内蒙古是我国草地资源大省,也是草原火易多发地区,年均草原火面积居全国之首。草原火是草原生态系统中不可避免的干扰因子,如果草原火失去控制形成灾害,就会造成严重损失。草原火的燃烧和蔓延机理直接关系到草原火预测预警、草原火生态环境影响评价以及管理等政策的制定与实施。要解决上述问题,就必须对草原火行为进行深入全面的定量研究。本论文通过对内蒙古不同草地类型的可燃物野外调查和室内燃烧试验,分析了内蒙古草原可燃物燃烧特性、草原可燃物时空分布、草原火时空特征及对火灾碳排放量估算,并基于草原火燃烧实验对草原火行为模型参数进行了本地化处理,利用Python程序语言基于CA和GIS技术,构建了适用于内蒙古草原火行为模型,实现对草原火蔓延的模拟。论文的主要结论如下:(1)以内蒙古草原火多发的草甸草原和典型草原地区的70种主要草原可燃物野外调查为基础,应用锥形量热仪进行燃烧实验,获取了可燃物的10个燃烧参数。通过聚类分析和主成分分析等统计方法对草地类型可燃物燃烧难易程度进行低、中、高定级,为模型模拟提供参数支撑。结果表明歪头菜、菊等19种植被类型易燃性较高,大针茅、毛连菜等25种植被类型易燃性中等,鸢尾、鳞叶龙胆等26种植被类型易燃性较低。(2)结合遥感与地面监测数据,对内蒙古草原火以及可燃物量时空动态进行分析,结果显示内蒙古草原火的年动态呈现波动下降趋势。2000-2016年的17年间共发生的草原火燃烧面积为5298.75 km~2,年均311.69 km~2。内蒙古草原火主要集中在春季,火烧面积占全年总火烧面积的57.75%。草原火发生季节差异较强,4月草原火烧面积就约占总面积的1/3;秋季的9、10月份亦为草原火多发期。从空间分布上看,内蒙古草原火主要分布在呼伦贝尔、锡林郭勒两大草原以及阿尔山西部的草原地区。(3)通过大量野外调查与采样,结合室内控制燃烧实验,测定并计算了内蒙古草原火碳排放计量参数和单位质量可燃物的碳释放量,分析了内蒙古草原火碳排放的时空分布格局及变化规律。内蒙古草原在2000～2016年的17年间草原火总碳排放量为2.24×10~7 kg,年均碳排放量为1.32×10~6 kg。碳排放量年际变化不大,2000-2016年碳排放散点图的趋势线的斜率为-4.57,表明略有下降的趋势。从空间上看,碳排放呈现出内蒙古东中部为高碳排放区,西部为低排放区,整体呈现由东向西递减的趋势,边境地区排放量尤为集中。(4)基于王正非原始模型,结合野外调查与室内试验,并辅以遥感技术,主要针对可燃物配置格局系数(K_s)和风速更正(K_w)两项指标,优化和修正了王正非火速模型,使部分模型参数本地化。结合Himawari-8数据获取草原火发生的同步观测信息,转换为真实草原火过程参数,进而推算草原火蔓延速度(R),获取常数c(c=0.35)值,对Kw风作用系数进行修正。根据改进的王正非火速模型模拟值与卫星遥感监测结果对比发现,在所模拟预测的3个时段的计算结果与监测结果对比误差小于10%,可以看出改进参数模型模拟结果精度具有一定可靠性。(5)基于改进后的王正非草原火蔓延模型,引入元胞自动机(Cellular Automaton,CA),利用Python程序语言并结合地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术和Arcpy站点包构建草原火蔓延CA-王正非模型,实现了草原火场的动态模拟。将修正后CA-王正非模型与东乌珠穆沁旗萨麦苏木接连发生的两起草原火遥感监测结果进行对比,结果显示:随着可燃物配置更正系数的增加,火蔓延速度、火线强度、火焰长度均呈现升高的态势。此外,基于模型模拟的4个时段的过火面积和监测的实际燃烧过火面积的重叠部分占监测的实际燃烧面积的87.49%,认为CA与GIS结合的模型具有一定的应用价值。