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摘要 对2015—2019年全国卫星监测部门发布的相关信息,对18 470个监测热点,1 160起林火草原火,228起境外火进行统计研究。分析热点及林草火的季节性变化、地域分布和火源种类繁多等发生特点。结果表明,热点数和火灾数在不同年份之间存在一些差异,呈上下波动状态;空间分布方面,林草火热点主要集中在我国中南、西南部和东北部,这与我国实际林草火频发区基本吻合;区域分布方面,全国热点及森林火灾主要集中在我国西南部和东北部;时间分布方面,南方地区热点及火灾集中在2—4月,东北地区集中在气候干燥的4、10月。
关键词 遥感图像;森林火灾;卫星林火监测;热点
中图分类号 S 762.3+2 文献标识码 A
文章编号 0517-6611(2021)21-0140-05
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.21.034
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Analysis and Trend of National Satellite Forest Fire Monitoring Hotspots in 2015-2019
TIAN Tian YIN Ji-yan JIA Xiao-li2
(1. Ministry of Emergency Management North Aviation Forest Station,Harbin, Heilongjiang 150027; 2.China Fire and Rescue Institute, Beijing 102202)
Abstract 18 470 monitoring hotspots, 1 160 forest and grassland fires, and 228 foreign fires released by satellite monitoring departments in China from 2015 to 2019 were statistically studied. The characteristics of seasonal variation, regional distribution and fire source variety of hot spots and forest and grass fires were analyzed. The study showed that there were some differences between the hot spot number and the fire number in different years,and they fluctuated up and down;in terms of spatial distribution, the hot spots of forest and grass fires in recent five years were mainly concentrated in the central south, southwest and northeast of China, which was basically consistent with the actual frequent forest and grass fires in China;in terms of regional distribution, hot spots and forest fires were mainly concentrated in the southwest and northeast of China;in terms of time distribution, hot spots and fires in southern China were concentrated in February-April.In Northeast China, fires were concentrated in April and October when the climate is dry. The hot spots and forest fires of characteristics and trends in recent five years were summarized, which can provide reliable basis for forest fire management in China under the new situation.
Key words Remote sensing image;Forest fire;Satellite forest fire monitoring;Hotspot
基金項目 国家重点研发计划项目“森林和草原自然火灾全天候灾情监测预警与处置装置”(2020YFC1511604)。
作者简介 田甜(1990—),女,黑龙江牡丹江人,助理工程师,硕士,从事森林防火及卫星林火监测研究。*通信作者,副教授,博士,从事森林防灭火研究。
收稿日期 2021-03-11
在诸多自然灾害中,森林火灾属于突发性强、威力及破坏力大的灾害。一旦发生森林火灾,就会给生态环境及人民财产安全带来重大危害和严重损失[1]。我国国土面积大,森林和草原分布广阔,森林植被分布不均,导致我国总体森林面积不高[2],林火监测工作一直是森林草原防火工作的重要组成部分。对于面积范围大、区域广的林区,依靠地面上的人力瞭望以及巡视、视频设备或热红外系统监控、固定翼或直升机的飞机巡护等监测方式,不仅费用昂贵,且工作及操作烦琐复杂,尤其对于偏远的林区或部分森林盲区监测力度不够、精度不高,且工作效率低[3]。 运用卫星遥感技术获得遥感影像,并对影像进行火灾的风险预警和监测,具有实时性强、监测范围广、经济适用等特点[4-5],同时在时间、空间分辨率方面以及宏观层面上都具有一定的优势,为我国森林火灾的预防和扑救提供了动态数据和决策参考[6]。目前,卫星遥感影像技术已经成为全球各国在森林火灾预警与监测方面必不可少的重要方法。正因如此,我国设立了专门负责林火监测行业的管理部门,分别为应急管理部森林防火预警监测信息中心(原国家林业局监测中心)、西南卫星林火监测分中心、东北卫星林火监测分中心和西北卫星林火监测分中心,由1个中心3个分中心共同承担。同时研发和设计出一整套适用于全国监测火灾的技術处理系统,主要利用卫星遥感技术,结合全国的地理信息,对我国31省区及直辖市的地面热点进行宏观的林火监测,并对监测到的热点进行核查确认。
我国自1993年开展卫星林火监测工作以来,预警及监测效果很好。近30年来,卫星林火监测已监测到重大、特大森林火灾百余起,在一些偏远地区、重点林区以及林业资源丰富的原始林区,监测效果极其显著,卫星监测手段不仅扩大了森林火灾的监测范围,还对于观测地面盲区起到很大作用。运用卫星林火监测技术,能及时准确地监测森林火灾,实时跟踪监测火灾发展态势,做到提前发现热源,为实现“打早、打小、打了”的目标作出重要贡献。该研究的卫星监测数据主要来源于监测中心及3个分中心日常工作所发布、统计的图像与热点信息。星源主要有两大类,分别为FY-3系列的FY-3A、FY-3B、FY-3C,以及NOAA系列的NOAA-18、NOAA-19,同一监测区域全天可被覆盖、扫描10余次。这些卫星的分辨率约为1.1 km,火点的燃烧范围与热辐射量达到一定规模才可被监测到和识别出来。对于森林覆盖面积较大的林区、人烟稀少的原始林区或高山林区及与邻国接壤的边境地带有较好的监测效果。监测部门每年发布图像约11 000幅,包括公众图像(无热点)与原始图像(有热点)。监测热点反馈结果包括林草火、境外火、计划烧除、农用火等情况。为了更有效地开展我国林火监测业务,为预防森林火灾提供决策依据,该研究利用2015—2019年全国监测热点数、林火草原火及境外火数据进行比对和分析。
1 主要林火监测遥感卫星
目前,卫星林火监测工作(监测中心及3个分中心)所使用的遥感卫星主要是风云三号气象卫星、高分四号救灾卫星以及美国国家海洋大气局的NOAA气象卫星。
1.1 风云三号(FY-3)极轨气象卫星
FY-3卫星是我国为了满足中国天气预报、气候预测和环境监测等适应监测大范围自然灾害和生态环境需求而研发的第二代极轨气象卫星。该卫星共搭载有10余种观测设备和仪器,具有监测范围视野广、观测频次密、对地面高温热源敏感等多方面特点,使用这种人机交互方法可以较容易地准确识别火点[7],空间分辨率为1.1 km。由于风云三号卫星可实现对整个地球全天候组网观测,即FY-3A和FY-3C属于上午观测卫星,FY-3B和FY-3D属于下午观测卫星,因此每日可对同一空间区域进行多次扫描,当天可多次获得全球的观测资料。
1.2 高分四号(GF4)静止轨道卫星
GF4卫星于2015年12月发射并成功入轨[8],它的主要载荷装置是一台50 m的高分辨率凝视相机。利用它的中波段红外通道特点,即重复观测时间间隔短(1 s),较大程度地提升了对我国各地区及边境区域的观测时效[9]。运用于我国森林火灾预警工作方面,一是可以对全国范围内森林及植被进行连续监测,可根据遥感图像对其进行森林火灾风险评估;二是可以获得一些植被的有效信息,如森林可燃物长势、湿度等。目前,高分四号卫星图像只用于监测我国重大森林火灾,统一由监测中心接收并发布GF4图像。
1.3 美国NOAA卫星
NOAA是来源于美国国家大气海洋局卫星,其卫星上搭载着拥有先进技术的高分辨率辐射载荷数据。其获取并提供的影像可覆盖整个地球范围,属于中分辨率图像,一直应用于火灾监测方面[10]。虽然,该气象卫星星下点分辨率只有1.1 km,相对较低,但它对温度指标很敏感,分辨能力颇强,能识别0.1 hm2的热点[11]。特别在24 h内可重复观察同一地区4次,由于美国NOAA卫星具有时效性强、经济成本低的优势,在资源卫星中占有重要地位。
2 2015—2019年全国卫星林火监测数据现状及分析
2.1 全国31省区监测热点情况
对2015—2019年全国监测热点数量比较,可以看出在2015年出现峰值,2017年出现低谷,2016、2017、2018、2019年热点数基本保持平稳,整体呈下降趋势(图1)。
从全国31省区热点统计(表1)可以看出,2015—2019年各省区热点统计数据,位列前4名的省区分别是广东、云南、江西、广西,热点总数后3名为青海、天津、上海,其中上海市热点数均为0,从未监测到热点情况。
2.2 全国林火草原火情况及分析
针对监测部门发布的所有热点信息数据,31省区及地方防火部门都需要对其进行热点反馈,监测部门最关注的反馈为林火草原火的热点。由表2可知,2015—2019年全国范围内反馈为林草火灾的共计1 160起,2015年280起,占热点总数的4.8%;2016年155起,占4.8%;2017年176起,占6.5%;2018年229起,占6.7%;2019年320起,占9.6%。可以看出林草火比例呈逐年递增趋势,2019年占比接近10%。
2.3 全国境外火数据情况
境外火是国外入侵我国境内的火灾,由表3可知,我国2015—2019年境外火情况控制较好,境外火占当年热点总数的比例分别为1.8%、1.1%、1.1%、0.8%、1.0%。发生境外火的省区有8个,其中西藏和内蒙古火灾数量多且形势严峻,5年累计火灾比例高达41.7%和34.6%,二者已占到全部境外火的75%以上;黑龙江13.2%,吉林4.8%,位居境外火数量的第3、4位;云南、新疆、广西以及辽宁4省境外火发生次数较少。 初步推断,这些发生境外火的地区具有复杂地形的边境线,接壤地带有大面积的森林或草原;边境地区的人群活动较多,人为因素火源也随之增多,从而导致林火发生频繁;有些国家预防及控制火灾能力弱,对我国的预防及扑救火灾也造成一定难度和影响。
3 热点及林火的发生特点
3.1 季节性变化
根据2015—2019年统计的全国卫星监测数据,按照我国六大重点森林覆盖区域划分来分析热点及森林火灾数量季节性变化,结果见图2、3。由图2、3可知,在东北和华北地区,春、秋季节的热点数居多,具体时间为每年3—5月和9—11月,同时这个时段的火灾数也是全年高发时期,其中春季的热点数量较为明显,森林火灾也多发生在春季,该时段的火灾数量约占该地区年林火量的80%以上;华东和中南地区全年热点较多,热点的高发、易发时段为每年9月至次年4月,此时段热点数可达该地区全年数的95%以上,森林火灾也随之增长。该时段的森林火灾占该地区年林火数的97%以上。西南和西北热点的高发时段相似,2—4月是全年最多时期,热点及火灾数量均占全年总数的75%以上。由此可见,全国各区域热点都有季节性变化,且发生林火情况也随热点数变化而变化。
3.2 发生地域相对集中 从图4、5可以看出,云南、广东、广西、江西、黑龙江、湖南、福建、贵州、内蒙古及四川这10省区热点数排在全国前十名[12],其中云南、广东、广西、江西和黑龙江5省是发现热点大省,热点数达1 500个以上。热点多的省区也是林草火发生的重点省区,其中四川、云南、辽宁、江西、广西5年林草火数量均累计达到上百起,占全国林草火总数的56%。据分析,热点多的省份主要集中在我国中南、西南地区,这些地区省份相邻,人烟稠密,农林相交,区内森林生产、生活用火比较多,导致防治困难,易发生森林火灾。东北地区热点数虽不多,约占全国热点总数的16%,累计的林火占比可达20%,说明东北地区林火情况较为严峻,地广人稀,森林多且面积大、部分地带交通不便,难以及时发现和有效扑救森林大火。一旦发现热点,林火概率较高。华北及西北地区热点及林火数量均较少。
3.3 森林火源种类繁多
总体来说,引发森林火灾的主要火源分为天然火源和人为火源两大类[13]。天然火源主要分为森林雷击、火山爆发、陨石坠落、滚石火花等,其中雷击火是引发森林火灾的主要天然火源。人为火源种类众多,分类较细,在性质上可分为生产性和非生产性2种。在生产性方面,大致可以分为森工用火、农林牧用火、林副业用火;非生产性方面,大致可以分为野外生产或用火做饭、驱除蚊虫、恐吓野兽、成人吸烟、儿童弄火和其他迷信宗教用火,以及有人蓄意放火、智障人士和精神病患弄火等。在我国,基本99%的森林火灾都是人为火源引起,是引起林火的主要火源和重要原因。其中,烧荒烧炭、野外吸烟、迷信宗教、上坟烧纸和儿童玩火等是森林火源管理的重点方向,由这些案例引发的森林火灾次数累计占70%以上。
4 结论与讨论
利用应急管理部中国森林防火网2015—2019年热点数据库数据,分析了全国卫星林火监测热点特征及其趋势,结论如下:
(1)从监测数据上看,2015—2019年全国卫星监测部门共监测并发布的监测热点18 470个,林火草原火1 160起,境外火228起。其中2015年热点5 816个,反馈为林草火280个,境外火103个;2016年热点3 220个,林草火155个,境外火34个;2017年热点2 699个,林草火176个,境外火30个;2018年热点3 413个,林草火229个,境外火28个;2019年热点3 320个,反馈为林草火320个,境外火33个。由此可见,每年的总热点数量、林草火灾个数、境外火个数都有变化,不同年份之间存在一些差异,呈上下波动状态。
(2)从空间分布上看,2015—2019年林草火热点主要集中于我国中南、西南部和东北部,这与我国实际林草火频发区基本吻合。卫星热点作为目前最易获取且能较全面反映火源状况的数据,基于其核查数据可为林草火预测预报分析提供新思路。由于林草火和卫星热点在空间分布上均具有聚集性特征,且会随空间尺度不同发生变化,因此需调整不同尺度下搜索半径,能更好体现其空间聚集特征的统计半径。每年林草火占当年热点数的比例逐年增加,说明监测的准确性更好,判读精度更高,主要原因是监测卫星在逐步改进,稳定性有所增强,监测员的技术能力也不断提升。
(3)从区域分布上看,2015—2019年全国热点及森林火灾主要集中于我国西南部和东北部。究其原因,南方人口密集,人为扰动因素大,发生森林火灾的频率高。部分西南地带高山陡峭、植被丰富,防火扑火困难。北方虽林火总数量相对少,但东北及内蒙古林区气候干燥、树种易燃、可燃物多,一旦发生火灾易形成重大森林火灾。
(4)从时间分布上看,南方地区林草火热点集中在2—4月,这与我国南方地区春节前后农事、祭祀等人为用火颇多事实吻合,该时段也是南方林草火高发期;东北地区热点集中在气候干燥的4、10月,春秋季节雨少天干的气候也是造成林火频发的重要原因。
由于受扫描分辨率、云雾遮挡等因素的影响,卫星热点数据难以反映较小火烧面积热源,同时从热点反馈信息看,一些热点也受当地政策、民俗习惯等事项干扰。因此,应构建森林防火信息平台,提前把烧荒、烧隔离带、计划烧除、防火演习等军事、农事信息上传到共享平台,同时报备林火监测部门,以提高热点核查工作效率,建立卫星热点监测与林草火预测预报更科学的联系。
参考文献
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关键词 遥感图像;森林火灾;卫星林火监测;热点
中图分类号 S 762.3+2 文献标识码 A
文章编号 0517-6611(2021)21-0140-05
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.21.034
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Analysis and Trend of National Satellite Forest Fire Monitoring Hotspots in 2015-2019
TIAN Tian YIN Ji-yan JIA Xiao-li2
(1. Ministry of Emergency Management North Aviation Forest Station,Harbin, Heilongjiang 150027; 2.China Fire and Rescue Institute, Beijing 102202)
Abstract 18 470 monitoring hotspots, 1 160 forest and grassland fires, and 228 foreign fires released by satellite monitoring departments in China from 2015 to 2019 were statistically studied. The characteristics of seasonal variation, regional distribution and fire source variety of hot spots and forest and grass fires were analyzed. The study showed that there were some differences between the hot spot number and the fire number in different years,and they fluctuated up and down;in terms of spatial distribution, the hot spots of forest and grass fires in recent five years were mainly concentrated in the central south, southwest and northeast of China, which was basically consistent with the actual frequent forest and grass fires in China;in terms of regional distribution, hot spots and forest fires were mainly concentrated in the southwest and northeast of China;in terms of time distribution, hot spots and fires in southern China were concentrated in February-April.In Northeast China, fires were concentrated in April and October when the climate is dry. The hot spots and forest fires of characteristics and trends in recent five years were summarized, which can provide reliable basis for forest fire management in China under the new situation.
Key words Remote sensing image;Forest fire;Satellite forest fire monitoring;Hotspot
基金項目 国家重点研发计划项目“森林和草原自然火灾全天候灾情监测预警与处置装置”(2020YFC1511604)。
作者简介 田甜(1990—),女,黑龙江牡丹江人,助理工程师,硕士,从事森林防火及卫星林火监测研究。*通信作者,副教授,博士,从事森林防灭火研究。
收稿日期 2021-03-11
在诸多自然灾害中,森林火灾属于突发性强、威力及破坏力大的灾害。一旦发生森林火灾,就会给生态环境及人民财产安全带来重大危害和严重损失[1]。我国国土面积大,森林和草原分布广阔,森林植被分布不均,导致我国总体森林面积不高[2],林火监测工作一直是森林草原防火工作的重要组成部分。对于面积范围大、区域广的林区,依靠地面上的人力瞭望以及巡视、视频设备或热红外系统监控、固定翼或直升机的飞机巡护等监测方式,不仅费用昂贵,且工作及操作烦琐复杂,尤其对于偏远的林区或部分森林盲区监测力度不够、精度不高,且工作效率低[3]。 运用卫星遥感技术获得遥感影像,并对影像进行火灾的风险预警和监测,具有实时性强、监测范围广、经济适用等特点[4-5],同时在时间、空间分辨率方面以及宏观层面上都具有一定的优势,为我国森林火灾的预防和扑救提供了动态数据和决策参考[6]。目前,卫星遥感影像技术已经成为全球各国在森林火灾预警与监测方面必不可少的重要方法。正因如此,我国设立了专门负责林火监测行业的管理部门,分别为应急管理部森林防火预警监测信息中心(原国家林业局监测中心)、西南卫星林火监测分中心、东北卫星林火监测分中心和西北卫星林火监测分中心,由1个中心3个分中心共同承担。同时研发和设计出一整套适用于全国监测火灾的技術处理系统,主要利用卫星遥感技术,结合全国的地理信息,对我国31省区及直辖市的地面热点进行宏观的林火监测,并对监测到的热点进行核查确认。
我国自1993年开展卫星林火监测工作以来,预警及监测效果很好。近30年来,卫星林火监测已监测到重大、特大森林火灾百余起,在一些偏远地区、重点林区以及林业资源丰富的原始林区,监测效果极其显著,卫星监测手段不仅扩大了森林火灾的监测范围,还对于观测地面盲区起到很大作用。运用卫星林火监测技术,能及时准确地监测森林火灾,实时跟踪监测火灾发展态势,做到提前发现热源,为实现“打早、打小、打了”的目标作出重要贡献。该研究的卫星监测数据主要来源于监测中心及3个分中心日常工作所发布、统计的图像与热点信息。星源主要有两大类,分别为FY-3系列的FY-3A、FY-3B、FY-3C,以及NOAA系列的NOAA-18、NOAA-19,同一监测区域全天可被覆盖、扫描10余次。这些卫星的分辨率约为1.1 km,火点的燃烧范围与热辐射量达到一定规模才可被监测到和识别出来。对于森林覆盖面积较大的林区、人烟稀少的原始林区或高山林区及与邻国接壤的边境地带有较好的监测效果。监测部门每年发布图像约11 000幅,包括公众图像(无热点)与原始图像(有热点)。监测热点反馈结果包括林草火、境外火、计划烧除、农用火等情况。为了更有效地开展我国林火监测业务,为预防森林火灾提供决策依据,该研究利用2015—2019年全国监测热点数、林火草原火及境外火数据进行比对和分析。
1 主要林火监测遥感卫星
目前,卫星林火监测工作(监测中心及3个分中心)所使用的遥感卫星主要是风云三号气象卫星、高分四号救灾卫星以及美国国家海洋大气局的NOAA气象卫星。
1.1 风云三号(FY-3)极轨气象卫星
FY-3卫星是我国为了满足中国天气预报、气候预测和环境监测等适应监测大范围自然灾害和生态环境需求而研发的第二代极轨气象卫星。该卫星共搭载有10余种观测设备和仪器,具有监测范围视野广、观测频次密、对地面高温热源敏感等多方面特点,使用这种人机交互方法可以较容易地准确识别火点[7],空间分辨率为1.1 km。由于风云三号卫星可实现对整个地球全天候组网观测,即FY-3A和FY-3C属于上午观测卫星,FY-3B和FY-3D属于下午观测卫星,因此每日可对同一空间区域进行多次扫描,当天可多次获得全球的观测资料。
1.2 高分四号(GF4)静止轨道卫星
GF4卫星于2015年12月发射并成功入轨[8],它的主要载荷装置是一台50 m的高分辨率凝视相机。利用它的中波段红外通道特点,即重复观测时间间隔短(1 s),较大程度地提升了对我国各地区及边境区域的观测时效[9]。运用于我国森林火灾预警工作方面,一是可以对全国范围内森林及植被进行连续监测,可根据遥感图像对其进行森林火灾风险评估;二是可以获得一些植被的有效信息,如森林可燃物长势、湿度等。目前,高分四号卫星图像只用于监测我国重大森林火灾,统一由监测中心接收并发布GF4图像。
1.3 美国NOAA卫星
NOAA是来源于美国国家大气海洋局卫星,其卫星上搭载着拥有先进技术的高分辨率辐射载荷数据。其获取并提供的影像可覆盖整个地球范围,属于中分辨率图像,一直应用于火灾监测方面[10]。虽然,该气象卫星星下点分辨率只有1.1 km,相对较低,但它对温度指标很敏感,分辨能力颇强,能识别0.1 hm2的热点[11]。特别在24 h内可重复观察同一地区4次,由于美国NOAA卫星具有时效性强、经济成本低的优势,在资源卫星中占有重要地位。
2 2015—2019年全国卫星林火监测数据现状及分析
2.1 全国31省区监测热点情况
对2015—2019年全国监测热点数量比较,可以看出在2015年出现峰值,2017年出现低谷,2016、2017、2018、2019年热点数基本保持平稳,整体呈下降趋势(图1)。
从全国31省区热点统计(表1)可以看出,2015—2019年各省区热点统计数据,位列前4名的省区分别是广东、云南、江西、广西,热点总数后3名为青海、天津、上海,其中上海市热点数均为0,从未监测到热点情况。
2.2 全国林火草原火情况及分析
针对监测部门发布的所有热点信息数据,31省区及地方防火部门都需要对其进行热点反馈,监测部门最关注的反馈为林火草原火的热点。由表2可知,2015—2019年全国范围内反馈为林草火灾的共计1 160起,2015年280起,占热点总数的4.8%;2016年155起,占4.8%;2017年176起,占6.5%;2018年229起,占6.7%;2019年320起,占9.6%。可以看出林草火比例呈逐年递增趋势,2019年占比接近10%。
2.3 全国境外火数据情况
境外火是国外入侵我国境内的火灾,由表3可知,我国2015—2019年境外火情况控制较好,境外火占当年热点总数的比例分别为1.8%、1.1%、1.1%、0.8%、1.0%。发生境外火的省区有8个,其中西藏和内蒙古火灾数量多且形势严峻,5年累计火灾比例高达41.7%和34.6%,二者已占到全部境外火的75%以上;黑龙江13.2%,吉林4.8%,位居境外火数量的第3、4位;云南、新疆、广西以及辽宁4省境外火发生次数较少。 初步推断,这些发生境外火的地区具有复杂地形的边境线,接壤地带有大面积的森林或草原;边境地区的人群活动较多,人为因素火源也随之增多,从而导致林火发生频繁;有些国家预防及控制火灾能力弱,对我国的预防及扑救火灾也造成一定难度和影响。
3 热点及林火的发生特点
3.1 季节性变化
根据2015—2019年统计的全国卫星监测数据,按照我国六大重点森林覆盖区域划分来分析热点及森林火灾数量季节性变化,结果见图2、3。由图2、3可知,在东北和华北地区,春、秋季节的热点数居多,具体时间为每年3—5月和9—11月,同时这个时段的火灾数也是全年高发时期,其中春季的热点数量较为明显,森林火灾也多发生在春季,该时段的火灾数量约占该地区年林火量的80%以上;华东和中南地区全年热点较多,热点的高发、易发时段为每年9月至次年4月,此时段热点数可达该地区全年数的95%以上,森林火灾也随之增长。该时段的森林火灾占该地区年林火数的97%以上。西南和西北热点的高发时段相似,2—4月是全年最多时期,热点及火灾数量均占全年总数的75%以上。由此可见,全国各区域热点都有季节性变化,且发生林火情况也随热点数变化而变化。
3.2 发生地域相对集中 从图4、5可以看出,云南、广东、广西、江西、黑龙江、湖南、福建、贵州、内蒙古及四川这10省区热点数排在全国前十名[12],其中云南、广东、广西、江西和黑龙江5省是发现热点大省,热点数达1 500个以上。热点多的省区也是林草火发生的重点省区,其中四川、云南、辽宁、江西、广西5年林草火数量均累计达到上百起,占全国林草火总数的56%。据分析,热点多的省份主要集中在我国中南、西南地区,这些地区省份相邻,人烟稠密,农林相交,区内森林生产、生活用火比较多,导致防治困难,易发生森林火灾。东北地区热点数虽不多,约占全国热点总数的16%,累计的林火占比可达20%,说明东北地区林火情况较为严峻,地广人稀,森林多且面积大、部分地带交通不便,难以及时发现和有效扑救森林大火。一旦发现热点,林火概率较高。华北及西北地区热点及林火数量均较少。
3.3 森林火源种类繁多
总体来说,引发森林火灾的主要火源分为天然火源和人为火源两大类[13]。天然火源主要分为森林雷击、火山爆发、陨石坠落、滚石火花等,其中雷击火是引发森林火灾的主要天然火源。人为火源种类众多,分类较细,在性质上可分为生产性和非生产性2种。在生产性方面,大致可以分为森工用火、农林牧用火、林副业用火;非生产性方面,大致可以分为野外生产或用火做饭、驱除蚊虫、恐吓野兽、成人吸烟、儿童弄火和其他迷信宗教用火,以及有人蓄意放火、智障人士和精神病患弄火等。在我国,基本99%的森林火灾都是人为火源引起,是引起林火的主要火源和重要原因。其中,烧荒烧炭、野外吸烟、迷信宗教、上坟烧纸和儿童玩火等是森林火源管理的重点方向,由这些案例引发的森林火灾次数累计占70%以上。
4 结论与讨论
利用应急管理部中国森林防火网2015—2019年热点数据库数据,分析了全国卫星林火监测热点特征及其趋势,结论如下:
(1)从监测数据上看,2015—2019年全国卫星监测部门共监测并发布的监测热点18 470个,林火草原火1 160起,境外火228起。其中2015年热点5 816个,反馈为林草火280个,境外火103个;2016年热点3 220个,林草火155个,境外火34个;2017年热点2 699个,林草火176个,境外火30个;2018年热点3 413个,林草火229个,境外火28个;2019年热点3 320个,反馈为林草火320个,境外火33个。由此可见,每年的总热点数量、林草火灾个数、境外火个数都有变化,不同年份之间存在一些差异,呈上下波动状态。
(2)从空间分布上看,2015—2019年林草火热点主要集中于我国中南、西南部和东北部,这与我国实际林草火频发区基本吻合。卫星热点作为目前最易获取且能较全面反映火源状况的数据,基于其核查数据可为林草火预测预报分析提供新思路。由于林草火和卫星热点在空间分布上均具有聚集性特征,且会随空间尺度不同发生变化,因此需调整不同尺度下搜索半径,能更好体现其空间聚集特征的统计半径。每年林草火占当年热点数的比例逐年增加,说明监测的准确性更好,判读精度更高,主要原因是监测卫星在逐步改进,稳定性有所增强,监测员的技术能力也不断提升。
(3)从区域分布上看,2015—2019年全国热点及森林火灾主要集中于我国西南部和东北部。究其原因,南方人口密集,人为扰动因素大,发生森林火灾的频率高。部分西南地带高山陡峭、植被丰富,防火扑火困难。北方虽林火总数量相对少,但东北及内蒙古林区气候干燥、树种易燃、可燃物多,一旦发生火灾易形成重大森林火灾。
(4)从时间分布上看,南方地区林草火热点集中在2—4月,这与我国南方地区春节前后农事、祭祀等人为用火颇多事实吻合,该时段也是南方林草火高发期;东北地区热点集中在气候干燥的4、10月,春秋季节雨少天干的气候也是造成林火频发的重要原因。
由于受扫描分辨率、云雾遮挡等因素的影响,卫星热点数据难以反映较小火烧面积热源,同时从热点反馈信息看,一些热点也受当地政策、民俗习惯等事项干扰。因此,应构建森林防火信息平台,提前把烧荒、烧隔离带、计划烧除、防火演习等军事、农事信息上传到共享平台,同时报备林火监测部门,以提高热点核查工作效率,建立卫星热点监测与林草火预测预报更科学的联系。
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