根据研究区内及附件气象站每日气温、相对湿度、24小时降水和风速计算1987-2006年大兴安岭每日的加拿大林火天气指数系统（FWI）各组分值。利用空间插值方法，获得1987-2006年所有森林火灾发生日的FWI系统各组分值。大兴安岭林区森林火灾主要发生在落叶针叶林（61.3%）、草地（23.9%）和落叶阔叶林（8.0%），主要火源是雷击火（占57.1%）。4-6月份森林火灾发生时的FWI、FFMC和ISI平均值高。根据1987—2006年FWI组分指数的分布和火发生情况，对森林火险指数进行了分级，低、中、高、很高和极高火险的FWI取值范围分别为 0～2.5，2.6～10.0，10.1～18.0，18.1～31.0，≥31.1。FWI对大兴安岭地区森林火险有显著的指示意义，FFMC和ISI对预测火灾的发生与蔓延有较好的指示作用。1987-2001年每年明显有春季和秋季2个火险期，但2002-2006年火险期显著延长。春季火险严重度指数（SSR）波动幅度比较大，夏季SSR和春季SSR有相反的波动趋势，2000-2006年秋季火险严重度明显升高。
Fire danger rating systems are a crucial tool in modern forest fire management decisionmaking.This paper calculated the fuel moisture codes and fire behavior indices for Daxinganling region based on the local fire weather data used to assess forest fire danger during the 1987-2006 fire seasons.Maps of all The Canadian Forest Fire Weather Indexes (FWI) System values were created for days when fires occurred by using interpolation methodology to obtain FWI values for each fire site.Fire distributions on spatial and temporal were analyzed.The results showed that the forest fires in the Daxing’anling region occured mainly in deciduous coniferous forest (61.3%),grass (23.9%) and deciduous broad-leaved forest (8.0%).lightning was a main resource to light the fires for Daxing’anling region,accounting for 57.1% of the total fires.Most fires occured from April to June with high fire danger weather,such as high values of FWI,fine fuel moisture codes (FFMC) and initial spread index (ISI).The FWI classes of fire danger (i.e.,low to extreme) were reassessed for conditions found in China based on the comparison of the values found on fires.FWI ranges for low,moderate,high,very high,and extreme high fire danger classes were assigned as follows:0-2.5，2.6-10.0，10.1-18.0，18.1-31.0 and ≥31.1,respectively.The FWI System reflects the regional fire danger and can be effectively used in wildfire management.In 1987-2002 there were two fires seasons in spring and autumn respectively.However,the fire period merged into one continunous season from the spring to autumn in 2002-2006,probably due to the impact of climate change.Spring seasonal severity rating (SSR) showed a great fluctuation in 1987-2006,and summer SSR had an opposite trend of fluctuation to spring SSR.Monthly severity rating of October increased significantly from 2000 to 2006.
全 文 ：第 !" 卷 第 # 期 气象站。
$ % & % 年 # 月
林 业 科 学
’()*+,)- ’)./-* ’)+)(-*
/012 !"，+02 #
345，$ % & %
大兴安岭地区森林火险变化及 67)适用性评估
田晓瑞& 8 90:;14< => 3?@4A$ 8 =BC =BDE0C;$ 8 舒立福& 8 赵凤君& 8 王明玉&
（&2 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护学重点实验室 8 北京 &%%%F&；
$2 +4G:H41 @A<0:H?A< (4C4I4，(4C4IB4C 60HA
的加拿大林火天气指数系统（67)）各组分值。利用空间插值方法，获得 &FMN—$%%" 年所有森林火灾发生日的 67)
系统各组分值。大兴安岭林区森林火灾主要发生在落叶针叶林（"&2 OP）、草地（$O2 FP）和落叶阔叶林（M2 %P），
主要火源是雷击火（占 #N2 &P）。!—" 月份森林火灾发生时的 67)、663( 和 )’) 平均值高。根据 &FMN—$%%" 年
67) 组分指数的分布和火发生情况，对森林火险指数进行了分级，低、中、高、很高和极高火险的 67) 取值范围分别
为 % Q $2 #，$2 " Q &%2 %，&%2 & Q &M2 %，&M2 & Q O&2 %，"O&2 &。67) 对大兴安岭地区森林火险有显著的指示意义，663(
和 )’) 对预测火灾的发生与蔓延有较好的指示作用。&FMN—$%%& 年每年明显有春季和秋季 $ 个火险期，但 $%%$—
$%%" 年火险期显著延长。春季火险严重度指数（’’@）波动幅度比较大，夏季 ’’@ 和春季 ’’@ 有相反的波动趋势，
$%%%—$%%" 年秋季火险严重度明显升高。
关键词：8 加拿大林火天气指标系统；大兴安岭；森林火险
中图分类号：’N"$2 O8 8 8 文献标识码：-8 8 8 文章编号：&%%& R N!MM（$%&%）%# R %&$N R %"
收稿日期：$%%M R &% R &O。
基金项目：林业科学技术项目（$%%"SN%）和国家自然科学基金项目（O%"N&"F#）。
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67’,&8 9::2-;#,-($ -$ ,"& .#<-$%’#$2-$% =&%-($
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?&7 @(+/’：8 (4C4IB4C 60HA
# # 森林火险等级系统是现代林火管理系统的基
础。火险等级系统产生定量和 $或数量的火潜在指
标，广泛用于林火管理活动中对野火和计划烧除的
行动指导。加拿大森林火险天气指数（ %&’，()*+
,+-./+* )01+2）系统是当前世界上发展最完善、应用
最广泛的系统之一，它被用于美国部分地区、新西
兰，一些系统指数被用于斐济、印度尼西亚和马来西
亚（3-456* !" #$7，899"）。%&’ 系统是基于每天 :8：
99 时 ! 个天气因子的连续观测记录，输出描述成熟
松林火险的多个指标（3;*0+* !" #$7，:<=>）。%&’ 系
统包括 " 个组分（图 :），? 个可燃物湿度码即细小
可燃物湿度码（ %%@A）、腐殖质湿度码（B@A）、干
旱码（ BA）和 ? 个火行为指数，即初始蔓延速度
（ ’C’）、累积指数（DE’）和火天气指数（ %&’）。? 个
不同类别的森林可燃物有着不同的干燥速率，随着
每日天气变化，可燃物湿度发生变化。%%@A 是反
映地表凋落层和其他成熟的细小可燃物（针叶，苔
藓和直径小于 : FG 的小枝）湿度的数量指标。
B@A 指示中等深度的疏松有机层湿度，它受降雨、
温度和相对湿度的影响，但不受风速影响。BA 是
深层紧密有机层的湿度指示。 ’C’ 结合了 %%@A 和
风速来表示预期的火蔓延速度。DE’ 是 B@A 和 BA
的权重和，指示移动的火线燃烧的有效可燃物总量。
%&’ 结合了 ’C’ 和 DE’，是潜在火线强度的数量指
标，通常根据火头强度和扑火能力来表示控制火烧
的困难程度。%&’ 系统的这些指标为开展林火管理
活动提供重要的定量参考数据（B+ H*66.，:<图 :# %&’ 系统结构图
%)I7 :# C.*;F.;*+ G-J 6( %&’ K4K.+G
# # :< 世纪 >9 年代我国大兴安岭林区曾引进加拿
大火险等级系统（ L)0 !" #$%，:<>M，C.6FNK !" #$%，
:<>=-），但随着中加林火合作项目的结束，林火管
理实践中基本不用该系统。为了分析这一火险系统
的适用性，笔者根据收集的气象资料和林火统计资
料对 :<>=—899" 年大兴安岭的森林火险进行了分
析，并根据当地气象条件重新确定了 %&’ 指数对森
林火险等级的指示意义。
:# 研究区概况
研究区范围为大兴安岭国有林区，有林地面积为
"M?7 8 万 /G8，森林覆盖率为 =>7 !O，森林面积占黑龙
江省的 ?=7 :O，是全国的 !P :O（梁延海等 899!）。森
林类型主要是以兴安落叶松（&#’() *+!$(,((）为主的
混交林。主要树种有落叶松、樟子松（-(,./ /0$1!/"’(/
Q-*7 +2,*2$(3#）、白 桦（ 4!".$# 5$#"0560$$#）、柞 树
（7.!’3./ +2,*2$(3#）、山杨（-25.$./ 8#1(8(#,#）和柳树
（9#$() +#"/.8#,#）等针叶和阔叶树种。土壤为寒温
带森林土壤。地势起伏不大，西部、中部高，东部、北
部南部低。平均海拔 M=? G，最高海拔 : M8> G。气候
属于寒温带大陆性季风气候。冬季寒冷而漫长，夏季
炎热而短暂，年平均气温在 R 8 S以下，春季升温快，
风速大，干燥少雨。年降水量为 !M9 T M99 GG，年蒸
发量为 <99 T : 999 GG（刘庚正，8998）。该区地处高
纬度山地，无霜期较短，在 >9 T :99 天之间，年平均风
速 8 G·K R :，最大风速 = T > 级，多发生在春季，极易引
起森林火灾。
8# 数据来源与研究方法
!" #$ 数据来源
气象数据来源于美国国家气候数据中心
（UK/+Q)55+，VA 8>>9: R M99:，ECU）的小时气象观
测数据集。数据的时间长度是 :<>=—899" 年每年
? 月 :M 日—:9 月 ?: 日，空间范围包括研究区
（::
>8:
! 第 " 期 田晓瑞等：大兴安岭地区森林火险变化及 #$% 适用性评估
火灾统计数据来源于当地防火机构，&’()—
*++, 年大兴安岭林区森林火灾信息包括火灾发生
时间、地点、经纬度、过火面积、受害森林面积和扑救
状况等。
!" !# 气象数据处理方法
选用当地 &*：++ 时的气象观测数据计算 #$%
系统各指数。对于没有这些数据的气象站或某些时
段，根据时间优先顺序选用 &-：++，&&：++，&.：++，
&"：++，&,：++ 和 &)：++ 时刻的观测数据。如果只
缺失部分数据，如只缺乏温度数据而有其他数据，则
采用前一天的温度数据。如果缺失数据少于 ) 天，
则利用缺失数据前后 * 天的数据进行插值补缺。缺
失数据超过 ) 天，则利用临近气象站的数据进行
补缺。
!" $# %&’ 计算方法
从每年 - 月 &" 日开始计算各气象站每日的
#$% 各组分值，包括 ##/0，1/0，10，%2%，34% 和
#$%。可燃物湿度码初始值赋值 ##/0，1/0 和 10
的初始值分别为 ("，, 和 &"。空间插值采用 256789
插值方法，生成相关指数的空间分布分布图，并获得
*++&—*++, 年每场火灾起火点的各火险指数值。
!" (# 火险严重程度指数的计算
日严重程度（12:，;<76= >9?9@7A= @
险或某一区域一些气象站观测的平均森林火险
（C<8 $
月火险严重程度（/2:，FG8AH6= >9?9@7A= @
平均值和季节平均值。
-! 结果分析
$" )# )*+,—!--. 年大兴安岭森林火灾概况
&’()—*++, 年大兴安岭林区共发生森林火灾
& +"’起，过火面积 * (+, ’,’ HF*，其中森林面积
& -"" ()- HF*，平 均 每 起 森 林 火 灾 过 火 面 积
* ,,+ HF*，平均受害森林面积& -*. HF*。森林火灾
发生地点空间分布见图 *。,&E -I的火灾发生在落
叶针叶林（落叶松林），草地、沼泽地和落叶阔叶林
的火灾分别占 *-E ’I，.E )I和 (E +I。
&’()—*++, 年年均发生森林火灾 "- 起，年平
均过火面积为 &.+ *&" HF*，过火森林面积 ,) )*)
HF*。火灾严重的年份 &’() 年和 *++- 年过火面积
分别占研究时段内总量的 .)E -I和 *)E *I（图 -）。
图 *! &’()—*++, 年森林火灾与植被分布
#7BJ *! 17>A@7KLA7G8 GM M7@9> ;L@78B &’()—*++, <8; ?9B9A
#7BJ -! $76;M7@9> 78 1
#7BJ .! $76;M7@9> 78 1
’*&
林 业 科 学 !" 卷 #
森林火灾主要发生在春季（$—" 月）和秋季（%& 月）
（图 !），’ 月份火灾次数和过火面积最大（占
()* %+），过火面积和受害森林面积分别为占总量
",* %+和 -"* -+。虽然 $ 月份森林火灾次数少（占
%* (+），但过火面积大，占总过火面积的 %%* $+。
森林大火主要发生在春季，$，!，’ 月份发生的
森林大火分别占 %(+，(&+，$!+ 和 (&+。大兴安
岭地区引发森林火灾的主要原因是雷击火（占
’)* %+），其次是吸烟（%%* )+）和跑火（!* $+）。
!" #$ %&’ 系统组分指数在大兴安岭地区的等级
划分
由于研究区有连续气象观测数据的气象站只有
漠河（’&%$"&）、呼玛（’&$’$&）、小二沟（’&’!-&）、图
里河（’&!$!&），所以对研究区森林火险等级评估只
采用了这 ! 个气象站的火险指数数据。根据
%,-)—(&&" 年 ! 个气象站 $ 月 %’ 日—%& 月 $% 日
的 ./0 各组分指数，把森林火险分为 ’ 级，即低、
中、高、很高、极高。低火险天数占 !’+ 1 ’&+，中
火险天数 (’+ 1 $&+，高火险天数 %(+ 1 %’+，很
高火险天数 )+ 1 -+，极高火险天数 (+ 1 $+。各
指标划分火险等级结果见表 %，其中年均天数是指 $
月 %’ 日—%& 月 $% 日各火险等级对应的平均天数。
表 ($ 大兴安岭地区火险等级划分
)*+, ($ %-./ 0*12/. 34*55-6-3*7-81 68. 79/ :*;-12’*14-12 火险等级
.234 567843
369278:
细小可燃物
湿度码
..;<
腐殖质湿度码
=;<
干旱码
=<
初始蔓延速度
0>0
累积指数
?@0
火险天气指数
./0
年均天数
;467 7ABC43
DE 56F:
低 GDH & 1 -%* ’ & 1 %& & 1 ’& & 1 (* ( & 1 %$* ’ & 1 (* ’ %&)
中 ;D543694 -%* " 1 --* & %% 1 ($ ’% 1 %$’ (* $ 1 "* & %$* " 1 $&* & (* " 1 %&* & )&
高 I28J --* % 1 ,&* ’ (! 1 !& %$" 1 (%& "* % 1 %&* & $&* % 1 !-* & %&* % 1 %-* & (,
很高 K43F J28J ,&* " 1 ,$* ’ !% 1 )$ (%% 1 $&& %&* % 1 %-* & !-* % 1 -&* & %-* % 1 $%* & %-
极高 LM934B4 ",$* " ")! "$&% "%-* % "-&* % "$%* % "
# # ./0 等级划分标准与加拿大 NOC4396 省的划分
标准相近（ >9DPQ: !" #$%，%,-)C）。根据表 % 火险等
级划分标准，统计 %,-)—(&&" 年大兴安岭地区各火
险等级对应的火灾发生概率（各火险等级对应的火
灾次数 R各火险等级出现天数）和火灾发生日的火
险指数情况（表 (）。发生在低火险（./0）等级和中
火险等级的火灾分别占 %* "+和 (&* -+，高、很高、
极高火险等级天气发生的火灾共占 ))* "+。发生
在 ..;< 和 0>0 对应的高火险以上等级的天气条件
下的火灾分别占 "%* ’+ 和 ""* !+。火险等级越高
对应的火灾发生概率越大，低火险等级天气条件下
发生火灾的概率只有 &* (+，很高和极高火险等级
条件下发生的概率分别为 ("* !+ 和 (’* ,+。这表
明 ./0 系统组分指数对森林火灾的发生有较好的
指示作用，特别是 ./0 对火险等级的指示意义明
显。有 %$* ,+的火灾发生在 ..;< 低于 -%* ’（低火
险等级）条件下，可能存在以下原因：一是大兴安岭
的气候属于大陆性季风气候，春季天气变化剧烈，昼
夜温差大，仅利用每天中午的数据还不足以反应细
小可燃物的实际变化；二是大兴安岭地区的气象站
分布密度低，未能准确地反映局地的火险条件变化。
三是火灾的发生受火源的影响，大兴安岭林区有
!$+的火灾是人为引起的，火灾的发生与当地居民
的生活和生产活动相关。
表 #$ (=>?—#@@A 年 ! 月 (B 日—(@ 月 !( 日火灾发生次数与火险等级分布
)*+, #$ C/*1 0-57.-+D7-81 86 6-./5 +E 6-./ 0*12/. 34*55/5 8F/. 79/ /17-./ 6-./ 5/*581
火险等级
.234 567843 369278:
各火险等级的火灾发生概率
S3DC6C2O29F DE E234 DPPA3347P4
27 46PJ E234 567843 PO6::4: R +
火险天气指数 ./0 细小可燃物湿度码 ..;< 初始蔓延速度 0>0
火灾次数
.234:
比例
T692D R +
火灾次数
.234:
比例
T692D R +
火灾次数
.234:
比例
T692D R +
低 GDH &* ( %) %* " %!) %$* , ’" ’* $
中 ;D543694 $* , ((& (&* - ("& (!* " $&& (-* !
高 J28J %$* - $%) $&* & (() (%* ’ $!- $(* ,
很高 K43F J28J ("* ! $)$ $’* $ $&$ (-* " ((" (%* !
极高 LM934B4 (’* , %$% %(* ! %(% %%* ! %(- %(* %
!" !$ %&’ 系统组分指数与林火发生
./0、..;< 和 0>0 是影响火灾发生的重要指
数，分析林火发生与 ./0 系统各组分指数的关系时
只分析这各个指标。受天气特征和可燃物变化规律
影响，不同月份林火表现出不同特点。%,-)—(&&"
年所有森林火灾发生时对应的 ./0、..;< 和 0>0 最
小值分别为 &，!)* )% 和 &* &!，最大值分别为 )’* ((，
,,* &&，%&)* &(。表 $ 列出了 $—%& 月各月森林火灾
&$%
! 第 " 期 田晓瑞等：大兴安岭地区森林火险变化及 #$% 适用性评估
发生日的平均 ##&’、#$% 和 %(% 值。可以看出，)—
* 月份森林火灾发生时的 #$%、##&’ 和 %(% 平均值
高，这与春季森林火灾发生较多一致。
表 !" #$%&—’(() 年大兴安岭地区所有森林火灾
发生日的 *+, 各指数分月平均值
-./0 !" 12.3 45 672 *+, 8392:2; 83 58<2
4==><<23=2; 9.62; 9><83? #$%&—’(()
月份
&+,-.
火险天气指数
#$%
细小可燃物
湿度码 ##&’
初始蔓延
指数 %(%
/ "0 " 1*0 * "0 1
) 210 1 130 3 2)0 2
" 4*0 3 350 2 2"0 "
* 420 ) 110 * 10 *
6 2/0 5 140 6 "0 "
1 30 4 1)0 2 )0 *
3 240 2 1*0 5 60 5
25 2"0 4 1*0 * 30 4
平均 &78, 230 5 160 " 30 3
! ! " 月份火灾发生时 #$%、##&’ 和 %(% 都是最
高，表示这种条件下发生的火灾蔓延快，火烧强度
高，不容易被人为控制，容易发展成为森林大火。统
计数据说明 " 月份发生的森林火灾造成的过火面积
（占 *30 29）和受害森林面积（占 1*0 19）最大。"
月份也是林内生产活动较多的时段，人为火源多。/
月份的火灾主要发生在下旬，火烧以草地火为主，火
灾的发生发展受 ##&’ 指数影响明显，火灾发生时
%(% 平均值为 "0 1，一般年份这一时段林下还没有解
冻，火在林内蔓延速度低。6—3 月份是林木生长季
节，主要降水发生在 6，1 月份，只有在比较干旱的年
份才发生火灾。25 月份火灾发生时 #$% 平均值为
2"0 4，森林火灾造成过火面积和受害森林面积分别
占 60 69和 /0 59。#$% 值可以比较可靠地反映大
兴安岭地区森林火险状况，##&’ 和 %(% 对预测火灾
的发生与蔓延有较好的指示作用。
!@ A" #$%&—’(() 年大兴安岭地区森林火险变化
根据 2316—455* 年 ) 个气象站（漠河、呼玛、小
二沟、图里河）)—25 月 :(; 值，分别计算了春季
（)—* 月）、夏季（6—1 月）和 25 月火险严重度指
数，由于 3 月份发生的森林火灾非常少，所以没有考
虑 3 月份的火险严重度。2316—455* 年春季 ((;
的变化没有明显的规律，波动幅度比较大，特别是
4555 年以来的波动更剧烈（图 "）。春季 ((; 明显
高于夏季 ((; 和 25 月 &(;，其平均值分别为 /0 2/，
50 *4 和 50 36。455/ 年春季 ((; 最高值为 "0 1"，
455" 年最低 20 25。夏季 ((; 和春季 ((; 有相反的
波动趋势，一般春季火险高的年份，夏季火险偏低，
如 2311，2331，4552，455/，455)，455" 和 455* 年。
2316—2332 年和 4555—455* 年 4 个时段秋季火险
严重度指数波动较大，4555—455* 年秋季火险严重
度呈明显上升趋势，455* 年值最高（40 12）。
受气候变化的影响，2316—455* 年大兴安岭火
险期发生了明显变化。2316—4554 年每年火险期
有春季和秋季 4 个火险期，但 4554—455* 年火险期
基本贯穿春季到秋季（图 *），表明近年来大兴安岭
地区防火期明显延长，夏季火灾增加趋势明显。
图 "! 大兴安岭地区 2316—455* 年 ((; 变化趋势
#<=> "! ’.8,=7? +@ ((; <, :8A<,=B8,C<,=
;7=<+, DEF<,= 2316—455*
图 *! 2316—455* 年森林火灾发生日期变化
#<=> *! #
)! 结论
2316—455* 年大兴安岭林区森林火灾主要发
生在落叶针叶林（*20 /9）、草地（4/0 39）和落叶阔
叶林（ 10 59）。森林火灾主要发生在春季（ /—*
月）和秋季（25 月），" 月份过火面积和森林火烧面
积最大，大于 2 555 .H4 的森林火灾主要发生在 / 和
" 月份。大兴安岭地区引发森林火灾的主要原因是
雷击火（占 "60 29）。
#$% 对大兴安岭地区森林火险有显著的指示意
义。根据 2316—455* 年 ) 个气象站森林火险指数
2/2
林 业 科 学 !" 卷 #
的计算结果，定义 $%& 的等级低、中、高、很高和极
高，取值范围分别为 ’ ( )* +，)* " ( ,’* ’，,’* , (
,-* ’，,-* , ( .,* ’，".,* ,。!—" 月份森林火灾发
生时的 $%&、$$/0 和 &1& 平均值高，+ 月份火灾发
生时 $%&、$$/0 和 &1& 都是最高。$%& 值可以比较
可靠地反映大兴安岭地区森林火险状况，$$/0 和
&1& 对预测火灾的发生与蔓延有较好的指示作用。
受气候变化的影响，大兴安岭火险期发生了明
显变化。,2-3—)’’) 年每年火险期有春季和秋季 )
个火险期，)’’)—)’’" 年火险期明显延长。春季
114 的变化波动幅度比较大，春季 114 明显高于夏
季和秋季。夏季和春季 114 有相反的波动趋势。
参 考 文 献
金继忠，韩树庭，周 # 薇 5 ,2-+* 加拿大林火天气指标系统在大兴安
岭林区的试用 5 森林防火，（.）：)’ 6 )!5
梁延海，赵雪岭，张 # 萍，等 5 )’’!* 黑龙江大兴安岭森林主要生态效
益初步评价 5中国林副特产，（!）：!" 6 !35
刘庚正 5 )’’)* 大兴安岭概况 5 北京：中华书局 5
78 9:;;< % =5 ,22.* >?@ABC8D ;E $F8C GHB8D IJ
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（责任编辑 # 朱乾坤）
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