何雨芩，徐 虹，程晉昕

（云南省氣候中心，昆明 云南 650034）

云南省林火時(shí)空分布特征分析

何雨芩，徐 虹，程晉昕

（云南省氣候中心，昆明 云南 650034）

研究森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律是森林火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，也是指導(dǎo)森林防火與補(bǔ)救工作的重要科學(xué)依據(jù)，具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)云南省1996—2013年的林火資料，利用地理信息系統(tǒng)等工具，對(duì)云南省林火時(shí)空動(dòng)態(tài)和分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：（1）云南省森林火災(zāi)主要發(fā)生在冬、春季，特別是12月—翌年5月，3月和4月的森林火災(zāi)最為嚴(yán)重，森林火災(zāi)以人為火源為主，所以相關(guān)部門應(yīng)該加強(qiáng)宣傳教育活動(dòng)以提高民眾的防火意識(shí)；（2）從行政區(qū)劃上看，森林火災(zāi)主要發(fā)生在滇西北的迪慶南部、怒江大部、麗江、大理，滇西南的保山北部、德宏北部、普洱大部，滇中的玉溪西部、楚雄南部以及滇東北的曲靖北部和滇東南的文山北部；（3）從地形上看，森林火災(zāi)高發(fā)區(qū)主要分布在海拔1 000～3 000 m之間，陽(yáng)坡容易發(fā)生火災(zāi)，且隨坡度增加，林火次數(shù)增加，當(dāng)坡度＞20°后，林火次數(shù)隨坡度增加明顯減少。

林火；時(shí)空分布；GIS；云南省

森林在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，而森林火災(zāi)位居破壞森林的三大災(zāi)害（林火、病害、蟲(chóng)害）之首[1]。森林遭受火災(zāi)后，需要很長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間，如果遭遇強(qiáng)度高、面積大的林火，甚至很難恢復(fù)原貌，還有可能成為荒草地。林火是一種非常復(fù)雜的自然現(xiàn)象，而且全球氣候的變暖、極端氣候事件的頻發(fā)，加快了林火發(fā)生頻率并導(dǎo)致重大火災(zāi)發(fā)生的可能性增加[2]。研究林火的時(shí)空分布格局和發(fā)生規(guī)律，能為森林火災(zāi)預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)[3-5]。

目前，我國(guó)關(guān)于林火分布特征的研究主要集中在北方[6-8]，但由于南北地域差別，水熱條件差異大，森林植被各異，所以我國(guó)北方和南方林區(qū)的火災(zāi)高發(fā)季節(jié)及其發(fā)生特征不盡相同[9]。云南是我國(guó)典型的高原季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季分明，森林火災(zāi)主要發(fā)生在干季，雨季很少發(fā)生。本研究針對(duì)云南省林火發(fā)生規(guī)律及其時(shí)空分異進(jìn)行研究，其結(jié)果既可為云南省的森林火險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃和林火測(cè)報(bào)服務(wù)，又可為研究林火在生態(tài)系統(tǒng)和景觀中的作用提供必需的參數(shù)，對(duì)高效的林火撲救和預(yù)防管理具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南省地處于青藏高原和華南低地的過(guò)渡地帶，地勢(shì)高峻，起伏很大，地形地貌復(fù)雜，致使境內(nèi)氣候類型多樣。云南是我國(guó)重點(diǎn)林區(qū)，森林資源極其豐富，“十二五”以來(lái)，云南省林地面積增加到375萬(wàn)hm2，森林覆蓋率達(dá)到55.7%[10]。與此同時(shí)，云南省也是森林火災(zāi)多發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)[11]。云南省主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為云南松Pinus yunnanensis，約占云南省森林面積的70%[12]，其它優(yōu)勢(shì)樹(shù)種還有思茅松Pinus kesiyavar.langbianensis、華山松Pinus armandii、云杉Picea asperata、冷杉Abies fabri、鐵杉Tsuga chinensis、杉木Cunninghamia lanceolata以及棟類和硬闊類樹(shù)種等。除滇西南系闊葉林為主外，全省大部地區(qū)主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種是針葉林。這些針葉純林均屬易燃樹(shù)種，近年人工種植的基地用材林、飛播林、長(zhǎng)江防護(hù)林多是松、杉和桉樹(shù)林，也是易燃樹(shù)種。由于可燃、易燃樹(shù)種占優(yōu)勢(shì)，森林防火工作十分艱巨。云南省由于地形地勢(shì)、氣候環(huán)境、森林分布和生產(chǎn)生活用火的多樣性、復(fù)雜性，構(gòu)成了森林防火的特殊性，其難度很大。

云南森林防火工作具有五個(gè)特點(diǎn)：一是保護(hù)對(duì)象多，重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象更多；二是冬春干旱，防火期長(zhǎng)，延續(xù)半年；三是林農(nóng)、林牧、林村交錯(cuò)，野外生產(chǎn)生活用火頻繁，火源管理難度大；四是防火面廣，127個(gè)縣除兩個(gè)城區(qū)外，縣縣有林，鄉(xiāng)鄉(xiāng)有山，無(wú)防火縣與非防火縣之分；五是云南與緬、老、越三國(guó)相接壤，國(guó)境線長(zhǎng)達(dá)4 060 km，邊境林區(qū)進(jìn)口火災(zāi)多。

1.2 研究數(shù)據(jù)與方法

收集整理1996—2013年云南省森林火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（來(lái)源于云南省森林防火指揮部），包括林火發(fā)生時(shí)間、撲滅時(shí)間、行政地點(diǎn)（縣、鄉(xiāng)、村）、火災(zāi)發(fā)生原因、過(guò)火面積、過(guò)火有林地面積等因子；云南省1∶25萬(wàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃、DEM數(shù)據(jù)。

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法和地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS 空間分析方法對(duì)研究區(qū)域內(nèi)森林火災(zāi)發(fā)生的時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行研究。利用DEM數(shù)據(jù)，提取出全省高程、坡度和坡向數(shù)據(jù)，結(jié)合1996—2013年間發(fā)生的林火次數(shù)、火場(chǎng)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以得到林火在不同地形條件下的分布特征。

1.3 云南省林火的主要原因

1996—2013年云南省發(fā)生森林火災(zāi)7 350起，其中特別重大森林火災(zāi)6起，重大森林火災(zāi)11起，較大森林火災(zāi)3 387起，一般森林火災(zāi)3 946起。查明原因的共6 347起：其中，雷擊火12起，意外失火44起，過(guò)界火129起，電線變壓器短路引起電火170起，人為原因引起5 992起，占已查明火因的90%以上（見(jiàn)圖1）。其中，燒荒等農(nóng)事用火2 771起，占人為原因的46%；吸煙、祭祀等野外用火1 778起，占30%；玩火、縱火和生活生產(chǎn)用火分別占11%、6%和6%。可見(jiàn)農(nóng)林交錯(cuò)地帶，森林防火期護(hù)林防火工作與農(nóng)耕、生產(chǎn)用火有著矛盾沖突，極易引發(fā)森林火災(zāi)。另外，春節(jié)、清明等傳統(tǒng)節(jié)日，入山人員增加，野外吸煙、祭祀等活動(dòng)也成為引起森林火災(zāi)的另一個(gè)重要原因。

2 云南省林火時(shí)空分布特征

2.1 云南省林火的時(shí)間分布特征

2.1.1 季節(jié)變化

圖1 1996—2013年云南省森林火災(zāi)起因Fig.1 The causes of forest fires from 1996 to 2013 in Yunnan province

圖2為1996—2013年各月森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)直方圖。由圖2可見(jiàn)：云南省森林火災(zāi)的發(fā)生主要集中在3月、4月，分別發(fā)生了2 283起和2 332起，占全年森林火災(zāi)的30%和31%；其次為2月，共發(fā)生1 482起，占全年森林火災(zāi)的20%；第三為5月，共發(fā)生825起，占全年森林火災(zāi)的11%；第四為1月，共發(fā)生476起，占全年森林火災(zāi)的6%。森林火災(zāi)的發(fā)生與降雨、蒸發(fā)、氣溫等氣象要素及人類活動(dòng)關(guān)系密切。冬春季的2—4月，蒸發(fā)量增加，氣溫逐漸回升，森林可燃物比較干燥，遇到火源極易燃燒；加之春節(jié)、清明燃放煙花爆竹和掃墓，以及燒荒等農(nóng)事活動(dòng)增加，致使該時(shí)段為森林火災(zāi)的高發(fā)期。

2.1.2 防火期內(nèi)林火始發(fā)期與結(jié)束期

將防火期內(nèi)最早發(fā)生林火的日期定義為林火始發(fā)期，防火期內(nèi)最晚出現(xiàn)林火的日期為林火結(jié)束期。近18 a來(lái)全省各縣防火期內(nèi)的林火初始期和結(jié)束期平均值分布如圖3所示。全省大部分地區(qū)林火始發(fā)期為2月中旬至2月下旬，北部地區(qū)出現(xiàn)林火時(shí)間較早，逐漸從北向南推遲，其中怒江、迪慶、麗江林火最早，一般為2月上旬至中旬；西雙版納、臨滄、普洱出現(xiàn)林火時(shí)間最晚，一般為3月上旬。

圖2 1996—2013年云南省各月森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)Fig.2 The frequency histogram of forest fire for month from 1996 to 2013 in Yunnan province

圖3 1996—2013年云南省林火始發(fā)期與結(jié)束期分布Fig.3 The distribution of forest fire starting and ending period from 1996 to 2013 in Yunnan province

全省大部分地區(qū)林火結(jié)束期為4月上旬至4月中旬。林火結(jié)束期受雨季開(kāi)始期早晚的影響，各州市也有所不同。西北部和南部邊緣地區(qū)林火結(jié)束時(shí)間較早，中部地區(qū)林火結(jié)束時(shí)間較晚。怒江北部、迪慶西部、昭通東部、文山東南部、紅河南部和西雙版納東部結(jié)束時(shí)間最早，一般為3月下旬至4月中旬；麗江東部、昆明南部、普洱北部林火結(jié)束時(shí)間最晚，一般為4月下旬。結(jié)合林火始發(fā)期和結(jié)束期，可知滇西北大部發(fā)生林火時(shí)間段主要為2月上旬—4月中旬；滇西南中部、南部以及滇中地區(qū)一般在3月上旬—4月下旬。綜上，全省林火高發(fā)時(shí)期集中在2—4月。

2.2 云南省林火的空間分布特征

2.2.1 行政區(qū)劃分布特征

近18 a來(lái)，各縣均有森林火災(zāi)發(fā)生，寧蒗發(fā)生林火最多，為290起；綏江最少，為6起。香格里拉火場(chǎng)面積最大，為9 825.0 hm2；大關(guān)最小，為32.8 hm2。平均各縣發(fā)生林火率為3.2 次/a，火場(chǎng)面積為81.0 hm2/a。由此可見(jiàn)，云南省森林防火面廣，任務(wù)艱巨，無(wú)防火縣與非防火縣之分。分縣市統(tǒng)計(jì)18 a來(lái)平均每年林火發(fā)生次數(shù)和火場(chǎng)面積，經(jīng)過(guò)kring插值后結(jié)果如圖4所示。

總體來(lái)看，近18 a來(lái)平均每年發(fā)生4次以上林火的地區(qū)主要為滇西北的迪慶南部、怒江大部以及麗江、大理西部和北部，滇西南的保山北部、德宏大部、普洱大部，滇中的玉溪西部、楚雄南部以及滇東北的曲靖北部和滇東南的文山北部；平均每年火場(chǎng)面積較大的地區(qū)也多分布在滇西北大部、滇東南北部和南部以及滇中南部。麗江北部、迪慶南部以及怒江大部平均每年林火次數(shù)較多而且火場(chǎng)面積較大。森林火災(zāi)少發(fā)區(qū)域主要集中在滇東北的昭通北部、滇中的昆明南部和滇東南的文山南部、紅河南部以及滇西南的西雙版納東部；火場(chǎng)面積較小的地區(qū)多分布于昭通北部。

圖4 1996—2013年云南省年均林火發(fā)生次數(shù)(a)和火場(chǎng)面積(b)空間分布Fig.4 The spatial distribution of forest fire occurrence and fire area from 1996 to 2013 in Yunnan province

圖5為云南省16個(gè)州市林火發(fā)生次數(shù)和林地受害率（即火場(chǎng)面積/有林地總面積）統(tǒng)計(jì)圖，其中林地受害率即轄區(qū)內(nèi)因遭受火災(zāi)而受害的森林面積占有林地總面積的千分比，以‰表示。由圖5可見(jiàn)，林地受害率最高的是玉溪，其次為怒江和昆明，受害率均在10‰以上，林火次數(shù)多且火場(chǎng)面積大的普洱、麗江和曲靖林地受害率卻并沒(méi)有很高，這主要是由于植被類型的不同，導(dǎo)致易燃程度不同造成的。

玉溪和昆明均分布有面積較大的以云南松為代表的暖性針葉林和以華山松為代表的溫涼性針葉林，極易燃燒，且林下雜草灌木叢生，細(xì)小可燃物多，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，植被燃燒強(qiáng)度大，蔓延速度快，容易造成較大損失；怒江主要分布有云杉、冷杉、落葉松Larix gmelinii、高山松Pinus densata等寒溫帶針葉林，其易燃程度也相對(duì)較高，加之此區(qū)山高、谷深、坡度大，交通、通信極為不便，若發(fā)生林火，撲救難度極大，所以林地受害率較高。

圖5 1996—2013年云南省各州市林火發(fā)生次數(shù)和林地受害率統(tǒng)計(jì)Fig. 5 The statistical graphs of forest fire occurrence and woodland victimization rates from 1996 to 2013 in Yunnan province

普洱中部以北地區(qū)分布有大面積的以思茅松為主的暖熱性針葉林，林木及各種植物生長(zhǎng)旺盛，屬易燃樹(shù)種；滇東北的昭通和曲靖南部主要分布有灌木林和以槭樹(shù)（槭樹(shù)科 Aceraceae）和青岡Cyclobalanopsis glauca為代表的闊葉林，其可燃性相對(duì)較低，并且林地覆蓋面積小，因此林火次數(shù)少，火場(chǎng)面積小，林地受害率低，而曲靖北部分布有以華山松和云南松為代表的針葉林，極易燃燒，使該地區(qū)林火發(fā)生概率增加；麗江以云南松、地盤松Pygmyyunnanensisvar.pygmaea、灌木為主要組成樹(shù)種，林木集中連片，密度大，森林可燃物較易燃，蔓延較快，林地受害率在16州市里居中。

滇西北高海拔地區(qū)多分布著以云冷杉林為代表的寒溫性針葉林，怒江西部邊緣一帶還分布有以青岡為代表的暖性闊葉林，這些樹(shù)種的易燃程度相較暖性針葉林低，在海拔高且人口密度小的地區(qū)，人為干擾因素相對(duì)較小，林內(nèi)濕度較大，林火燃燒速度較為緩慢。西雙版納、紅河南部、文山南部，冬春氣溫較高且多霧、霾，以熱帶季雨林、半常綠季雨林以及山地雨林和橡膠林等經(jīng)濟(jì)林為主，林內(nèi)濕度大，即使發(fā)生林火，蔓延速度也比較慢。昭通北部冬半年多雨寡照，因此也不易發(fā)生林火。

2.2.2 林火隨海拔高度的分布特征

林火發(fā)生次數(shù)與海拔高度的關(guān)系如圖6所示，可見(jiàn)在不同海拔高度的林火發(fā)生次數(shù)呈正態(tài)分布，高海拔和低海拔區(qū)域的林火發(fā)生相對(duì)較少，林火高發(fā)區(qū)主要分布在海拔1 000～3 000 m之間的區(qū)域。這是因?yàn)樵颇鲜『０危? 000的地區(qū)，多屬熱帶、亞熱帶氣候，主要樹(shù)種為闊葉林，雨量充沛，林火不易發(fā)生。海拔高度1 000～3 000 m之間的區(qū)域，則多為針葉林或針闊混交林，人口密集、活動(dòng)頻繁，林火多發(fā)；＞3 000 m的高海拔地區(qū)，人類活動(dòng)減少，氣溫低，林火隨海拔高度的增加明顯減少。

2.2.3 林火隨坡度、坡向的分布特征

圖6 不同海拔高度林火頻次Fig.6 The fire frequency histogram of different elevation

根據(jù)Whittaker提出的坡向劃分梯度序列將坡向分為3段，以西南-南-西坡為陽(yáng)坡，東南-東坡為半陰半陽(yáng)坡，西北-北-東北坡為陰坡[13]，具體定義角度如表1所示。

表1 陰陽(yáng)坡劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification criteria for sunny and shady slopes

由圖7可知，陽(yáng)坡的林火發(fā)生次數(shù)占總次數(shù)的46%，半陰半陽(yáng)坡占31%，陰坡占23%。由于陽(yáng)坡接受到的太陽(yáng)輻射能量多，使得林內(nèi)溫度增加，濕度下降，同時(shí)植物水分蒸騰加快，含水率降低，因此陽(yáng)坡更易造成森林火災(zāi)；而在陰坡方向則相反。陽(yáng)坡容易發(fā)生火災(zāi)，且隨坡度增加，林火次數(shù)增加；但當(dāng)坡度＞ 20°后，林火次數(shù)隨坡度增加明顯減少。

圖7 不同坡向、不同坡度林火頻次Fig. 7 The fire frequency histogram of different slope and aspect

3 結(jié)論與討論

本研究根據(jù)云南省1996—2013年18 a的林火資料，對(duì)引發(fā)森林火災(zāi)的原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并利用地理信息系統(tǒng)等工具，對(duì)云南省林火時(shí)空動(dòng)態(tài)和分布規(guī)律進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)論：

（1）引發(fā)云南省森林火災(zāi)的主要原因是人為火源，必須加強(qiáng)宣傳教育以提高公眾的防火意識(shí)，嚴(yán)格控制和管理野外火源，規(guī)范生產(chǎn)、生活用火行為。

（2）云南省森林火災(zāi)具有顯著的時(shí)間特征，大部分地區(qū)森林火災(zāi)主要集中于3月和4月發(fā)生。其中北部地區(qū)出現(xiàn)林火時(shí)間較早，逐漸從北向南推遲。西北部和南部邊緣地區(qū)林火結(jié)束時(shí)間較早，南部和中部地區(qū)林火結(jié)束時(shí)間較晚。

（3）由于云南省地域廣闊，氣候多變，森林資源分散，同時(shí)人類活動(dòng)復(fù)雜，火源管理難度大，造成各縣市林火分布存在較大差異。林火主要發(fā)生在滇西北的迪慶南部、怒江大部、麗江、大理，滇西南的保山北部、德宏北部、普洱大部，滇中的玉溪西部、楚雄南部以及滇東北的曲靖北部和滇東南的文山北部。林火高發(fā)區(qū)主要分布在海拔1 000～3 000 m之間，陽(yáng)坡容易發(fā)生火災(zāi)，且隨坡度增加，林火次數(shù)增加，當(dāng)坡度＞20°后，林火次數(shù)隨坡度增加明顯減少。

按照林火時(shí)空分布特征，云南省森林防火期內(nèi)不同時(shí)段重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域不同，森林防火工作應(yīng)該因地制宜，客觀分析，科學(xué)管理；對(duì)林火高發(fā)地區(qū)要重點(diǎn)防控，以減少林火發(fā)生次數(shù)、降低林火損失為主要工作目標(biāo)，并在人力、物力、財(cái)力等方面要有所傾斜；對(duì)林火發(fā)生較少地區(qū)和省界周邊地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)林火基礎(chǔ)管理，重點(diǎn)放在在對(duì)突發(fā)林火的控制上，避免高能量火的形成。總之，對(duì)林火的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)林火時(shí)空分析采用分區(qū)管理模式，對(duì)提高林火管理水平、節(jié)約防火資源都是十分有利的。

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Analysis of temporal and spatial distribution of forest fire in Yunnan province

HE Yuqin, XU Hong, CHENG Jinxin
(Yunnan Climate Center, Kunming 650034, Yunnan, China)

The research on the rules of forest fire is the basis of forest fire forecast, and the scientific basis for forest fire prevention and the remedial work. It has the important theoretical and practical significance. According to forest fire data from 1996 to 2013, fire space-time dynamic and distribution rule is studied by using tools such as GIS in Yunnan. The results shows that: ①Forest fire occurs mainly in winter and spring, especially from December to May (the following year). Forest fire is most severe in March and April. Artificial fire is the main cause of forest fire, so the relevant departments should strengthen publicity and education in order to improve the public consciousness of fire prevention. ②From the perspective of the spatial distribution, the fire occurred mainly in the following areas : south of Diqing, Nujiang,Lijiang, Dali, north of Baoshan, north of Dehong, Puer, west of Yuxi, south of Chuxiong, north of Qujing and north of Wenshan. ③From the perspective of the terrain, forest fires are mainly distributed in high-risk area between 1000-3000m above sea level. Sunny slope is easy to fire, and with the increase of slope, forest fire frequency increases, when the slope is greater than 20°, forest fire frequency dramatically reduce with the increase of slope.

forest fire; temporal and spatial distribution; GIS; Yunnan province

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.05.007 http: //qks.csuft.edu.cn

2016-06-30

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)“高時(shí)空分辨率的森林草原火險(xiǎn)預(yù)報(bào)與災(zāi)損評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)”（GYHY201406034）；中國(guó)氣象局氣候變化專項(xiàng)（CCSF201508）

何雨芩，碩士，助理工程師；E-mail：xiaoqinzi_hyq@126.com

何雨芩，徐 虹，程晉昕.云南省林火時(shí)空分布特征分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017, 37(5): 36-41.

S762

A

1673-923X(2017)05-0036-06

[本文編校：謝榮秀]