【摘要】：可燃物含水率是林火研究和林火管理實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態(tài)規(guī)律并對其進行精準(zhǔn)預(yù)測是解決森林火險相關(guān)問題的關(guān)鍵。加拿大火險天氣指數(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,許多國家和地區(qū)己經(jīng)圍繞FFMC和DMC開展了大量研究,但在我國針對二者的深入研究還比較少。本文選擇加格達奇和撫遠(yuǎn)兩個在黑龍江省內(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、相對濕度、風(fēng)速和降雨量等氣象因子的時動態(tài)和日動態(tài)。并根據(jù)每次觀測前24小時累積降雨量是否大于0.5mm將天氣條件分為干燥和濕潤兩類,探討了利用FFMC(逐日FFMC、逐時FFMC和整時FFMC)和DMC在這兩類天氣條件下對相應(yīng)可燃物含水率進行預(yù)測的能力。此外,還對氣象要素回歸模型的適用性進行了分析。為了從提高FFMC和DMC對這兩個地區(qū)各樣地相應(yīng)可燃物含水率的預(yù)測精度,本研究對各觀測樣地下的細(xì)小可燃物的平衡含水率模型和時滯模型進行了重新校止;使用非線性回歸方法對FFMC中有效降雨條件下的含水率模型參數(shù)進行了校正;還使用非線性回歸方法對DMC的尺度模型參數(shù)進行了校正。通過這些研究主要得到以下結(jié)論:(1)加格達奇在春季和秋季的森林火險高于撫遠(yuǎn)。兩地區(qū)細(xì)小可燃物的失水過程都集中在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尺度上的變化主要受氣溫和相對濕度的影響,而在濕潤的天氣條件下則主要受每小時降雨量和相對濕度的影響,在此基礎(chǔ)上建立的氣象要素回歸模型更適用于加格達奇。兩地區(qū)均不適合通過建立氣象要素回歸模型對每日火險進行預(yù)測。(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個闊葉林樣地的可燃物含水率相對更低,對氣象因子響應(yīng)更敏感。這些動態(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FFMC和整時FFMC對細(xì)小可燃物含水率的預(yù)測普遍偏低,整時FFMC的預(yù)測精度明顯比逐時FFMC更高,但由于迭代算法的優(yōu)勢,逐時FFMC在濕潤天氣條件下的預(yù)測效果比整時FFMC更好。逐日FFMC在干燥天氣條件下的預(yù)測值通常是偏低的,而在濕潤天氣條件下的預(yù)測值則偏高;DMC對半腐殖質(zhì)可燃物含水率的預(yù)測通常是偏高的,并且在濕潤天氣條件下的預(yù)測效果比在干燥天氣條件下的更好�？傮w上,FFMC和DMC對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的天氣條件下更適用;逐時FFMC在下午比在上午更適用。而降雨這一氣象因子對FFMC和DMC適用性的影響最大。(4)逐時FFMC、整時FFMC和逐日FFMC模型在干燥天氣條件下的預(yù)測誤差主要來源于FFMC內(nèi)部的平衡含水率和時滯子模型,經(jīng)過校正后,這3個模型的預(yù)測誤差明顯減小,各樣地之間的預(yù)測誤差也被拉近。對有效降雨條件下FFMC中的含水率模型參數(shù)進行校正后,其預(yù)測精度仍與干燥天氣條件下的預(yù)測精度有一定差距,但比未校正前有大幅提高。通過對DMC尺度模型參數(shù)的校正,其預(yù)測精度總體上有所提高,但在部分樣地的預(yù)測誤差不降反升。本文中的可燃物含水率野外觀測均在白天進行,結(jié)果也多獲取于可燃物的失水過程,相應(yīng)結(jié)論是否同樣適用于夜間處于吸水過程中的可燃物仍待研究。未來需要對更多森林類型下的細(xì)小可燃物和半腐殖質(zhì)可燃物進行長期的含水率動態(tài)研究,以促進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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：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ＦＦＭＣ和整時ＦＦＭＣ預(yù)測得逡逑到的細(xì)小可燃物含水率多數(shù)仍是偏低的，但兩模型預(yù)測值之間的差異不再顯著（Ｐ＞0．0５）逡逑（表４－３）。在總體趨勢上，逐時ＦＦＭＣ的預(yù)測效果比干燥天氣條件下明顯更好，散點趨勢逡逑更穩(wěn)定，偏離ｙ＝ｘ直線的異常點較少，而整時ＦＦＭＣ散點中偏離ｙ＝ｘ直線較遠(yuǎn)的異常點比逡逑較多。在不同樣地之間，逐時ＦＦＭＣ和整時ＦＦＭＣ在樟子松人工林樣地的預(yù)測效果最好，逡逑散點在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，在濕潤天氣條件下的樟子松人工林樣地，逐時ＦＦＭＣ和整時ＦＦＭＣ的逡逑預(yù)測效果比另外兩個樣地更好。整時ＦＦＭＣ在８：００的預(yù)測較好，僅最大觀測值對應(yīng)的散點逡逑偏離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，對于濕潤天氣條件下的興安落葉松人工林樣地，逐時ＦＦＭＣ和整時逡逑ＦＦＭＣ的預(yù)測值偏低，當(dāng)觀測值大于１００％時，低估的情況尤為明顯，并且隨觀測值的增大逡逑偏差有增大的趨勢。當(dāng)預(yù)測誤差最大時，觀測值可達整時ＦＦＭＣ預(yù)測值的２？３倍。由表４－逡逑４可知，逐時ＦＦＭＣ的預(yù)測誤差平均值均小于整時ＦＦＭＣ，兩模型預(yù)測誤差平均值之間相差逡逑并不懸殊，均在１４：００的預(yù)測精度最高，逐時ＦＦＭＣ的ＲＭＳＥ和ＭＡＥ分別為２４．９％和逡逑２２．７％；整時邋ＦＦＭＣ邋的邋ＲＭＳＥ邋和邋ＭＡＥ邋分別為邋

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2724249