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雷击火是由雷击引起的威胁林业的重要灾害。在美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯等国家森林火灾多发地区以及我国大兴安岭地区,雷击均是引发森林火灾的主要原因。已有对森林雷击火发生规律的研究,主要从微观层面研究闪电放电的特性和雷击引燃森林可燃物的原理,从宏观层面研究森林雷击火发生的时空分布。已有研究很少考虑空间地势和植被对雷击火发生的影响,而我国的森林雷击火研究没有考虑到我国典型森林可燃物由雷击点燃的概率模型。
大兴安岭地区是我国森林雷击火最频发地域。本文的总体研究目标是考虑气象条件、地势、植被和以往发生雷击火的记录,揭示我国大兴安岭地区森林雷击火的发生与气象条件的关系,考虑地形和植被的影响,研究森林雷击火的空间分布规律,建立我国大兴安岭地区森林雷击火发生的预测预报模型。
利用大兴安岭地区1966-2006年森林雷击火发生的历史数据和气象数据,统计分析了大兴安岭地区森林雷击火发生的特征气象条件。结果表明,过去40年间大兴安岭地区森林雷击火的高发期呈现周期约为10年的周期性波动。对森林雷击火发生的气象因子进行分析,揭示出最易于发生森林雷击火的天气条件为最高气温28℃、相对湿度61%、平均风速2.5m/s和降水量3mm。通过因子分析得到不同气象因了对雷击火发生的相对贡献度,发现湿度因子对森林雷击火发生的影响最显著,其次是温度、风速和降水量因子。通过回归分析得到各月份森林雷击火发生率和气象因子的关系。
运用加拿大森林火险等级系统中的林火天气指数(FWI)计算方法研究得到了大兴安岭地区森林雷击火发生的火险天气指数和火险等级划分方法。通过合理修改计算方法,得到大兴安岭地区历史上森林雷击火发生的火险天气指数,并由此确定了大兴安岭地区森林雷击火火险等级划分方法。通过地表细小可燃物含水率的计算和实测结果对比,对计算方法进行了验证。
利用大兴安岭地区实地调研数据和气象数据,综合点燃情况、气象条件、植被类型和地形条件研究建立森林雷击火发生的预测预报模型。利用前人模型分别对大兴安岭地区雷击点燃森林可燃物的概率模型、点燃后转化为阴燃并维持的概率、森林可燃物阴燃转化为明火的概率、着火能转化为火灾的概率模型和空间分布概率密度进行了计算,利用ArcGIS统计分析得到了大兴安岭森林雷击火在各种植被类型和各高程段的分布,并通过核密度估计的方法得到了森林雷击火发生的空间连续分布,为大兴安岭森林雷击火的预测提供了空间预测模型。