【摘要】：可燃物含水率是林火研究和林火管理實(shí)踐工作中最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),掌握可燃物含水率的動(dòng)態(tài)規(guī)律并對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)是解決森林火險(xiǎn)相關(guān)問(wèn)題的關(guān)鍵。加拿大火險(xiǎn)天氣指數(shù)系統(tǒng)中的細(xì)小可燃物濕度碼(Fine Fuel Moisture Code，F(xiàn)FMC)反映細(xì)小可燃物含水率與氣象因子的關(guān)系,并指示地表火的引燃和擴(kuò)散蔓延的潛力;腐殖質(zhì)濕度碼(Duff Moisture Code，DMC)反映半腐殖質(zhì)可燃物含水率與氣象因子的關(guān)系,并指示雷擊火的引燃和半腐殖質(zhì)在林火中被消耗的潛力,許多國(guó)家和地區(qū)己經(jīng)圍繞FFMC和DMC開(kāi)展了大量研究,但在我國(guó)針對(duì)二者的深入研究還比較少。本文選擇加格達(dá)奇和撫遠(yuǎn)兩個(gè)在黑龍江省內(nèi)區(qū)域性氣候和地貌條件差異較大的地區(qū),分析了加格達(dá)奇興安落葉松人工林、樟子松人工林和蒙古櫟次生林春季、夏季和秋季,以及撫遠(yuǎn)闊葉混交林、山楊次生林和蒙古櫟次生林春季和秋季相應(yīng)樣地下的細(xì)小可燃物和半腐殖質(zhì)可燃物的含水率以及氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速和降雨量等氣象因子的時(shí)動(dòng)態(tài)和日動(dòng)態(tài)。并根據(jù)每次觀測(cè)前24小時(shí)累積降雨量是否大于0.5mm將天氣條件分為干燥和濕潤(rùn)兩類,探討了利用FFMC(逐日FFMC、逐時(shí)FFMC和整時(shí)FFMC)和DMC在這兩類天氣條件下對(duì)相應(yīng)可燃物含水率進(jìn)行預(yù)測(cè)的能力。此外,還對(duì)氣象要素回歸模型的適用性進(jìn)行了分析。為了從提高FFMC和DMC對(duì)這兩個(gè)地區(qū)各樣地相應(yīng)可燃物含水率的預(yù)測(cè)精度,本研究對(duì)各觀測(cè)樣地下的細(xì)小可燃物的平衡含水率模型和時(shí)滯模型進(jìn)行了重新校止;使用非線性回歸方法對(duì)FFMC中有效降雨條件下的含水率模型參數(shù)進(jìn)行了校正;還使用非線性回歸方法對(duì)DMC的尺度模型參數(shù)進(jìn)行了校正。通過(guò)這些研究主要得到以下結(jié)論:(1)加格達(dá)奇在春季和秋季的森林火險(xiǎn)高于撫遠(yuǎn)。兩地區(qū)細(xì)小可燃物的失水過(guò)程都集中在8:00~14:00。在干燥的天氣條件下,細(xì)小可燃物含水率在每小時(shí)尺度上的變化主要受氣溫和相對(duì)濕度的影響,而在濕潤(rùn)的天氣條件下則主要受每小時(shí)降雨量和相對(duì)濕度的影響,在此基礎(chǔ)上建立的氣象要素回歸模型更適用于加格達(dá)奇。兩地區(qū)均不適合通過(guò)建立氣象要素回歸模型對(duì)每日火險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。(2)在不同樣地之間,處于低平地帶的興安落葉松人工林樣地和闊葉混交林樣地的細(xì)小可燃物含水率和半腐殖質(zhì)可燃物含水率都較相同地區(qū)的其它樣地更高,并且對(duì)氣象因子變化的響應(yīng)更不敏感;樟子松人工林和其它3個(gè)闊葉林樣地的可燃物含水率相對(duì)更低,對(duì)氣象因子響應(yīng)更敏感。這些動(dòng)態(tài)規(guī)律主要由可燃物的顆粒類型、組成結(jié)構(gòu)和可燃物所處地形條件共同決定。(3)在未校正前,逐時(shí)FFMC和整時(shí)FFMC對(duì)細(xì)小可燃物含水率的預(yù)測(cè)普遍偏低,整時(shí)FFMC的預(yù)測(cè)精度明顯比逐時(shí)FFMC更高,但由于迭代算法的優(yōu)勢(shì),逐時(shí)FFMC在濕潤(rùn)天氣條件下的預(yù)測(cè)效果比整時(shí)FFMC更好。逐日FFMC在干燥天氣條件下的預(yù)測(cè)值通常是偏低的,而在濕潤(rùn)天氣條件下的預(yù)測(cè)值則偏高;DMC對(duì)半腐殖質(zhì)可燃物含水率的預(yù)測(cè)通常是偏高的,并且在濕潤(rùn)天氣條件下的預(yù)測(cè)效果比在干燥天氣條件下的更好�？傮w上,FFMC和DMC對(duì)于吸水和失水速率較快的細(xì)小可燃物和半腐殖質(zhì)可燃物更適用;在干燥天氣條件下比在濕潤(rùn)的天氣條件下更適用;逐時(shí)FFMC在下午比在上午更適用。而降雨這一氣象因子對(duì)FFMC和DMC適用性的影響最大。(4)逐時(shí)FFMC、整時(shí)FFMC和逐日FFMC模型在干燥天氣條件下的預(yù)測(cè)誤差主要來(lái)源于FFMC內(nèi)部的平衡含水率和時(shí)滯子模型,經(jīng)過(guò)校正后,這3個(gè)模型的預(yù)測(cè)誤差明顯減小,各樣地之間的預(yù)測(cè)誤差也被拉近。對(duì)有效降雨條件下FFMC中的含水率模型參數(shù)進(jìn)行校正后,其預(yù)測(cè)精度仍與干燥天氣條件下的預(yù)測(cè)精度有一定差距,但比未校正前有大幅提高。通過(guò)對(duì)DMC尺度模型參數(shù)的校正,其預(yù)測(cè)精度總體上有所提高,但在部分樣地的預(yù)測(cè)誤差不降反升。本文中的可燃物含水率野外觀測(cè)均在白天進(jìn)行,結(jié)果也多獲取于可燃物的失水過(guò)程,相應(yīng)結(jié)論是否同樣適用于夜間處于吸水過(guò)程中的可燃物仍待研究。未來(lái)需要對(duì)更多森林類型下的細(xì)小可燃物和半腐殖質(zhì)可燃物進(jìn)行長(zhǎng)期的含水率動(dòng)態(tài)研究,以促進(jìn)FFMC和DMC在更廣泛地區(qū)的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S762.1
【圖文】：

８：００邋分別為邋５６．５％邋（３４．６％）和邋７０．０％邋（１６．１％）；在邋１１：００邋分別為邋５７．０％邋（３０．１％）和邋５１．３％逡逑（２３．８％）；在邋１４：００邋分別為邋４０．０％邋（２０．５％）和邋３７．３％邋（１４．１％）；在邋１７：００邋分別為邋３３．２％逡逑（１４．３％）和３０．８％邋（９．５％）。由圖４－４、４－５和４－６可知，逐時(shí)ＦＦＭＣ和整時(shí)ＦＦＭＣ預(yù)測(cè)得逡逑到的細(xì)小可燃物含水率多數(shù)仍是偏低的，但兩模型預(yù)測(cè)值之間的差異不再顯著（Ｐ＞0．0５）逡逑（表４－３）。在總體趨勢(shì)上，逐時(shí)ＦＦＭＣ的預(yù)測(cè)效果比干燥天氣條件下明顯更好，散點(diǎn)趨勢(shì)逡逑更穩(wěn)定，偏離ｙ＝ｘ直線的異常點(diǎn)較少，而整時(shí)ＦＦＭＣ散點(diǎn)中偏離ｙ＝ｘ直線較遠(yuǎn)的異常點(diǎn)比逡逑較多。在不同樣地之間，逐時(shí)ＦＦＭＣ和整時(shí)ＦＦＭＣ在樟子松人工林樣地的預(yù)測(cè)效果最好，逡逑散點(diǎn)在ｙ＝ｘ直線兩側(cè)分布較均勻，其次為蒙古櫟次生林樣地和興安落葉松人工林樣地。逡逑由圖４＿４可知，在濕潤(rùn)天氣條件下的樟子松人工林樣地，逐時(shí)ＦＦＭＣ和整時(shí)ＦＦＭＣ的逡逑預(yù)測(cè)效果比另外兩個(gè)樣地更好。整時(shí)ＦＦＭＣ在８：００的預(yù)測(cè)較好，僅最大觀測(cè)值對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)逡逑偏離ｙ＝ｘ直線較遠(yuǎn)

Ｆｉｇ．邋４－４邋Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ邋ｖｓ邋ｏｂｓｅｒｖｅｄ邋ｆｉｎｅ邋ｆｕｅｌ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋ａｃｒｏｓｓ邋ｈｏｕｒｌｙ邋ＦＦＭＣ邋ａｎｄ邋ｄｉｕｍａｌ邋ＦＦＭＣ邋ｕｎｄｅｒ邋ｗｅｔ邋ｗｅａｔｈｅｒ逡逑ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｓｃｏｔｓ邋ｐｉｎｅ邋ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ邋ｐｌｏｔ邋ｉｎ邋Ｊｉａｇｅｄａｑｉ逡逑由圖４－５可知，對(duì)于濕潤(rùn)天氣條件下的興安落葉松人工林樣地，逐時(shí)ＦＦＭＣ和整時(shí)逡逑ＦＦＭＣ的預(yù)測(cè)值偏低，當(dāng)觀測(cè)值大于１００％時(shí)，低估的情況尤為明顯，并且隨觀測(cè)值的增大逡逑偏差有增大的趨勢(shì)。當(dāng)預(yù)測(cè)誤差最大時(shí)，觀測(cè)值可達(dá)整時(shí)ＦＦＭＣ預(yù)測(cè)值的２？３倍。由表４－逡逑４可知，逐時(shí)ＦＦＭＣ的預(yù)測(cè)誤差平均值均小于整時(shí)ＦＦＭＣ，兩模型預(yù)測(cè)誤差平均值之間相差逡逑并不懸殊，均在１４：００的預(yù)測(cè)精度最高，逐時(shí)ＦＦＭＣ的ＲＭＳＥ和ＭＡＥ分別為２４．９％和逡逑２２．７％；整時(shí)邋ＦＦＭＣ邋的邋ＲＭＳＥ邋和邋ＭＡＥ邋分別為邋

【參考文獻(xiàn)】

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1 金森;李建民;;農(nóng)林交錯(cuò)區(qū)典型地表死可燃物含水率預(yù)測(cè)[J];中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年12期

2 張恒;金森;邸雪穎;;基于FWI濕度碼的塔河林業(yè)局地表凋落物含水率預(yù)測(cè)[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2014年07期

3 孔健健;楊健;;林火對(duì)大興安嶺落葉松林土壤性質(zhì)的短期與長(zhǎng)期影響[J];生態(tài)學(xué)雜志;2014年06期

4 張吉利;畢武;王曉紅;王孜博;李迪飛;;雷擊火發(fā)生的影響因子與預(yù)測(cè)研究進(jìn)展[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2013年09期

5 柳生吉;楊健;;基于廣義線性模型和最大熵模型的黑龍江省林火空間分布模擬[J];生態(tài)學(xué)雜志;2013年06期

6 于宏洲;金森;邸雪穎;;以小時(shí)為步長(zhǎng)的大興安嶺興安落葉松林地表可燃物含水率預(yù)測(cè)模型[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2013年06期

7 郭懷文;劉曉東;邱美林;;福建三明地區(qū)森林火險(xiǎn)區(qū)劃[J];東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年11期

8 楊光;舒立福;邸雪穎;;氣候變化背景下黑龍江大興安嶺林區(qū)夏季火險(xiǎn)變化趨勢(shì)[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2012年11期

9 金森;王曉紅;于宏洲;;林火行為預(yù)測(cè)和森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)中氣象場(chǎng)的插值方法[J];中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

10 張吉利;劉礴霏;褚騰飛;邸雪穎;金森;;廣義Rothermel模型預(yù)測(cè)平地?zé)o風(fēng)條件下紅松-蒙古櫟林地表混合可燃物的火行為[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2012年06期

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1 鄭瓊;黑龍江省森林火災(zāi)的時(shí)空分布規(guī)律及趨勢(shì)預(yù)測(cè)[D];東北林業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2724249