气候变化对森林草原火灾的影响研究

王艳平　张伟　刘浩　包佳卿

摘要：气候变化与森林草原火灾的发生、发展以及扑救密切相关，多种气象因素变化都会对森林草原火灾产生影响。因此，科学掌握气候因素变化对森林草原火灾的影响，对森林草原火灾预防、扑救具有重要意义。

关键词：森林草原火灾；气候变化；气象要素；灭火救援

森林生态系统是当前绿色发展的重要组成部分，对保护生态环境、促进生态平衡具有十分重要的意义[1]。森林生态系统是陆地生态系统的主体之一，其资源丰富，贮藏了全球地上80%和地下40%的碳贮量[2]。森林资源具有多种功能，包括调节空气和水资源循环、保护水土、涵养水源、应对气候变化以及减轻污染和减少自然灾害对人类的危害。由于它不可再生[3，4]，因此具有重要的社會意义。此外，森林还为大量生物提供了优良的栖息地和生长环境[5]。

森林草原火灾被公认为世界八大自然灾害中最为危急的灾害，其毁灭性和复杂性[6]给当地居民带去了巨大的经济损失和社会伤害。随着全球气候变暖的加剧[7]，森林草原火灾越来越多，其破坏范围也越来越广，不仅体现出气候变暖对森林草原火灾发生的巨大威胁，也反映出气候变化对森林草原植被、可燃物含量所产生的间接影响，进一步增加了森林草原火灾发生概率[8]。气象条件变化可能会导致森林草原火灾，正确分析和评估气候变化对森林草原火灾的影响对火灾预防、扑救能够起到至关重要的作用。本文通过深入探讨当前森林草原火灾的发生机制以及不同气候因素对其的影响，综合分析相关文献，阐明气候变化如何影响森林草原火灾，并为今后的预防和扑救工作提供科学依据。

一、当前气候变化情况概述

20世纪80年代以来，世界气候变暖已成为当前世界上最严重、影响力最强的挑战[9]，许多国家的冰川厚度都在不断变薄，从1880年到2012年，全世界平均海拔上涨了0.85m。近年来，由于全球气候变暖，升温速率（012℃/10a）已经达到了1880年之前的两倍[10]，这种情况给全年防火工作带来了更多压力，如频繁发生的炎热、干燥、暴风雨、大范围的洪涝、冰雹暴雨、沙尘暴等极端天气，加剧了中低纬度全年森林草原火灾，而且由于气候变暖和人类活动的共同影响，这种情况正进一步加剧。

政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告明确指出，由于全球气候变暖，人类受自然灾害威胁的风险在不断上升。从整体来看，我国气象要素变化趋势不明显，但是区域变化波动较大。陆广彦[11]等研究表明，1961-2016年都兰县年平均最高气温、年平均气温、年平均最低气温呈极显著升高趋势。根据王淑华的研究，在过去50年中，中国的重要气象因子（温度、降雨量、湿度、风向、气压）发生了显著变化。

二、森林草原火灾现状

森林草原火灾是指在森林草原中失去人为控制，对森林草原产生破坏性作用的一种自然燃烧现象，森林草原火灾会给全人类的发展带来难以预测的后果。随着经济和社会的快速发展以及新发展理念的提出，我国林业草原经济蓬勃发展，使得森林资源、草原资源总量不断增加，与此同时，森林草原防火工作也受到了越来越多的重视。

近年来，大兴安岭的森林和草原火灾情况日益严重。2017年5月2日，毕拉河林业局的一场大规模森林火灾导致该局的林地遭到损害，损失面积为11500公顷，其中林地损失比例为60%。2018年6月1日至2日，大兴安岭的两个国有林管理局的大规模森林火灾也导致该局损失重大。2019年3月30日，大兴安岭的两场大规模森林火灾导致该局林地损失达5100公顷。2023年4月8日，锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗萨麦苏木边境处发生草原火灾，火线长度累计745公里，累计投入扑火人员1768人，直至4月11日，边境火线全线成功堵截。2023年4月20日，内蒙古呼伦贝尔市新巴尔虎右旗克尔伦苏木西北处蒙古国境内发生草原火灾，火灾发生3小时后，逐渐蔓延到我国边境，火场植被以针茅草为主，西北风6-7级，森林消防队伍、地方专业扑火队伍共投入扑救人员615人，历时3天最终扑灭明火。 2023年5月7日22时，内蒙古呼伦贝尔市陈巴尔虎旗胡列也吐方向俄罗斯境内发生草原火灾，在大风作用下蔓延至我国边境，火线断续沿额尔古纳河向我方边境延伸，火线长度15公里，火场内平均风力达6级以上，阵风7-8级，存在较大风险，森林消防队伍、地方专业扑火队伍累计投入415人，沿线布控，最终成功堵截火线过境。2023年8月15日，内蒙古北部原始林区相继发生15起雷击森林火，火灾在海拔1208m的山地上持续蔓延，植被以偃松林为主，茂密且油性较大，火场曾连续60天内滴雨未下，过火面积达600余公顷，森林消防队伍、地方专业扑火队伍先后投入千余人，采取“直升机+装甲车”“人力+机械”“常规灭火+以水灭火”“拓宽隔离带+巡回清理”的四种组合战法，快速将明火全部扑灭。

综上可知，近年来，我国森林草原火灾频发，防控难度也在不断提升，其中气候因素是最为关键的影响因素。当气候变化时，森林内部的小气候也会发生改变，这些变化会对森林火灾的发生产生重要影响，从而使扑救工作更加困难、更具挑战性，并且危险系数也在不断增加。

三、气候变化对森林草原火灾的影响

（一）气温

赵凤君[12]、傅泽强等学者指出，中国的温度变化表现在多种方面。一方面，气温上涨导致火灾发生；另一方面，中国的降雨量也在不断减少，从而加剧了极端天气。随着世界各地气候变暖以及由此引发的森林植被变化，森林中的易燃物质数量急剧上升，从而使森林火灾风险也急剧攀升。吕爱锋[13]等研究认为大多数地区森林火灾面积与气温有显著的正相关关系。

温度、氧气、可燃物是森林草原火灾发生的三要素。由于极端高温，大气的相对湿度会急剧下降，从而提高了易燃物的温度。此外，极端高温会让森林和草原的蒸腾率急剧上升，加快了易燃物的水分蒸发，从而提高了火灾概率。当易燃物靠近着火点时，仍然会形成较多热能，而这些热能又取决于它们所处的环境温度，极端高温会推动火灾蔓延。

（二）降水量

相关研究表明，降水量可直接影响森林草原可燃物的含水量，可燃物含水量越高，地被物越潮湿，植物含水量越高，着火率越低；可燃物含水量越低，地被物越干燥，着火率越高。

降水可以直接影响可燃物含水率，特别是可燃物的含水量。春秋两季森林草原腐殖质层较厚，降水强度大小、降水量多少是决定森林草原火灾等级大小的关键，也是决定投入多少专业灭火扑救力量的决定性因素。降水强度和持续时间对森林草原火灾的发生发展也具有重要影响，降水强度越大、持续时间越长，森林草原火灾发生概率越低，火灾规模越小，也就是说森林草原火灾的发生发展与降水量强度、持续时间呈显著负相关关系。降水间隔时间间接影响森林草原火灾发生，连续干旱时间越长，森林和草原生态系统内地被物越干燥，越容易发生火灾。

（三）风

张雄[14]认为，风的变化可改变火场火的强度、蔓延速度，火场面积大小、火场发展方向；火的变化、地形变化，天气变化又会影响到风，风与火相互作用、相互影响，风也是决定森林草原火灾发生发展的决定性因素。孙海滨指出，风力强弱会对森林火灾发生产生重要作用，并会对其传播产生显著影响，随着风力的增加，火势更加迅猛。

风对森林火灾的影响具体表现为：风向与降水有一定关系，当风将大量的海洋水汽输送到陆地上，极有可能形成降水天气，而当风将水汽从陆地吹向海洋时，则会使区域环境变得极为干燥，难以形成降水；风不仅能加快可燃物水分蒸发，加速干燥而使可燃物易燃，增加森林草原火灾发生可能性，提高区域火险等级；风能不断补充新氧气，增加助燃条件，加速燃烧过程，使区域内燃烧更旺盛，增加扑救难度；风力越大，大气湍流越强，易造成“飞火”，风力的大小与形成“飞火”的距离呈显著正相关关系，而飞火在聚集到一定程度时会演变成“爆燃火”，同时风力越大越有助于飞火颗粒飞迁，进而扩大火灾区域，增加扑救难度，加剧火灾规模；风还能改变热对流，增加热平流，加速火灾蔓延；当风向发生变化时，会给正在扑救森林草原火灾的消防人员带来巨大威胁。因为他们无法及时、准确预测火势发展，而且火势可能会迅速蔓延到周围地区，所以消防救援人员安全撤离火灾区域困难重重。

在森林草原火灾救援过程中，必须时刻掌握风速、风向等气候变量，及时与当地气象部门沟通，建立联控机制，并利用微型气象仪、野外气象观测塔等专业仪器对森林草原火灾高发区域的风速、风向等进行全天候、全方位监测，这样才能最大限度降低风向突变、风速增强等对森林草原火灾发生发展的负面影响。

（四）大气稳定度、逆温以及环流

大气稳定度、逆流和环流是气候因子的变化，也是影响森林和草原生态系统内小气候变化的基础性因子，三者与太阳辐射、边界层风速、空间热量等因子有显著相关性。大气稳定度、逆流以及环流对林火也有不同程度影响。大气稳定性对林火有较大影响，其可以通过直接控制陆地表面的风速、温度、降水量等气象要素，间接影响区域内森林草原火灾的发生和发展；当区域内冷热空气交替，热空气在冷空气上面时，逆温就会发生，地面上空的大气结构出现气温随高度增加而升高。逆温使区域内温度迅速升高，进而导致森林草原火灾快速蔓延；大气环流直接影响森林和草原生态系统的水热平衡、能量输送、能量转换等，间接影响区域内森林草原生态系统的水热因子变化、植被蒸腾大小、能量转换平衡，进而影响森林草原火灾的发生。

结语

气候是森林草原火灾动态变化的主导因素。在当前气候变暖的大背景下，能够对林草火灾动态产生较大影响。气候变暖使区域内小气候发生变化，不仅让森林草原火险期延长，还会使火险期提前到来，最终使火险期内森林防火任务量更加繁重；气候变暖使我国森林和草原生态系统呈现暖干化趋势，进而增加了火灾发生频率、强度和过火面积；由于气候变化的差异性，火灾动态变化也呈现出很大的区域性差异。相关气象预测模型显示，未来全球大部分区域的防火形势将更加严峻，森林草原火灾发生频率将更高、强度也将更大。

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[14]秦大河.气候变化科学与人类可持续发展[J].地理科学进展，2014，33（07）：874-883.

作者简介：王艳平（1982- ），男，汉族，河北保定人，本科，专业技术二级指挥员，研究方向：灭火救援、森林草原防灭火；张伟（1980- ），男，汉族，内蒙古扎赉特旗人，本科，专业技术三级指挥长，研究方向：灭火救援、森林草原防灭火；劉浩（1997- ），男，蒙古族，内蒙古突泉人，硕士研究生，专业技术三级指挥员，研究方向：灭火救援、森林草原防灭火；包佳卿（1995- ），男，蒙古族，内蒙古通辽人，本科，专业技术四级指挥员，研究方向：灭火救援、森林草原防灭火。