不同恢复程度的长白山风灾区地下火阴燃特征和发生概率模拟.pdf

doi：10.11707/j.1001-7488.LYKX20220648不同恢复程度的长白山风灾区地下火阴燃特征和发生概率模拟*尹赛男单延龙陈响曹丽丽于渤张美玉（北华大学林学院北华大学森林草原防灭火科技创新中心吉林 132013）摘要：【目的】基于室内模拟点烧试验分析长白山风灾区地下火阴燃特征并建立发生概率预测模型，为该地区地下火防控提供理论依据。【方法】以长白山风灾区不同恢复程度（恢复区、半恢复区、未恢复区）的地下可燃物为研究对象，设置不同地下可燃物含水率梯度（0%、5%、10%、15%），通过室内模拟点烧试验，分析不同恢复程度的地下火阴燃温度和蔓延速率变化特征；采用双因素分析方法，确定不同恢复程度和含水率对地下火阴燃峰值温度和蔓延速率的影响；使用含水率和深度 2 个因子，基于 Logistic 回归模型建立风灾区地下火阴燃发生概率预测模型。【结果】长白山风灾区恢复区和未恢复区地下火阴燃的极限含水率为 10%，半恢复区地下火阴燃的极限含水率为 15%。不同恢复程度的地下火阴燃温度较低，自我维持燃烧的时间随可燃物含水率升高而增加，高含水率条件下的熄灭时间最短；地下火阴燃蔓延速率缓慢，最快仅为 3.25 cmh1。恢复程度和含水率交互作用对地下火阴燃峰值温度的影响存在显著差异，含水率 0%和 5%条件下不同恢复程度的峰值温度之间存在显著差异，恢复区不同含水率之间的峰值温度存在显著差异；地下火阴燃的蔓延速率受恢复程度和含水率影响，二者交互作用对蔓延速率的影响不存在显著差异。地下火阴燃发生概率预测模型拟合效果较好，预测精度高（P0.01，AUC=0.917）。【结论】长白山风灾区恢复区和半恢复区的地下火阴燃温度较高，最高温度分别为 640.57 和 602.02，未恢复区的地下火阴燃蔓延速率最快（3.25 cmh1），基于 Logistic 回归建立的地下火发生概率预测模型具有较高预测精度。关键词：长白山风灾区；地下火；燃烧特征；发生预测；Logistic 回归中图分类号：S762.2文献标识码：A文章编号：10017488(2023)09011710Simulation of the Smoldering Characteristics and Occurrence Probability of Sub-Surface Fires inthe Typhoon-Caused Disaster Areas of Changbaishan Mountain with Different Recovery DegreesYin SainanShan YanlongChen XiangCao LiliYu BoZhang Meiyu（Forestry College of Beihua UniversityBeihua University Science and Technology Innovation Center of Wildland Fire Prevention and ControlJilin 132013）Abstract：【Objective】Based on indoor simulation of ignition,the characteristics of smoldering of sub-surface fires in wind-caused disaster area of Changbaishan Mountain were mastered,and a probability model was established to provide a theoreticalbasis for the prevention and control of sub-surface fires in this area.【Method】The sub-surface fuel in the Changbai Mountainwind disaster area with different recovery degrees(recovery area,semi recovery area and non restored area)was used as theresearch object,and different moisture content gradients (0%,5%,10%and 15%)of sub-surface fuel were set up.Throughunderground fire simulation ignition experiments,the characteristics of smoldering temperature and spreading rate of sub-surfacefires with different recovery degrees were mastered.A two-factor analysis method was used to determine the influence of differentrecovery degrees and moisture contents on the smoldering peak temperature and spread rate of sub-surface fires.A probabilityprediction model of smoldering of sub-surface fires in wind disaster area was established based on logistic regression model byusing two factors of moisture content and depth.【Result】The limit moisture content of smoldering of sub-surface fires in therecovery area and non restored area from wind disaster in Changbai Mountain was 10%,and the limit moisture content ofsmoldering of sub-surface fires in the semi recovery area was 15%.The smoldering temperature of sub-surface fires with differentrecovery degrees was lower,and the self-sustaining combustion time increased with the increase of moisture content of fuel,and 收稿日期：20220914；修回日期：20230301。基金项目：吉林省科学技术厅项目（20220203189SF）；国家自然科学基金项目（31971669，32271881）；北华大学大学生创新创业训练计划项目（202210201152）；北华大学研究生创新计划项目（2023-011）。*单延龙为通讯作者。第 59 卷 第 9 期林业科学 Vol.59，No.92 0 2 3 年 9 月SCIENTIA SILVAE SINICAESept.，2 0 2 3the extinction time was the shortest under the condition of high moisture content.The smoldering spread rate of sub-surface fireswas slow,with the fastest being only 3.25 cmh1.The interaction of different recovery degrees and moisture contents on thesmoldering peak temperature of sub-surface fires was significantly different,among which there was a significant difference in thepeak temperatures of different recovery degrees between the conditions of 0%and 5%moisture content,and there was a significantdifference in the peak temperatures of different moisture contents among the differently restored area.The spread rate ofsmoldering of sub-surface fires was affected by the recovery degree and moisture content respectively,but there was no significantdifference in the impact of their interaction on the spread rate.The established prediction model of smoldering probability of sub-surface fires had good fitting effect and high prediction accuracy (P0.01，AUC=0.917).【Conclusion】The smolderingtemperature of sub-surface fires in the recovery area and the semi recovery area of Changbai Mountain wind disaster area isrelatively high,with the highest temperature of 640.57 and 602.02,respectively.The smoldering spread rate of sub-surfacefires in the nonrestored area is the fastest（3.25 cmh1）.The probability prediction model of sub-surface fires based on logisticregression has high prediction accuracy.Key words：Changbai Mountain wind disaster area；sub-surface fire；combustion characteristics；occurrence prediction；Logisticregression 森林是陆地生态系统的主体，具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、改良土壤、减少污染等多种功能，在改善生态环境、保护生物多样性和维持全球碳平衡方面发挥着重要作用（孙龙等，2021）。林火是森林生态系统碳收支平衡的重要干扰因子，与森林生态系统的植被类型、结构、地表腐殖质层和土壤理化性质等密切相关（Yang et al.，2018）。森林火灾可分为地表火、地下火和树冠火，其中地表火和树冠火燃烧属于明火，易于发现和观察，已有大量研究；地下火燃烧属于缓慢、低温、无焰的阴燃现象，具有极强隐蔽性，在监测和扑救中很容易被忽视，相关研究较少（Rein et al.，2008；黄鑫炎等，2021）。地下火阴燃是森林火灾中的一种极端火行为，主要发生在热带雨林、温带以及寒带的森林腐殖质或泥炭土层中（Huanget al.，2015；张吉利等，2018）。极端野火会减缓植被自然更新（Wang et al.，2021），地下火一旦发生可能在几周甚至几个月内缓慢燃烧蔓延（Huang et al.，2015），期间不仅会毁坏植物根系、破坏土壤结构、影响地下水位（Rein et al.，2008；Schulte et al.，2019），还会释放出大量温室气体和有毒有害气体（Turetsky et al.，2011；Hadden et al.，2013；Sutheimer et al.，2021），严重影响着生态环境和社会经济。1997 年东南亚发生的大面积泥炭火阴燃，造成该区域极端雾霾事件，使人们真正认识到地下火阴燃给环 境 和 经 济 带 来 的 严 重 威 胁（Page et al.，2002；Cancellieri et al.，2012），近年来受人为活动影响增强以及全球气候变暖加速，环境条件越来越利于林火发生，地 下 火 的 发 生 频 率、规 模 和 危 害 程 度 显 著 提 高（Kohlenberg et al.，2018；Park et al.，2020；Scholten et al.，2021），对地下火阴燃的研究也逐渐受到关注。目前，基于小尺度模拟点烧试验是研究地下火阴燃的主要方法，近年来一些学者在地下火阴燃的化学反应过程、燃烧特征、气体排放以及含水率、粒径、无机物含量对阴燃的影响等方面进行了大量探索（Chen et al.，2015；Prat-Guitart et al.，2016；Wakhid et al.，2017；Hu etal.，2018；何诚等，2020；高萌等，2020；赵志新等，2020；唐抒圆等，2022；Marcotte et al.，2022），提出使用特殊材料制造防火隔离带、冷却灭火、泡沫水剂等扑救地下火的方法（Ramadhan et al.，2017；Mygalenko et al.，2018；Ratnasari et al.，2018），而对地下火的预测预报只能通过地下水位和干旱指数等间接因素来实现（Reardon et al.，2011）。泥炭地阴燃研究是较多学者关注的重点，但地下的腐殖质或泥炭层存在很大空间异质性，实险室使用商业泥炭进行阴燃试验，虽然可反映出阴燃的基本原理（Reardon et al.，2007），但很难适用于所有条件的地下火燃烧，尤其是森林腐殖质层地下火；森林腐殖质层地下火由于多伴随地表火发生，相关记录不多，导致研究也较少（张吉利等，2018）。可见，当前对区域范围内地下火燃烧特征和发生预测的研究还较薄弱，仍需开展大量试验进行探索。1986 年，长白山自然保护区受强台风破坏，大量原始林被摧毁，形成了大面积风灾区，森林更新、群落结构、物种多样性等受到严重影响，经过 30 多年的恢复，目前风灾区只有小部分恢复较好，且由于多年没有人为干扰，地表和地下积累大量被风掘起带有树根的腐朽倒木和倒木堆，有些地方地下还形成较厚的草根盘结层（赵晓飞等，2004），森林火灾发生风险极高，同时也为地下火发生埋下了隐患。鉴于此，本研究基118林业科学59 卷 于室内模拟点烧试验分析长白山风灾区不同恢复程度的地下火阴燃温度和蔓延速率变化特征，不同恢复程度和含水率对地下火阴燃峰值温度和蔓延速率的影响，并建立地下火发生概率预测模型，以期为进一步研究森林腐殖质层地下火和该地区地下火防控提供更多参考和理论依据。1研究区概况与研究方法 1.1研究区概况长白山自然保护区位于我国吉林省东南部，是北半球北部最具代表性的温带森林，涵盖从温带到极地大部分景观和生物类型，在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护等方面发挥着积极作用（张晓 红 等，2019；张 园 等，2020）。该 区 年 最 低 气 温44.0，年 最 高 气 温 33.2，年 降 水 量 817.01 332.6 mm。长白山风灾区位于自然保护区西部和南部，415240420110N，12753371280200E，其成因为 1986 年 8 月 28 日晚由朝鲜半岛登陆的 15号台风袭击了长白山自然保护区西、南两坡海拔 1 1002 000 m 的原始森林，跨越阔叶红松（Pinus koraiensis）林带、云（Picea asperata）冷杉（Abies fabri）林带和岳桦（Betula ermanii）林带，造成大面积森林被摧毁，风灾面积达 11 386 hm2。经过 30 多年的更替演化，风灾区自然环境和生物多样性也发生了变化，目前以未恢复区面积最大，形成主要以小叶樟（Deyeuxia langsdorffii）为主的草甸；恢复区主要集中在低海拔地区，植被类型为针阔混交林；同时还存在未完全恢复的半恢复区，植 被 类 型 为 针 叶 林（牛 丽 君 等，2013；王 慧 赟 等，2019）。1.2地下可燃物采集2020 年秋季防火期进行野外调查，在长白山风灾区选择未恢复区（以小叶樟为主的草甸，地下可燃物由草根和少量草甸土组成，厚度 15 cm）、半恢复区（草本植物和森林交织，地下可燃物由草根和腐殖质组成，厚度 28 cm）、恢复区（完成更新的幼龄林，地下可燃物由腐殖质组成，厚度 17 cm）为试验地。每块试验地随机选取 30 m20 m 试验样地，调查并记录样地基本情况。在样地对角线处分别设置 3 个 50 cm50 cm 小样方，除掉地表枯枝落叶，挖掘小样方内所有地下可燃物带回实险室。1.3地下可燃物处理采集的部分可燃物装入档案袋置于鼓风干燥箱中，105 连续烘干 48 h 使可燃物趋于绝干；剩余可燃物置于阴凉通风处自然风干，每隔 6 h 使用快速水分测定仪测量其含水率，直至达设定含水率为止。将不同含水率的可燃物分别置于塑封袋中密封，用于模拟点烧试验。试验前，使用快速水分测定仪再次测量3 次可燃物含水率，平均值作为可燃物实际含水率。在不同恢复程度下，从可燃物含水率 0%开始进行模拟点烧试验。为减小试验误差，将含水率梯度间隔设为 5%，直至地下火不能自我维持燃烧。研究发现，当可燃物温度达 300 时会发生明显阴燃现象并热解产生碳（黄鑫炎等，2021；Lin et al.，2021），故本研究认为当阴燃峰值温度小于 300 时不能发生地下火阴燃。根据点烧试验结果，共进行 0%、5%、10%、15%4 种含水率梯度点烧试验。1.4地下火模拟点烧试验使用自行组装的地下火温度采集系统进行模拟点烧。为使点烧试验更接近于实际地下火燃烧过程，试验装置设置为顶部开口的阴燃反应炉，同时为降低燃烧过程中的热量损失，阴燃反应炉使用具有保温隔热效果的陶瓷铝硅酸纤维材料制作；在阴燃反应炉侧面插入 K 型热电偶，通过数据采集模块和补偿导线将热电偶与笔记本电脑连接；由于地下火燃烧是一个十分缓慢的过程，为更加精准掌握地下火燃烧过程，同时考虑试验装置自身性质，每隔 3 cm 插入 1 根热电偶（林少润等，2021）。以远红外加热板作为火源，引燃地下火可燃物，使用前加热至 500 后放置在阴燃反应炉上，并采用控温表控制温度保持恒定，加热 2 h 后撤掉加热板。数据采集模块将 K 型热电偶采集的温度变化数据传入笔记本电脑，用于试验数据分析，采集频率 10 s 一次。模拟点烧试验装置示意见图 1。地下火阴燃过程复杂，通过氧化反应释放热量维持燃烧（Pastor et al.，2018）。本研究根据温度变化将整个阴燃过程划分为 4 个阶段：远红外加热板作为火源引燃 2 h，开始的 2 h 为引燃阶段；撤掉外部火源后，地下火仍可阴燃数小时，表明已开始自我维持燃烧（Huang et al.，2017），撤掉火源后至最后一根热电偶温度开始下降的过程视为地下火自我维持燃烧阶段；当地下火燃烧温度降至 80 以下时，阴燃不再可能复燃（Ramadhan et al.，2017），从最后一根热电偶温度下降至阴燃温度 80 的过程视为地下火熄灭过程；阴燃温度小于 80 至室温，表明地下火完全熄灭。1.5统计分析基于地下火温度采集系统监测数据，使用 Origin软件绘制地下火燃烧温度和蔓延速率（每根热电偶的深度除以该深度地下火燃烧达最高温度的时间）变化图。采用 SPSS 软件的方差分析方法分析不同恢复程第 9 期尹赛男等：不同恢复程度的长白山风灾区地下火阴燃特征和发生概率模拟119 度和含水率对地下火燃烧特征的影响；若存在交互作用则进行简单效应分析，显著水平 P0.05；多重比较（LSD）结果用箱式图表示，箱体为数据的 15%75%，上下延长线为极值，箱体内横线为均值，每个箱体上若存在任意相同的小写字母表明差异不显著。Logistic 回归模型是预测研究地下火的重要方法（张吉利等，2018），本研究使用其预测长白山风灾区地下火发生概率。Logistic 回归模型因变量取值是不连续的，可以是二项或多项分类，其自变量既可是连续变量，也可是分类变量。在不同恢复程度下，不同深度的地下火阴燃峰值温度大于 300 视为阴燃发生概率为 1，反之发生概率为 0。Logistic 回归模型拟合使用 SPSS 软件完成。设地下火发生概率为 P，则有：ln(P1P)=0+1x1+2x2+nxn。（1）0 xnn式中：为常量；自变量为筛选出的驱动因子；为各自变量系数。在林火发生概率预测研究中，受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线被广泛用于预测模型精度评价和模型阈值确定。ROC 曲线下面积 AUC（area under the curve）用来反映预测模型的准确性，其取值范围在 0.51 之间，AUC 越大，模型敏感度和特异性越好，拟合精度越高。2结果与分析 2.1不同恢复程度地下火阴燃过程由图 2ac 可知，恢复区（1.42%时 7.67 h，5.19%时 12.04 h）、未恢复区（0.75%时2.62 h，5.31%时3.27 h）、半恢复区（0.59%时 8.43 h，4.79%时 8.84 h，11.40%时9.05 h）的自我维持燃烧时间均随含水率升高而增加；恢复区（1.42%时 5.74 h，5.19%时 4.67 h）和未恢复区（0.75%时 3.97 h，5.31%时 2.97 h）熄灭过程用时与自我维持燃烧过程相反，随含水率升高而降低；虽然半恢复区含水率 4.79%时熄灭用时 7.74 h 高于含水率0.59%时的 5.99 h，但是含水率 11.40%时熄灭用时依然最短（4.58 h）。不同恢复程度的地下火阴燃过程中，恢复区含水率 1.42%和 6.19%时均可完成整个燃烧过程，其中含水率 1.42%时的燃烧温度最高达 640.57；当含水率为 9.16%时，撤掉火源后阴燃只能在深度36 cm 维持燃烧，且燃烧温度较低，之后燃烧温度逐渐下降直至熄灭。未恢复区含水率 0.75%时可完成整个燃烧过程，但燃烧温度随深度增加逐渐降低，深度 15 cm 处 燃 烧 最 高 温 度 仅 为 365.58；含 水 率5.31%时，撤掉火源后地下火只能燃烧至 12 cm 处；含水率 11.20%时，撤掉火源后地下火只维持 1.71 h 便逐渐熄灭。半恢复区含水率 0.59%、4.79%、11.40%时均能完成整个燃烧过程，其中含水率 4.79%时燃烧温度最高，达 602.02；含水率 16.13%时，撤掉火源地下火阴燃蔓延至9 cm 处后燃烧温度逐渐下降直至完全熄灭。由图 3 可知，不同恢复程度的地下火阴燃蔓延速率均较为缓慢，其中恢复区和半恢复区的蔓延速率相对更慢。恢复区含水率 1.42%时深度 15 cm 处的蔓延速率最快，也仅为 1.55 cmh1，含水率 5.19%时 3 cm处的蔓延速率最慢，每小时仅蔓延 0.86 cm；半恢复区地下火蔓延速率更加缓慢，最快仅为 1.48 cmh1，且在 数据采集模块Data acquisition module实验室虚拟仪器工程平台Laboratory virtual instrumentengineering workbench(LabVIEW)K 型热电偶K-type thermocoupleK 型热电偶K-type thermocouple远红外加热板Far infrared heating plate控温表Temperature control meter3 cm20 cm50010 cm10 cm10 cm补偿导线Compensating conductor图 1地下火模拟点烧试验装置Fig.1Sub-surface fire simulation ignition experimental device120林业科学59 卷 不同含水率和深度条件下相差不大。未恢复区的地下火蔓延速率在不同含水率下随深度增加而加快，含水率 0.75%时深度 15 cm 处的蔓延速率最快，可达3.25 cmh1。2.2影响地下火阴燃的因素不同恢复程度和含水率对地下火阴燃峰值温度和蔓延速率影响的对比分析结果显示，2 个条件交互作用对峰值温度的影响存在显著差异，其中含水率0%（F=14.60，P0.01）和 5%（F=4.30，P=0.022）时，不同恢复程度的地下火阴燃峰值温度之间存在显著差异，而含水率 10%（F=3.24，P=0.053）条件下则不存在差异；恢复区（F=14.25，P0.01）不同含水率地下火阴燃峰值温度之间存在显著差异，未恢复区（F=1.31，P=0.283）和半恢复区（F=2.34，P0.113）则不存在差异。含水率（F=5.00，P=0.014）和恢复程度（F=8.49，P=0.001）对地下火阴燃蔓延速率的影响存在显著差异，但二者交互作用对蔓延速率不存在影响。由图 4 可知，含水率 0%和 5%条件下，不同恢复程度的地下火阴燃峰值温度相差较大。含水率 0%时，恢复区的峰值温度远高于半恢复区和未恢复区，与其均存在显著差异；恢复区和半恢复区的峰值温度相近。含水率 5%时，半恢复区的峰值温度最高，其次是恢复 0481216200100200300温度 Temperature/400500600700abc01002003004005006000100200300400500MC=1.42%036912MC=9.16%0510时间 Time/h1520MC=5.19%02468100100200300温度 Temperature/40050001002003004005000100200300400500MC=0.75%02468MC=11.20%036时间 Time/h912MC=5.31%3 cm6 cm9 cm12 cm15 cm036912151803691215180100200300温度 Temperature/4005000100200300400500600700048时间 Time/h121620MC=0.59%MC=4.79%0100200300温度 Temperature/400600500010020030040050003691215182124MC=11.40%MC=16.13%图 2恢复区（a）、未恢复区（b）、半恢复区（c）地下火阴燃温度变化过程Fig.2Temperature change process of smoldering of sub-surface fire in recovery(a),nonrestored(b),and semi recovery(c)area：引燃 Igniting；：自我维持燃烧 Self sustaining combustion；：熄灭过程 Extinction process；：完全熄灭 Completely extinguished.第 9 期尹赛男等：不同恢复程度的长白山风灾区地下火阴燃特征和发生概率模拟121 区，未恢复区最低。恢复区不同含水率峰值温度随含水率增加而降低，且 3 种含水率条件之间均存在显著差异。含水 0%和 10%时蔓延速率较快，且二者不存在显著差异；未恢复区蔓延速率最快，远高于半恢复区和恢复区，与其均存在显著差异。2.3地下火阴燃发生概率预测基于 Logistic 回归模型，根据风灾区地下可燃物含水率（x1）和深度（x2）建立地下火阴燃发生概率预测模型（表 1），结果表明，2 个变量均通过显著性检验（P0.05），模型拟合效果较好（P0.01），且含水率和深度均与地下火发生概率（P）呈负相关关系（表 1）。回归方程如下：P=11+e(8.930.37x10.42x2)。根据地下火阴燃发生概率模型预测地下火发生概率，绘制 ROC 曲线，曲线下面积 AUC 为 0.917，说明模型预测精度高（图 5）。1.00.80.60.40.2000.20.41特异性 1Sensitivity敏感性 Sensitivity0.60.81.0图 5地下火阴燃发生概率预测模型的 ROC 曲线Fig.5ROC curve of sub-surface fire smoldering probabilityprediction model 根据优势比结果可知，长白山风灾区地下可燃物深度（1.524）对地下火发生概率的影响略大于含水率 深度 Depth/cm01.421.071.261.331.291.551.311.832.202.543.250.981.401.481.361.440.861.091.051.251.381.361.361.351.451.360.861.071.051.081.071.291.492.002.280.881.081.151.621.420.900.901.115.199.160.755.31含水率 Moisture content(%)11.210.594.7911.4116.1336912151803691215180369121518图 3不同恢复程度的地下火阴燃蔓延速率变化特征Fig.3Change characteristics of smoldering spread rate of sub-surface fire with different recovery degrees：恢复区 Recovery area；：未恢复区 Nonrestored area；：半恢复区 Semi recovery area.NrRSrNrRSrNrRSr峰值温度 Peak temperature/恢复程度 Recovery degree恢复程度Recovery degree1.426.19含水率 Moisture content(%)9.161.426.19含水率Moisture content(%)9.16700600500400300峰值温度 Peak temperature/700600500400300蔓延速率 Spread rate/(cmh1)4321图 4不同含水率和恢复程度对地下火阴燃峰值温度和蔓延速率影响的对比分析Fig.4Comparative analysis of influence of different water contentsand recovery degrees on smoldering peak temperature and spread rateof sub-surface fireNr：未恢复区 Nonrestored area；R：恢复区 Recovery area；Sr：半恢复区 Semirecovery area.122林业科学59 卷（1.449）；在相同含水率下，深度每减少 3 cm，地下火发生概率增加 1.524 倍；在相同深度下，腐殖质含水率每降低 5%，地下火发生概率增加 1.449 倍（表 2）。表 2地下火阴燃发生概率 Logistic 回归的优势比Tab.2Odds ratio of logistic regression of sub-surface firesmoldering occurrence probability参数Independent variable系数Coefficient上限Upper bounds下限Lower bounds含水率Moisture content1.4491.0492.002深度Depth1.5241.0692.173 上 下 限 为 95%置 信 区 间。Upper and lower limit is 95%confidence interval 3讨论室内模拟点烧试验发现，不同恢复程度的地下火阴燃最高温度为 640.57，地下火阴燃是一个不完全燃烧过程（Rein et al.，2009），以往报道的燃烧峰值温度一般在 400700 之间（Huang et al.，2019；何诚等，2020），与本研究结果相符。长白山风灾区恢复区和未恢复区的地下火阴燃极限含水率为 10%，半恢复区为 15%。这是因为恢复区是近年来才完全恢复起来的中幼龄林，地下可燃物积累较少，未恢复区主要以草地为主，地下可燃物呈棕黄色且富含有机物质少；虽然极限含水均为 10%，但是恢复区阴燃温度和持续时间强于未恢复区。半恢复区是原始林未被完全摧毁且自然更新也未完全完成所形成的，地下可燃物是长时间积累富含有机物的腐殖质，在高含水率条件下更易发生地下火并缓慢蔓延（Xu et al.，2018）；而且受风灾影响，半恢复区林内形成很多林窗，地表植被逐渐被杂草取代，容易形成地表火，甚至是树冠火和地下火交织在一起发生的立体火场。虽然不同恢复程度的地下火阴燃在较高含水率条件下蔓延至近地表层（39 cm）后就自我熄灭，但是下层可燃物含水率高并不代表可以忽视地下火发生。地下火阴燃既可垂直方向蔓延也可水平方向蔓延（Huang et al.，2019；2015），虽然不能向下蔓延但有可能沿水平方向蔓延，且近地表层的地下可燃物受气候和环境影响含水率较低（Wilkinson et al.，2020），更利于地下火发生和蔓延；蔓延在近地表层的地下火更易转变为地表火，形成二次火场。当然这还需通过更多试验研究验证。恢复区、未恢复区、半恢复区地下火阴燃自我维持燃烧时间均随含水率升高而增加，而熄灭用时则为含水率高时所需时间较短。地下火阴燃的整个过程是靠自身释放热量维持的（Ohlemiller，1985），含水率较高时燃烧释放的热量首先是蒸发可燃物中的水分，剩余热量才用来完成燃烧（Reardon et al.，2007），故高含水率的燃烧时间长；而在自我维持燃烧过程中蒸发的水分会带走一部分热量（Possell et al.，2013），故高含水率时在熄灭过程中温度下降所需时间短一些。对比分析结果可知，在含水率较低的 0%和 5%条件下，不同恢复程度的峰值温度之间存在显著差异；而在较高含水率条件下，不同恢复程度的峰值温度之间不存在差异。正如上文所述，可燃物含水率高，燃烧释放的热量更多用于蒸发水分，而剩余热量不能支持可 燃 物 完 全 燃 烧（Frandsen et al.,1987;Rein et al.,2009），所以不同恢复程度的阴燃温度均较低且不存在差异；同时这也说明低含水率条件下阴燃的蔓延速率较快，因为不需要太多时间用于蒸发水分。值得注意的是，未恢复区的地下火阴燃温度虽低，但蔓延速率最快，这是由于未恢复区以草地为主，地下可燃物中存在较多草本根系且材质疏松（牛丽君等，2013），燃烧过程中可燃物的空隙大，氧气也较充足，可加快地下火蔓延速率（Huang et al.，2017）。地下火阴燃是个极复杂的过程，对小尺度模拟点烧试验来说，引入的影响因素越多，越难以定量分析阴燃特征（黄鑫炎等，2021），所以本研究在不同恢复程度下控制对阴燃特征影响最大的含水率变量。当然地下可燃物的密度、理化性质以及环境因素均可能影响地下火阴燃特征，这将是下一步研究重点。地下火隐蔽性强，相关发生频次、过火面积和持续时间等关键数据难以获得（张吉利等，2018），对地下火的发生预测较难，而基于历史火灾数据是预测林火发生的重要方法（苏漳