全 文 ：大兴安岭地区森林雷击火与闪电的关系*
雷小丽1,2 摇 周广胜1**摇 贾丙瑞1 摇 李摇 帅3
( 1中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093; 2中国科学院研究生院, 北京 100049; 3黑龙江省气
象科学研究所, 哈尔滨 150030)
摘摇 要摇 林火是森林生态系统的重要影响因子.随着全球气候变暖,林火,特别是雷击火有增
多的趋势.本文对我国东北大兴安岭地区 1966—2007 年的林火数据及相应的闪电和气象资
料进行分析.结果表明: 1966—2007 年,该地区雷击火的次数及其过火面积都呈显著增加趋
势.影响雷击火的气象条件与研究时间尺度有关,年尺度的雷击火与降水显著相关,相关系数
达-0. 489;月尺度的雷击火则与气温显著相关,相关系数为 0. 18. 雷击火与闪电的关系也与
时间尺度有关,年尺度的雷击火与闪电关系不明显,受降水影响较大;月尺度的雷击火与闪电
具有较好的相关性,且受降水的影响;日尺度的雷击火在降水量>5 mm时与闪电关系不明显,
但当降水量<5 mm时,雷击火与闪电次数呈正相关.据此,发展了基于闪电定位仪数据的火险
指数算法以及大兴安岭地区的森林雷击火预报模型.经 2005—2007 年雷击火验证,该模型的
预报准确率>80% .
关键词摇 大兴安岭摇 森林雷击火摇 闪电摇 雷击火预报摇 降水量
*气象公益性行业科研专项(GYHY200706021)资助.
**通讯作者. E鄄mail: gszhou@ ibcas. ac. cn
2011鄄10鄄11 收稿,2012鄄04鄄13 接受.
文章编号摇 1001-9332(2012)07-1743-08摇 中图分类号摇 S762. 1,S762. 2摇 文献标识码摇 A
Relationships of forest fire with lightning in Daxing爷 anling Mountains, Northeast China.
LEI Xiao鄄li1,2, ZHOU Guang鄄sheng1, JIA Bing鄄rui1, LI Shuai3 ( 1 State Key Laboratory of Vegeta鄄
tion and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093,
China; 2Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3Heilongjiang
Institute of Meteorological Sciences, Harbin 150030, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(7):
1743-1750.
Abstract: Forest fire is an important factor affecting forest ecosystem succession. Recently, forest
fire, especially forest lightning fire, shows an increasing trend under global warming. To study the
relationships of forest fire with lightning is essential to accurately predict the forest fire in time.
Daxing爷anling Mountains is a region with high frequency of forest lightning fire in China, and an
important experiment site to study the relationships of forest fire with lightning. Based on the forest
fire records and the corresponding lightning and meteorological observation data in the Mountains
from 1966 to 2007, this paper analyzed the relationships of forest fire with lightning in this region.
In the period of 1966-2007, both the lightning fire number and the fired forest area in this region
increased significantly. The meteorological factors affecting the forest lighting fire were related to
temporal scales. At yearly scale, the forest lightning fire was significantly correlated with precipita鄄
tion, with a correlation coefficient of -0. 489; at monthly scale, it had a significant correlation with
air temperature, the correlation coefficient being 0. 18. The relationship of the forest lightning fire
with lightning was also related to temporal scales. At yearly scale, there was no significant correla鄄
tion between them; at monthly scale, the forest lightning fire was strongly correlated with lightning
and affected by precipitation; at daily scale, a positive correlation was observed between forest
lightning fire and lightning when the precipitation was less than 5 mm. According to these findings,
a fire danger index based on ADTD lightning detection data was established, and a forest lightning
fire forecast model was developed. The prediction accuracy of this model for the forest lightning fire
in Daxing爷anling Mountains in 2005-2007 was >80% .
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 7 月摇 第 23 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2012,23(7): 1743-1750
Key words: Daxing爷 anling Mountains; forest lightning fire; lightning; lightning fire forecast;
precipitation.
摇 摇 林火是我国北方地区森林生态系统的重要影响
因子,有助于促进生态系统的更新和演替、维持生态
系统平衡[1-3] .但严重的林火将形成火灾,进而对森
林生态系统造成重大影响.据统计,全球每年受森林
和荒地火灾影响的土地面积达 3郾 5伊108 hm2 .火源是
林火发生的必要条件,主要分为天然火源和人为火
源.雷击火是重要的天然火源之一,在世界各地均有
发生[4-9] .美国平均每年发生雷击火 1郾 0 万~1郾 5 万
次,其中美国西部山区 68%的林火由雷击火引起;
加拿大的不列颠哥伦比亚、阿尔伯塔和安大略 3 省
的雷击火占林火总量的 30% ~60% [10-11] .
雷击火是由雷暴形成的闪电与地面具备燃烧条
件的可燃物接触引起的火. 雷击火发生需要具备 3
个基本条件:火源、可燃物及利于火蔓延的环境. 雷
击火发生不仅与雷电活动相关,也与可燃物干燥程
度和气象条件密切相关[12-14] . 当雷暴,尤其是干雷
暴出现时,如果此时发生的降水少且可燃物干燥,就
容易发生雷击火[15-16] .
我国森林中的雷击火主要发生在黑龙江省的大
兴安岭地区、内蒙古自治区的呼伦贝尔盟地区和新
疆维吾尔自治区的阿尔泰山地区,以大兴安岭地区
最严重.据统计,1965—2002 年大兴安岭地区有记
录的林火共发生 1352 起,其中,雷击火达 485 起,占
林火总数的 35郾 9% ;而同期全国年均雷击火发生率
仅 2郾 5% [10, 17-20] .随着全球气候变暖,雷击火有增加
趋势.以大兴安岭地区为代表的我国北方针叶林区
的增温幅度远大于全球平均速率[21] .该地区的森林
防火将面临着更严峻的挑战.因此,对森林雷击火的
预报研究十分迫切.
闪电是雷击火发生的火源,如何定量描述闪电
的影响,是准确预测、预报雷击火发生的重要因素之
一.以往主要依靠人工观测,并以“雷暴日冶多少来
表示某一地区雷电活动的强度. 雷暴日是观测到雷
电的日期,来自于闪电人工观测记录. 然而,并不是
所有闪电都能引起雷击火,闪电分为云内闪电、云际
闪电和云地闪电 3 种.其中,引发雷击火的闪电主要
是云地闪电.
随着雷电自动监测技术的日趋完善,我国多个
省(市)都已建立了闪电定位监测系统[22-23] .黑龙江
省气象局于 2005 年组建了闪电定位监测系统,记录
监测区内的云地闪电,积累了长期、系统的闪电监测
数据.本研究通过对大兴安岭地区的闪电、雷击火和
气象数据进行综合分析,探讨大兴安岭地区的闪电
特征及闪电与雷击火的关系,旨在进一步完善大兴
安岭地区森林雷击火预测预报方法,为林火预测预
报及森林防灾减灾提供决策依据.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 研究区域概况
大兴安岭地区(50毅10忆—53毅33忆 N, 121毅12忆—
127毅00忆 E)位于中国北部边陲,东接小兴安岭,西邻
呼伦贝尔市,南濒松嫩平原,北与俄罗斯联邦隔江相
望,地势西高东低,海拔 300 ~ 700 m.该地区属寒温
带大陆性季风气候,冬季寒冷而漫长,夏季炎热而短
暂,年均气温在-2 益以下,年降水量 450 ~ 500 mm,
年蒸发量 900 ~ 1000 mm. 春季升温快, 最高温
12 益,最低温-16 益,风速大,干燥少雨. 土壤为寒
温带森林土. 森林类型主要是以兴安落叶松(Larix
gmelinii)为主的混交林,主要树种有兴安落叶松、樟
子松(Pinus sylvestris var郾 mongolica)、白桦 (Betula
platyphylla)、柞树(Xylosma racemosum)、山杨(Popu鄄
lus davidiana)和旱柳(Salix matsudana)等针叶和阔
叶树种.大兴安岭林区是我国林火的高发区,年均森
林过火面积居全国之首,每年 4—10 月都有雷击闪
电发生,是雷击火的高发地区.
1郾 2摇 数据来源
本研究数据如下:2005—2007 年大兴安岭地区
闪电定位仪监测系统记录的闪电数据,包括每次闪
电回击发生的时间、地点 (经纬度)和电流强度;
1966—2005 年大兴安岭地区雷电人工观测记录;
1966—2007 年大兴安岭地区火灾火警记录,包括起
火地点、发现时间、扑灭时间、火灾原因和火灾面积;
1966—2007 年大兴安岭地区各气象站的逐日气象
资料,包括气温、降水、相对湿度和风速.以上资料由
黑龙江省气象科学研究所提供.
1郾 3摇 模型简介
美国国家火险等级系统(national fire鄄danger rat鄄
ing system, NFDRS)是用于评估火险、火发生和火蔓
延难易程度的机理模型,综合考虑了气象、可燃物和
地形等的影响.该系统主要通过 4 个指数描述一天
内最易发生林火时刻(通常为当地时间 14:00)的火
险信息,即描述林火发生难易程度的点燃指数( igni鄄
4471 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
tion component,IC)、描述潜在火险程度的燃烧指数
(burning index,BI)、描述火头向前蔓延速率的蔓延
指数(spread component,SC)以及描述火头在单位面
积上潜在能量释放的能量释放指数( energy release
component,ERC). NFDRS是目前世界上发展最完善
的火险等级系统之一,并通过建立雷击火发生指数,
解决了闪电对雷击火的影响模拟,该系统已被广泛
用于美国等国家的防火业务,并在多个生态类型上
得到很好的验证[24] .该系统已由中国科学院植物研
究所全球变化与陆地生态系统创新研究组引进;同
时,根据中国植被类型与土地利用对可燃物与气象
条件等进行了本地化和验证,并结合 Logistic方法和
Percentile百分排序法建立了基于火险指数的森林
火险预报模型,模型的空间分辨率由 25 km 细化至
10 km[25] .
闪电是雷击火的火源,闪电发生经常伴随着降
水,而降水将降低起火的可能性.通常采用雷击火发
生指数(lightning鄄fire occurrence index, LOI)描述雷
击火发生的火险程度. LOI 用于修正非雷击条件下
的点燃指数(IC),是 IC(考虑降水影响时为 ICW)与
闪电指数(rate of lightning,RL)的乘积,其运算流程
如图 1 所示.
LOI的计算公式如下:
LOI= IRND(RL伊ICW)
式中:LOI 为无量纲数,取值为 1 ~ 100 的整数,LOI
越大,雷击火越容易发生;IRND是数学函数,表示对
括号中的数字取整;闪电指数(RL)和有降水时的点
燃指数( ICW)是模型参数. RL算式如下:
RL=LRSF伊SL
图 1摇 雷击火发生指数运算流程图
Fig. 1摇 Flow chart of lightning fire occurrence index郾
式中:SL 是闪电频率,由闪电活动水平分级( light鄄
ning activity level, LAL)给定经验参数(表 1);LRSF
是闪电风险指数(lighting risk scaling factor),表示某
一地区较长时期内雷击火总数与雷暴日总数的比
值:
LRSF=0郾 05 FN / LN
式中:FN是该计算区域内某一时期的雷击火总数;
LN是该计算区域内某一时期的雷暴日总数.
雷击火模型[23-24]将雷暴理想化为圆形,圆形内
部既有闪电也有降水,外部只有闪电无降雨.当雷暴
云移动时,就在地面形成一个如图 2 所示的形状,一
个大的无雨区包围着小的雨区,雨区和无雨区的比
例可通过简单的几何算法求取:
Fr =(4LrVLt+仔Lr 2) / (4LrVLt+仔Lt 2)
Fo =1-Fr
式中:Fr 是雨区比例;Fo 是无雨区比例;Lr 是雨区跨
度 (miles) ;Lt是总雷暴区跨度(miles) ;V是雷暴移
表 1摇 闪电活动水平分级(LAL)依据和参数
Table 1摇 Classification of LAL and related parameters
闪电活动水平分级
Lightning activity
level
分级依据
LAL basis
5 min内闪电次数
Lightning number in 5min
雷暴云和降雨情况
Thunderstorms and precipitation
分级参数
LAL parameter
SL Lr
(mile)
Lt
(mile)
1 0 无雷暴云
No thunderstorms
0 - -
2 1 ~ 5 单个雷暴云、小雨
Isolated thunderstorms, light rain
12郾 5 3 7
3 6 ~ 10 2 ~ 3 个雷暴云、小到中雨
Several thunderstorms, light to moderate rain
25 4 8
4 11 ~ 15 分散的雷暴云、中雨
Scattered thunderstorms, moderate rain
50 5 9
5 >15 大量雷暴云、大雨
Numerous thunderstorms, heavy rain
100 7 11
6 类似 LAL 3 但无降雨即干雷暴
The same as LAL 3 except thunderstorms were
dry
LOI=100
SL:闪电频率 Lightning frequency; Lr:雨区跨度 Length of rain area; Lt:总雷暴区跨度 Length of total area.
54717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 雷小丽等: 大兴安岭地区森林雷击火与闪电的关系摇 摇 摇 摇
图 2摇 理想化的雷暴
Fig. 2摇 Idealized thunderstorm郾
Lr:雨区跨度 Length of rain area (miles); Lt:总雷暴区跨度 Length of
total area ( miles ); V: 雷暴 移动 速 度 Thunderstorm speed ( 30
mile·h-1).
动速度,为经验参数,取 30 mile·h-1 .
由于细小可燃物湿度受降水影响,因此将降水
影响下的 IC记为 ICr,与无雨区的 IC 不同,在计算
ICr 时需要采用降水后的细小可燃物湿度(MC1r),
而在计算无雨区的 IC 时只需使用无降水的细小可
燃物湿度(MC1),计算方法相同.为此,考虑到闪电
和降水影响的整个雷暴区的点燃指数 ICW 是无雨
区和雨区的加权:
ICW = ICFo+ICrFr
MC1r =MC1+(76郾 0+2郾 7T-MC1)(1郾 0-e-T)
T=Lr / V
式中:T为可燃物暴露在降水中的时间(h),相关参
数可根据 LAL 分级表确定. LAL 是基于 2500 平方
英里(miles)评价区内的闪电频率(5 min 内观测到
的闪电次数)、雷暴云和降水将闪电分为 6 个等级,
对每个等级给定相应的经验参数(表 1). 由此可以
计算出 LOI.当 LAL 达到第 6 级,即干雷暴发生时,
LOI直接定为 100.
1郾 4摇 数据处理
采用回归分析方法分析研究区1966—2007年
雷击火发生规律及其与闪电和气象因子的关系. 利
用 Excel软件进行分析处理.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 大兴安岭地区的林火特征
1966—2007 年,大兴安岭地区共发生林火 1480
次,过火面积达 640 伊 104hm2,其中有林地面积
327郾 2伊104 hm2,其余为荒山荒地. 1987 年前后发生
的林火次数、过火有林地面积和林火原因有较大变
化(表 2). 1988—2007 年较 1966—1987 年年均过火
次数减少,年均过火有林地面积显著减少. 1966—
1987 年过火次数中,人为火的比例最大,其次是原
因不明的林火,再次是雷击火;与 1966—1987 年相
比,1988—2007 年发生的林火中,雷击火比例明显
增大,雷击火发生次数占 60郾 1% ,面积占 32郾 4% ,其
次是人为火和原因不明的林火. 这反映出林火管理
措施加强对抑制人为火起到了重要作用,但天然火
源引起的林火已经达到不可忽视的程度.
2郾 2摇 大兴安岭地区雷击火发生与气象条件的关系
闪电只是火源,雷击火发生不仅与雷电活动相
关,也与可燃物干燥程度及气象条件密切相关.年尺
度的雷击火与降水量显著相关(表 3);月尺度的雷
击火则与气温显著相关,但相关系数较小.这表明雷
击火的发生受年降水量影响最大,降水量越大,雷击
火发生的概率越小.这与李华等[26]、舒立福等[ 27 ]对
大兴安岭呼中林区的研究结果一致:降水量是影响
雷击火的主要因素,当年降水量在 600 mm 以上时,
雷击火较少;降水量在 350 ~ 580 mm 时,雷击火较
多,越是干旱天气,雷击火越多.
2郾 3摇 大兴安岭地区不同时间尺度雷击火发生与闪
电的关系
2郾 3郾 1 年尺度摇 年尺度的雷击火与闪电的关系受降
表 2摇 1966—2007 年大兴安岭地区林火起因、次数和过火有林地面积
Table 2摇 Origin, number and fired forest area in Daxing爷anling during 1966-2007
时段
Time
火灾类型
Fire type
年均过火次数
Average forest fire
Number 百分比
Percentage
年均过火有林地面积
Average fired forest area
面积 Area
(hm2)
百分比
Percentage
1966—1987 人为火 Artificial fire 18郾 4 43郾 7 93922郾 6 69郾 8
雷击火 Lightning fire 10郾 0 23郾 7 2337郾 8 1郾 7
不明火 Unknown fire 13郾 7 32郾 6 38244郾 3 28郾 4
总计 Total 42郾 1 100 134504郾 6 100
1988—2007 人为火 Artificial fire 11郾 7 38郾 1 10069郾 0 67郾 6
雷击火 Lightning fire 18郾 5 60郾 1 4832郾 9 32郾 4
不明火 Unknown fire 0郾 6 1郾 8 2郾 9 0郾 0
总计 Total 30郾 8 100 14904郾 8 100
6471 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
表 3摇 大兴安岭地区雷击火次数与气象条件的相关系数
Table 3 摇 Correlation coefficient between forest lightning
fire number and meteorological factors in Daxing爷anling
时间尺度
Time scale
气温
Air temperature
降水量
Precipitation
相对湿度
Relative humidity
风速
Wind speed
年 Year 0郾 062 -0郾 489* -0郾 132 0郾 128
月 Month 0郾 253* 0郾 175 -0郾 182 -0郾 191
* P < 0郾 01郾
水影响较大(图 3).在降水量较大的年份,即使有较
多的雷暴日,也不易发生雷击火;而在非常干旱的年
份,发生雷击火的次数增多,如 1979、2000、2002 和
2005 年.雷暴日与降水量的变化具有相似的趋势,
两者之间存在相关性.
2郾 3郾 2 月尺度摇 大兴安岭地区月尺度的雷击火与闪
电具有较好的相关性,但最高峰不完全一致(图4) .
图 3摇 大兴安岭地区年尺度雷击火与闪电(雷暴日)和降水
量的关系
Fig. 3摇 Relationship between forest lightning fire with lightning
(thunderstorm day) and precipitation at a yearly scale in Dax鄄
ing爷anling (mean依SE)郾
玉:雷击火 Lightning鄄fire;域:雷暴日 Thunderstorm day;芋:降水量
Precipitation郾 下同 The same below郾
图 4摇 大兴安岭地区月尺度的雷击火与闪电(雷暴日)和降
水量的关系
Fig. 4摇 Relationship between forest lightning fire with lightning
( thunderstorm days) and precipitation at a monthly scale in
Daxing爷anling (mean依SE)郾
雷击火的高发期出现在每年 5—8 月,6 月是最高
峰,11 月至次年 3 月基本没有雷击火发生. 雷暴日
的最高峰出现在 7—8 月,但由于此时降水也较多,
使雷击火发生概率降低. 而 5 月的雷暴日并不是很
多,但降水较少,容易发生雷击火,是雷击火发生的
次高峰时期.
2郾 3郾 3 日尺度摇 雷暴日天数是对一个地区闪电活动
水平的粗略指示,不能准确地反映一天内闪电的多
少,不适用于日尺度的研究,但可以采用闪电定位监
测数据进行研究.本文中雷击火的发生受闪电回击
和降水量的综合影响(图 5). 日尺度上,当降水量
<5 mm时,雷击火发生的次数较多,雷击火与闪电的
相关性较好;当降水量>5 mm 时,雷击火次数较少,
雷击火与闪电的关系不明显.当降水量较大时,即使
闪电较多也很少有雷击火发生,如 2005 年 7 月 10
日至 8 月 7 日. 5 月和 8 月的降水量接近,但 8 月雷
击火次数较 5 月有显著增加,这是由于 5 月的闪电
较少,而 8 月闪电较多. 当降水量很少时,较少的闪
电次数也会引发雷击火,如 6 月 4 日和 7 月 3—10
日.分析闪电与降水的关系可知,闪电与降水多同时
发生;如果闪电发生时降水量较少,极易发生雷
击火.
2郾 4摇 雷击火预报模型的改进及验证
LAL闪电分级方法建立于 1978 年,以雷暴为研
究单位,需要观测人员依据经验综合考虑和平衡 3
个分级依据(5 min闪电次数、雷暴云和降水).闪电
定位仪的出现为准确估算 LOI 提供了依据. 为建立
基于闪电定位仪的 LAL闪电分级方法,以大兴安岭
地区为例,分析了 LOI与 ICW的关系.
2005—2007 年大兴安岭地区共发生雷击火 65
次,随机选取 60%的火点 39 个,并随机选取非火点
39 个(防火期内),计算这 78 个火点与非火点的
LOI,同时基于本地化后的火险等级系统计算 ICW .
由图 6 可见,LOI与 ICW 之间存在斜率显著不同的 4
条线性关系.由于 LOI 与 ICW 的比值为本地的闪电
指数,据此定义 4 个闪电活动等级.基于这些回归方
程系数可得出本地化后的闪电指数 RL(表 4).
摇 摇 为验证修改后模型的预测准确性,采用本地化
后的模型重新计算 2005—2007 年的 39 个火点和 39
个非火点的 LOI,各火点的起火概率设为 1,非火点
的起火概率设为 0,建立 Logistic回归方程:
p=1 / (1+e13郾 4467-0郾 3319LOI)摇 P<0郾 01,R2 =0郾 954
再利用2005—2007年没有参与模型建立的其
74717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 雷小丽等: 大兴安岭地区森林雷击火与闪电的关系摇 摇 摇 摇
图 5摇 2005 年大兴安岭地区日尺度的雷击火与闪电及降水量的关系
Fig. 5摇 Relationship between forest lightning fire with lightning and precipitation at a daily scale in Daxing爷anling in 2005郾
表 4摇 大兴安岭地区的本地化 LAL分级依据和参数
Table 4摇 Localized LAL classification and related parameter in Daxing爷anling
闪电活动水平分级
Lightning activity
level
分级依据 LAL basis
网格内闪电次数
Lightning number in grid
降雨
Precipitation
分级参数 LAL parameter
RL Fr Fo T
1 0 无降雨
No precipitation
1 - - -
2 1 ~ 2 小雨
Light rain
2郾 54 0郾 40 0郾 60 0郾 10
3 3 ~ 9 小到中雨
Light to moderate rain
3郾 8 0郾 47 0郾 53 0郾 13
4 10 ~ 20 中雨
Moderate rain
5郾 12 0郾 53 0郾 47 0郾 17
5 >20 大雨
Heavy rain
7郾 45 0郾 61 0郾 39 0郾 23
6 类似 LAL 3 但无降雨即干雷暴
The same as LAL 3 except thunderstorms were dry
摇 摇 摇 LOI=100
RL:闪电指数 Rate of lightning; Fr:雨区比例 Ratio of rain area; Fo:无雨区比例 Ratio of no鄄rain area; T:可燃物暴露在降水中的时间 Time of
combustibles exposed in rain.
余 40%的雷击火 26 次,随机选取 26 个非火点(在
防火期内),用 Logistic 方程预测. 当预测概率 P逸
0郾 5 时,则认为该点将发生雷击火;当预测概率 P<
0郾 5,则认为该点不会发生雷击火. 模型对火点的预
报准确率达 84郾 6% ,对非火点预报的准确率达
80郾 8% (表 5).
表 5摇 修正后的雷击火模型预报验证
Table 5摇 Validation of the modified lightning ignition model
火灾类型
Fire type
实际记录
Fire record
起火
Fire
不起火
No fire
雷击火预报
Lightning fire forecast
起火
Fire
不起火
No fire
准确率
Accuracy
(% )
火点 Fired 26 0 22 4 84郾 6
非火点 Not fired 0 26 5 21 80郾 8
8471 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 6摇 2005—2007 年大兴安岭地区雷击火发生指数(LOI)
与考虑降水影响的点燃指数(ICW)的关系
Fig. 6 摇 Relationship between LOI and ICW in Daxing爷 anling
during 2005-2007.
玉:y=7郾 45x,R2 =0郾 995;域:y=5郾 1211x,R2 = 0郾 996;芋:y = 3郾 7975x,
R2 =0郾 994;郁:y=2郾 5379x,R2 =0郾 983.
3摇 讨摇 摇 论
本文以大兴安岭地区为例,重点探讨了该地区
雷击火的发生与气象条件和闪电的关系.结果表明,
年尺度的雷击火与降水显著相关,月尺度的雷击火
与气温显著相关.闪电和降水经常同时发生,雷击火
与闪电的关系受降水影响较大,只有在日降水量小
于 5 mm 时,雷击火与闪电次数呈正相关. 研究表
明,闪电与对流性天气中的降水有较好的相关
性[28-29];且随着纬度的增加,气候由潮湿趋向相对
干旱,地闪活动与地表降水在时空分布上的线性关
系增强[30] .本研究进一步证实了云地闪电与降水的
相关性.
受雷电监测技术限制,以往国内关于雷击火预
报主要以气象因素为主[31-32] . NFDRS系统的参数是
依据美国的气象条件设定,特别是受当时观测水平
的限制,LOI的闪电活动水平分级除考虑闪电频率、
云量和降水量外,还需要观测人员依据经验综合考
虑和平衡这 3 个分级依据,因此指标的给定主观性
较大.闪电定位仪的广泛使用为客观评价 LOI 提供
了依据. 本研究针对我国大兴安岭地区,基于
NFDRS模型原理,以雷暴为研究单位,建立了基于
闪电定位仪监测数据的 LOI 算法. 该方法可以精确
地反映闪电的影响,且分级标准更客观,模型可以自
动进行分级.
本研究发展的基于闪电定位仪监测数据的火险
指数算法以及大兴安岭地区的森林雷击火预报模
型,不仅可以预报大兴安岭地区雷击火的火险程度,
还可以预测雷击火发生的地点. 基于大兴安岭地区
2005—2007 年的森林雷击火验证表明,模型预报准
确率超过 80% ,从而可为森林雷击火预测预报及森
林防灾减灾提供技术支持.
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作者简介摇 雷小丽,女,1987 年生,硕士研究生.主要从事森
林火险研究. E鄄mail: ice1987xiaoli@ 163.com
责任编辑摇 李凤琴
0571 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷