野外火灾发生的空间分布特征。

3 贵州野火时空分布特征

经过对卫星遥感火险监测数据的统计分析，得出贵州省2007—2017年各月、季、年的野火的发生频次，得出野火发生的月、季、年变化规律。

3.1 时间分布规律特征

3.1.1 月变化 由表1可见：2007—2017年这11 a中，月的野火发生频次集中分布在2—5月,其中2009、2010、2014年的野火发生频次最高的是2月，2007、2008、2011年最高频次出现在5月，2012、2015年出现在4月。对11 a各月的野火频次求平均(图1)可以看出2、3月份频次均在220起以上，2月达到272起为最高，3月为227起；2—5月发生频次均在140起以上，这4个月的野火次数占了全年72.6%；10—12月的频次较低，在15起以下，其中12月的频次最低，只有4起。

图1 2007—2017年野火频次月变化Fig.1 Monthly variation of wildfire frequency in 2007—2017

年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2007112124422728612810212033244311200828140451118501357229113410200924563130571851991291071427504201066167496023214611211462623020110802411137832139269675202012002422748503983710320135892016023860000020141212481362181418810500020153279618400000010201600699262132393720173459611718635627101816

3.1.2 季度变化 经统计分析(图2)，2007—2017年季度平均遥感监测野火频次春季最高，为529起，占全年的47.9%；冬季298起排第二，占全年的27.0%；秋季最低，为50起。冬春两季野外植被含水量低，堆积的干草和枯枝较多，气候干燥、空气湿度低，再加上贵州春节、清明祭祖焚烧香纸，燃放烟花鞭炮，极易引起野外火灾。夏秋两季贵州雨日数相对较多，植被含水量高，地表相对湿润，人们野外用火较少，野火发生的频次较低。

图2 2007—2017年野火频次季变化Fig.2 Seasonal variation of wildfire frequency in 2007—2017

3.1.3 年度变化 2007—2017年遥感监测野火频次总体呈逐年减少的趋势(图3)，每年平均减少194起，年际之间有波动，平均每年监测到1 104起。2007—2011年每年监测到的野火频次均在1 100起以上，较高的年份为2010、2008年，其中2010年的3 377起为最高，占11 a来监测到的野火总数的27.8%，2009—2011年贵州省发生了不同程度的干旱，长时间的高温少雨导致植被干枯，野外可燃物较多，空气干燥，致使野外火灾频发。监测到的野火频次较低的年份是2015、2016年，分别为311起和125起。11 a来野火的频数呈现明显的2个阶段，2007—2010年处于上升趋势，2011—2017年呈现减少趋势。

图3 2007—2017年野火频次年变化Fig.3 Annual variation of wildfire frequency in 2007—2017

3.2 空间分布

利用ArcGIS空间分析工具，统计得到2007—2017年贵州省各市州遥感监测野火频次，由表2可知11 a来黔南州共计监测到野火2 575起，占全省的21.3%，为9个市州中最高；黔西南的监测到野火2 384起，占全省的19.7%，为9个市州中排在第二；毕节监测到野火1 970起，占全省的16.3%，排第三；安顺、黔东南、六盘水、遵义各占全省的8.7%、8.5%、8.3%、7.9%；贵阳市监测到的野火频次最少，只有548起仅占全省的4.5%。

表2 2007—2017年贵州各市州野火频次统计表(起)Tab.2 The statistics of Wildfire frequency in each city and state of GuiZhou from 2007 to 2017

结合ArcGIS空间分析工具和土地利用类型数据，得到在不同土地利用类型区域监测到的野火频次(图4)，其中林地监测到的森林火灾占总频次的50%，耕地区域监测到的野火频次占28%，草地火灾占21%，由此可见野外火灾主要以森林火灾为主，森林火灾带来的生态破坏和经济损失也是最为严重的，森林防火是野外防火的核心任务。

图4 各土地利用类型野火频次Fig.4 The wildfire frequencies of each land-use types

4 小结和讨论

经过对2007—2017年贵州省卫星遥感火险监测数据的分析，得到近11 a来贵州野外火灾发生的时空分布的特征：①春季是四季中野火发生频次最高的季节，占了全年的近一半，其次是冬季； 2月份野火发生频次最高，其次是3月份，2—5月发生的野火次数占了全年72.6%。②近11 a遥感监测野火频次总体呈逐年减少的趋势，平均每年减少194起，期间呈现分为2个变化阶段，2007—2010年处于上升趋势，2011—2017年呈现减少趋势。③从空间分布来看，9个市州中发生野火频次最高的是黔南，占全省的21.3%，黔西南排第二，占全省的19.7%，其后依次是毕节、安顺、黔东南、六盘水、遵义、铜仁、贵阳；森林火灾占总野火频次的一半。

卫星遥感监测火点具有覆盖范围广、时效性强、分辨率高等优点，但受到云层的遮挡时无法进行监测。现有的极轨卫星遥感火点监测今后结合静止卫星数据，再融合雷达SAR资料，可以做到对野火的全天候，无死角的实时监测。