基于网格化的越西县雷击森林火险区划.pdf

基于网格化的越西县雷击森林火险区划谢东志（越西县气象局，四川 越西 616650）摘要:为了更好地了解越西县雷击森林火险分布特点,针对性地预防雷击森林起火，降低森林草原火险风险。文章采用越西县气象局20052020年的逐日雷电定位仪数据资料，分别选取雷击点密度、地闪强度、高程以及森林植被覆盖度4个指标，通过AHP方法构建越西县雷级森林火险指数，并使用ArcGIS软件对其进行区划。结果表明，越西县总体的雷击森林火险等级较高,低风险区域主要分布在新民镇这些森林植被覆盖较少的地区,高雷击森林火险区主要在县城南部。关键词：森林火险；雷电；GIS区划；越西县中图分类号：S762.3+1文献标识码：BGrid-Based Forest Fire Risk Zoning for LightningStrikes in Yuexi CountyXIE Dongzhi(Yuexi County Meteorological Bureau,Yuexi 616650,Sichuan Province,China)Abstract:In order to better understand the distribution characteristics of lightning forest firedanger in Yuexi County,prevent lightning forest fire and reduce forest and grassland fire risk,thispaper uses the daily lightning locator data of Yuexi County Meteorological Bureau from 2005 to2020,selects four indexes,lightning point density,ground lightning intensity,elevation and forestvegetation coverage,constructs the lightning forest fire danger index in Yuexi County by AHPmethod,and uses ArcGIS software to divide it.The results show that the overall lightning fire riskrating of Yuexi County is high,the low risk areas are mainly distributed in Xinmin Town,whichhas less forest vegetation coverage,and the high lightning fire risk areas are mainly in the south ofthe county.Key words:forest fire danger;lightning;GIS regionalization;Yuexi County森林火灾是一种突发性强,破坏性大,而且处置救助较为困难的自然灾害。凉山州位于四川省南部，全州森林覆盖率达到47.12%，主要植被是云南松和华山松，油脂较大，容易造成大片的森林火灾,凉山州的干湿季分明,特别在10月到翌年的5月为凉山州大部地区的干季,气温较高,降水稀少,风速也较大,这更增加了森林火险。2019年凉山州木里县3.30森林火灾造成31名消防指战员和官兵失去宝贵的生命，过火面积超过20 hm2，最终确定起火原因是雷击起火造成的。据凉山州应急管理局相关数据表明，凉山州2020年发生森林火险14起，其中，因雷击引发的2起，占比14.3%，2021年发生森林火险9起，因雷击引起的有3起，占比33.3%，呈现上升的趋势，给人民生命财产安全带来较大的损失。国内对雷击森林火险研究的主要研究区域集中在黑龙江省的大兴安岭地区，主要研究雷击森林火险的发生条件和分布规律1-5。没有专门针对凉山州进行雷击森林火险的风险区划，此外，针对凉山州的森林火险研究也往往局限在森林火险发生的事故分析和对策建议6-7。文章以凉山州越西县为主要研究区域，通收稿日期：2022-10-09作者简介：谢东志（1990-），男，四川省德昌人,副研级高级工程师.森林保护文章编号：1006-6993（2023）01-0045-04第46卷第1期内蒙古林业调查设计vol.46.No.12023年1月Inner Mongolia Forestry Investigation and DesignJanuary.2023DOI:10.13387/ki.nmld.2023.01.017过综合分析越西县的雷电定位和地形、植被等数据，划分雷击森林火险风险区划，以期为今后凉山州的森林草原防灭火提供科学依据。1资料和方法1.1 研究区域和资料来源越西县位于凉山州北部，属亚热带气候，年平均气温13.4，年均降水量1 115.3 mm，年均相对湿度为76%，日照时数1 663 h。越西县森林覆盖率为41.54%，植被综合覆盖度为86.24%，主要植被为云南松和华山松。文章采用越西县气象局提供的20052020年雷电定位仪数据，包括闪电位置及强度；雷暴日数来源于越西县19782013年数据；越西县的高程和植被覆盖度数据，来自地理空间数据云官网，空间分辨率为30 m30 m。1.2 研究方法1.2.1 网格化将雷击数据以及地闪强度、森林植被覆盖度和高程数据通过ArcGIS软件网格化，划分为3 km3 km的网格，统计各网格内的雷击点密度、地闪强度、平均海拔高度以及森林覆盖度，再将数据进行归一化处理，解决量纲不同的问题。1.2.2 层次分析法层次分析法主要是指将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法，其核心是利用19的整数和其倒数值作为建立构造判断矩阵，两两要素相互比较，再使用和积法算出权重系数。1.2.3 空间区划结合越西县地理气候以及森林覆盖度等，综合选取雷击点密度、地闪强度、平均海拔、平均森林覆盖度4个指标作为越西县雷击森林火险风险指数主要依据，然后使用ArcGIS软件的空间分析模块，结合层次分析法确定的权重系数，进行空间区划得到越西县雷击森林火险风险的地理区划图。2结果与分析2.1 越西县气象条件根据前人研究8，越西县气候也符合干湿季分布特点,从10月起到翌年4月,越西县降水量较少,只占全年总降水量的18.5%,而同期相对湿度也很小,风速也是各月中较大的。具体来看，每年的23月，为全年中平均相对湿度最小，降水量也不大，风速相对较大的时段，应重点加强防范森林火险。而且此时段也处于越西县干季和雨季交替的时段，对流活动旺盛，雷电频繁，加上不利的气象条件，特别容易造成雷击森林火险。详见表1。表1越西县主要气象要素表越西1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月温度/4.06.210.114.017.119.221.220.717.613.89.75.4相对湿度/%676464687379818182807572风速/(m/s)1.51.92.01.71.41.00.90.90.91.01.21.2降水量/mm5.68.227.360.4129.7207.2206.0198.5164.277.322.05.62.2 越西县雷电分布情况越西县雷电分布特点具有一定的周期性，越西县累年年均雷暴日数为 71 d，年雷暴日数最多为2015年达到了93 d，2009年和2012年是雷暴日数最少的年份，为50 d，参见图1。雷电活动最为频繁的月份出现在7月，此时正值盛夏，对流发展旺盛，特别容易发生雷电活动，平均月出现雷电次数474次；出现最少的为1月，温度较低，对流活动弱，雷电活动较少，月平均雷电次数仅3次。从每年3月份开始，雷电活动开始频繁，基本成倍数增长，36月雷电活动达到了一波小峰值，参见图2。越西县的雷电活动主要集中出现在傍晚到上半夜，从下午 14时到凌晨2时是雷电活动最多的时候，占全部雷电次数的94.9%，越西发生闪电次数最多的时间是21时，据统计有 12 610 次，占全部雷电次数的 13.98%，而此时高空温度开始下降，容易造成云中粒子的碰撞，形成闪电，同时也是最容易发生森林火险的时段。而早上的11时是雷电活动最弱的时候，仅有29次，参见图3。图1越西县2005-2020年雷暴日数分布图内蒙古林业调查设计2022年46图2越西县雷击闪电月际分布图图3越西县雷电发生时间分布越西县的地闪强度较强，60%的百分位数地闪强度能达到11.8 kA，95%的百分位数地闪强度值可以达到49 kA，说明越西县的地闪强度值较大，如果遇到地面有可燃物，并且在不利的气象条件下，特别容易造成雷击起火。表2越西县地闪强度百分位分布表地闪百分位数/%60809095地闪强度/kA11.824.037.249.02.3 越西县雷击森林火险指数和区划根据越西县雷电分布活动和特点，选取雷击点密度（LV）和地闪强度（D）以及地形高程（H）和森林植被覆盖度（FLV）4个要素作为指标计算越西县雷击森林火险指数（LI），其中,雷击点密度和地闪强度可以表征雷电地闪的强度，雷击点密度越大，地闪强度越强，越容易造成雷击森林火险；而地形高程也是重要元素，因为根据雷电活动特点，高度越高，雷击概率越大；森林植被覆盖度是表示一个地区的植被覆盖情况，也在一定程度上反映林下可燃物的程度，森林植被覆盖度越高，也相应地越容易引起火灾。通过层次分析法（AHP）计算4个要素的相关权重系数，详见表3。表3雷击森林火险权重系数影响因子权重系数LV0.49D0.29H0.04FLV0.18雷击森林火险指数由下式得出：LI=0.49LV+0.29D+0.04H+0.18FLV2.3.1 越西县雷击点密度分布从图4 可以看出，越西县南部地区书古、依洛地坝以及普雄等一带为越西县雷击较为频繁的地区，中部以及北部为雷击一般频繁的地区，只有在北部保安藏族乡以及东部边缘很少部分是雷击较少的地区。图4越西雷击点密度图2.3.2 越西县雷电地闪强度分布图图5表明，越西县地闪强度高风险区主要位于中部偏南的普雄、马拖以及书古、大花、南箐、依洛地坝等乡镇，其余大部主要是地闪强度中等风险区，而地闪强度低风险区分布和图4中的雷击点密度低风险区基本一致。图5越西县地闪强度分布图谢东志：基于网格化的越西县雷击森林火险区划472.3.3 越西县森林植被覆盖度分布森林植被覆盖度随着时间以及季节稍有不同，为了更具有代表性，故选取2019年3月的数据。从图6中可以看到，越西县森林植被覆盖度较高的地区主要是在北部的保安藏族乡以及乃托镇等，还包括西部高海拔山地地区，而在中部城镇人口聚集区如越城镇、大花镇以及中所镇的森林植被覆盖度较低，南部的竹阿觉镇和普雄镇等地区森林植被覆盖度也较低，最低在新民镇及其周围。图6越西县森林植被覆盖度2.3.4 越西县雷击森林火险风险区划采用自然断点法，使用ArcGIS软件对越西县的雷击森林火险指数（LI）进行综合区划，越西县大部分地区都属于雷击森林火险等级中风险地区。从图7中可以看出，越西县的南部普雄镇、书古镇、依洛地坝镇、竹阿觉镇以及申果庄乡是雷击森林火险的高风险区，而县北部的保安藏族乡、梅花镇和板桥、乃托等乡镇以及中部的越城、尔觉、中所、南箐等乡镇大部和县东部的拉吉乡为雷击森林火险中风险区，只有新民镇及其周边为雷击森林火险低风险区。3结论（1）越西县总体雷击森林火险较高，根据雷电活动特点，每年10月到翌年4月是重点加强管控的时段，其中又以23月需加强雷击森林火灾的防范；雷击森林火险高发时段在每天的下午14时到凌晨2时，每日的21时如有雷电活动则需重点关注普雄、依洛地坝、申果庄等森林植被较多的地区。图7越西县雷击森林火险风险区划图（2）基于越西县雷击森林火险风险区划，对于雷击森林火险较高的地区，除了加强人为用火引起的森林火灾管控以外，还需在每年的干季重点做好雷击森林防灭火工作，组织人员减少林区可燃物，或者在高温、大风天气对林区周围进行人工增湿，降低森林火险趋势，减轻雷击森林火险发生概率。（3）鉴于越西县整体雷击森林火险为中风险及以上，越西县气象部门应当加强对雷电活动的监测和预警，在遇到天气过程发展时，及时发布雷电预警，通过闪电定位仪和乡镇联动，主动降低雷击森林火灾的发生。参考文献：1 于成龙,刘丹,杜春英,等.大兴安岭地区雷击火发生的雷电条件分析J.西北农林科技大学学报,2010,38(11):64-70.2 田晓瑞,舒立福,赵凤君,等.大兴安岭雷击火发生条件分析J.林业科学,2012,48(7):98-103.3 周长明,齐海超,魏帅,等.基于GIS与AHP的黑龙江大兴安岭森林雷击火危险性划分 J.黑龙江气象,2021,38(3):33-35.4 杨淑香,包兴华,吴宏伟,等.雷击火起火原因及预测预报研究综述J.森林防火,2020(4):28-31.5 杨淑香,包兴华,吴宏伟,等.雷击火起火原因及预测预报研究综述J.森林防火,2020(4):28-31.6 郭亚娇,廖志颖,殷继艳.四川凉山州森林火灾发生原因及防火体系建设J.今日消防,2019,4(11):54-56.7 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