全 文 ：第 v{卷 第 v期
u s s u年 x 月
林 业 科 学
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¤¼ou s s u
森林火灾重灾年现象与海温
异常变化关系研究
王述洋
k东北林业大学 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 根据黑龙江省林区 t|xt ∗ t||s年的森林火灾统计数据和北太平洋海域 u{y个格点自 t|xt ∗ t||t年
历年逐月观测数据 o运用异常度分析技术 o研究了黑龙江林区森林火灾重灾年现象的当年及前后各 v ¤逐月
北太平洋海温异常变化的基本规律和时相特点 ∀研究发现 o黑龙江林区的森林火灾重灾年与太平洋赤道附近
海域ktsβ≥ ∗ tsβ‘o{sβ ∗ t{sβ • l海温k¶¨¤¶∏µ©¤¦¨ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o≥≥×l持续正距平期显著正相关 o两者基本同步 o且以
该海域 p u ¤≥≥×异常变冷为前期背景 ∀对科学地预测该林区未来年 !季森林火灾活动及林火致灾潜力具有
重要参考价值 ∀
关键词 } 森林火灾 o重灾年 o海温 o规律 o成因
收稿日期 }usst p tu p sz ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kv|xzsx|{l ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΡΕΛΑΤΙΟΝΣΗΙΠ ΒΕΤ ΩΕΕΝ ΣΕΡΙΟΥΣ ΦΟΡΕΣΤ ΦΙΡΕ ΑΝΝΥΙΤΨ ΑΝ∆
ΑΒΝΟΡ ΜΑΛ ΧΗΑΝΓΕ ΟΦ ΣΕΑ ΣΥΡΦΑΧΕ ΤΕΜΠΕΡΑΤΥΡΕ
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Αβστραχτ} „¦¦²µ§¬±ª·²·«¨ ¶·¤·¬¶·¬¦§¤·¤²©¶¨µ¬²∏¶©²µ¨¶·©¬µ¨ §¬¶¤¶·¨µ¬±·«¨ ¼¨ ¤µ²©t|xt·²t||s ¬± ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª°µ²√2
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Κεψ ωορδσ} ƒ²µ¨¶·©¬µ¨ o≥¨ µ¬²∏¶¼¨ ¤µo≥¨ ¤¶∏µ©¤¦¨ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o¤º o≤¤∏¶¨ ²©©²µ°¤·¬²±
森林火灾重灾年景是大空间尺度范围内森林火灾致灾潜力年际变化过程中间歇出现的一种具有高
致灾潜力的年份 ∀这种年份虽然为数不多 o一般约占历史年数的 ux h ∗ vs h o但所造成的损失却可高
达历史森林火灾总损失的 {s h ∗ |s h k王述洋 ot||vl ∀因此 o研究和探索森林火灾重灾年景成因规律及
预测技术 o对有效地预防和控制森林火灾危害和损失 o具有特别重要的意义 ∀
随着自然灾害成因 !规律与全球变化研究的不断深化 o海温异常k¶¨¤¶∏µ©¤¦¨ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¤¥±²µ°¤¯¬·¼o
≥≥ׄl变化诱发某些灾异的可能性及其可能机制的研究日益受到人们的关注 ∀近十几年来国内外研究
表明 o全球变化的许多问题与海温异常变化息息相关 ∀海温异常变化不但对全球气候异常变化有显著
影响 o而且也是诱发许多自然灾害或强化其致灾潜力的主要因素之一k朝仓正 ot||t ~任振球 ot||s ~郭增
建 ot||u ~赵振国 ot||yl ∀黑龙江林区的森林火灾重灾年也有多发生在地球自转速度显著减慢 !北太平
洋海温异常时段的倾向k王述洋 ot||vl o且具有与南方涛动指数 ≥’Œ持续负值期相伴随之规律 o重灾年
的当年 ≥’Œ异常度值在 t1z{ ∗ u1yv之间k王述洋 ot||wl ∀然而 o森林火灾重灾年景的形成是否确与≥≥ׄ
有关 o能否从中找出有价值的海温因子用于辨识未来年 !季的森林火灾活动水平和致灾潜力 o尚未得到
详细研究 ∀为研究和揭示森林火灾重灾年景的成因 !规律 o本文对我国重点森林火灾区黑龙江林区的森
林火灾重灾年景与北太平洋 ≥≥ׄ的关系进行了研究 o得出许多有参考价值的结果 ∀
t 数据来源及分析方法
111 数据来源
t|xt ∗ t||s年北太平洋海温逐年逐月数据由中国国家海洋环境预报研究中心提供 ~黑龙江林区
t|xt ∗ t||s年的森林火灾统计数据由黑龙江省政府森林防火指挥部提供 ∀
112 分析方法
采用异常度分析法计算森林火灾重灾年当年各月及前后各 v ¤逐月海温异常度指数 ∀异常度分析
法是探测重大自然灾害现象及其可能原因的有效方法 o我国海 p气研究专家解思梅和日本海 p气专家
高桥先生曾多次用该法研究台风 !海冰等自然灾害和异常地球物理现象的成因k解思梅 ot|{yl ∀异常度
分析方法简介如下 }
t1u1t 关键年选择 取年森林火灾严重度≈«°u#k¤#次lp t 和年森林火灾面积k¤±±∏¤¯ ¤µ¨¤¥∏µ±¨ §o„„…l
都超过其多年平均值的突出年份为关键年 o用 Φ标记 o并控制所选的关键年总数 w [ µ [ tΠv统计年数
k νl o经综合考虑确定出关键年 ∀
黑龙江林区 t|xt ∗ t||s年森林火灾历年 „„…曲线如图 t所示 o历年年森林火灾严重度见图 u ∀经
综合分析 o选出 w个最有代表性的森林火灾重灾关键年 o具体年代分别为 t|yy !t|zu !t|zz !t|{z年 ∀
图 t 黑龙江林区历年森林火灾面积分布曲线
ƒ¬ªqt ƒ²µ¨¶·©¬µ¨ ¶¨µ¬²∏¶§¨ªµ¨¨¬±©²µ¨¶·½²±¨ ²© ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª
t1u1u 异常度求算 设欲分析的某一环
境因子 Ξ ∗ ΝkΑoΡul o其时间序列为 Ξ €
¾ξt oξu o, ,ξι oξνÀ o则该因子在关键年当
年kΦl !关键年前 t αkΦp tl及后 t αkΦn
tl的异常度 ΘΦ !ΘΦp t !ΘΦn t分别由下式计
算k前 u ¤!前 v ¤和后 u ¤!后 v ¤的异常度
计算依此类推l }
ΘΦ €
ΞΦ p ΞΕ ktl
ΘΦpt €
ΞΦpt p ΞΕ kul
ΘΦnt €
ΞΦnt p ΞΕ kvl
图 u 黑龙江林区历年森林火灾严重度分布曲线
ƒ¬ªqu „±±∏¤¯ ¤µ¨¤¥∏µ±¨ §¥¼©²µ¨¶·©¬µ¨ ¬±©²µ¨¶·½²±¨ ²© ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª
tut 第 v期 王述洋 }森林火灾重灾年现象与海温异常变化关系研究
式中 oΘΦ !ΘΦp t和 ΘΦn t分别为关键年及前 t¤和后 t¤的异常度指数 ~ΞΦ !ΞΦp t !ΞΦn t分别表示关键年及关
键年前 t ¤和关键年后 t ¤因子样本均值 ~Ξ为该因子多年均值 ~Ε为标准误差 ∀具体求法如下 }
ΞΦ € tµ 6
µ
ι € t
ξΦkιl kwl
ΞΦpt € tµ 6
µ
ι € t
ξΦptkιl kxl
ΞΦnt € tµ 6
µ
ι € t
ξΦntkιl kyl
Ξ € tν 6
µ
ι € t
ξι kzl
Ε € σµ k{l
式中 oν为统计年数 ~µ 为关键年数 o一般 w [ µ ν ν ~σ为因子时间序列值的标准差 ∀
运用公式ktl !kvl分别计算关键年 !关键年前 t ¤和后 t¤的异常度值 ΘΦ !ΘΦp t和 ΘΦn t o若¿Θ¿∴t1x
或 u1s o则说明该统计值是有意义的 o信度分别可达 |v h和 |z h ∀
图 v 森林火灾重灾关键年及前后各 v ¤≥≥×逐月异常度
ƒ¬ªqv „¥±²µ°¤¯ ¬±§¨¬²©≥≥× ¬±·«µ¨¨¼¨ ¤µ¶¤«¨¤§²©·«¨ ¶¨µ¬²∏¶©¬µ¨ ¼¨ ¤µ¤±§·«µ¨¨¼¨ ¤µ¶¤©·¨µ·«¨ ¶¨µ¬²∏¶¼¨ ¤µ

u 结果及讨论
211 异常度分析结果
运用异常度分析法计算 !分析了海温异常变化对森林火灾年际活动的影响 ∀分别将关键年及前后
各 v ¤历月海温数据代入上述异常度指数计算公式 o得出森林火灾重灾k关键l年及前后各 v ¤海温异常
变化的异常度分析结果及异常度指数在关键年及前后各 v ¤的历月分布规律 o详见表 t2t及 t2v ∀
212 异常度分析结果讨论
由图 v和表 t可以看出 o黑龙江林区森林火灾重灾年前期 p v ¤的 ≥≥×异常度变化不明显 ~自前 v ¤
u月至前 t ¤v ∗ w月 o异常度指数持续为负 o海温处于负距平阶段 o前 u ¤全年异常度指数为 p t1|{ o其
中 o从前 u ¤x ∗ tu月至前 t ¤t ∗ u月 o异常度指数绝对值均大于 t1xs o信度在 |v h以上 o为显著负异常
阶段 o此后异常度指数大于零 o海温转而进入升高阶段 o在前 t¤的 ts ∗ tu月到重灾年关键年当年的 t ∗
v月持续为正距平 o在当年的 t !v和 y ∗ tt月异常度指数大于 t1xs o意味着海温异常增温显著 ~关键年后
t ¤的 t ∗ v月份 ≥≥×异常值仍较大 ∀整个异常度曲线形似一个/倒置的马鞍型0 o重灾年景当年异常度
指数达到 n u1tuk  u1s o信度为 |z h以上l ∀
这一结果意味着中国黑龙江林区森林火灾重灾年景的形成与北太平洋海温持续正距平密切相关 !
基本同步 ~与前期k p u ¤l海洋温度负相关 o即以 p u ¤的异常度指数小于 p t1xs为背景 ∀也就是说 o如
uut 林 业 科 学 v{卷
果前 u¤北太平洋海温异常度指数持续小于 p t1xs o前 t¤异常度指数由/ p 0变/ n 0 o且有继续保持升温
趋势时 o则黑龙江林区当年很有可能会发生森林火灾重灾年现象 ∀当然 o上述海温异常及其规律并不是
造成黑龙江林区森林火灾重灾年现象的唯一原因k王述洋 ot||vl ∀
表 1 森林火灾重灾(关键)年及前后各 3 α ΣΣΤ逐月异常度指数
Ταβ .1 Αβνορµαλινδεξ οφ ΣΣΤ ιν τηρεε ψεαρσ αηεαδ οφτηεσεριουσφιρε ψεαρ ανδ τηρεε ψεαρσ αφτερ τηεσεριουσ ψεαρ
月份
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v ¼¨ ¤µ¤«¨¤§²©
·«¨ ®¨ ¼ ¼¨ ¤µ
Φp u
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·«¨ ®¨ ¼ ¼¨ ¤µ
t p t quy s qu| p t qyu t qyz t qty p u qzz p s qu{
u p s qwt p s qtz p t qx{ t qu| s qx| p u qzx s qy{
v p s qt p s q{{ p t qt{ t qy s q{ p u qww s qzw
w p s qy| p t qu p s qx t qvv p t qt| p t qzv s quu
x s qvu p u qt| s qww s qwt p s qxt p t qv{ s qvu
y s qtw p u qv s qzt t qxz p t quz p t qvv s qww
z s qvt p t q{{ s qyx u qxt p t q|u p t qsx p s qtv
{ s qvw p u qut t quv u p t qzt p s qzw p s qyt
| s qzz p u qw| s q{| u qsv p u qwv p s quz p s qt
ts s qst p t q{ t qzv u qtv p u quu p s qu| p s qw
tt s qu{ p t qz t quz t qzv p u qt p s qt| p s qsx
tu s qt{ p u qst t qwx t qv{ p u quv p s qs| p s qt
年度异常指数
„¥±²µ°¤¯ ¬±§¨¬
²©¼¨ ¤µ
p s qst p t q|{ s qwx u qtu p t qwy p t qxv s qsw
v 结论
黑龙江林区森林火灾重灾年前期自 p v ¤u月至 p t ¤v ∗ w月 o异常度指数持续为负 o太平洋赤道附
近海域ktsβ≥ ∗ tsβ‘o{sβ ∗ t{sβ • l海温处于负距平阶段 ∀其中 o前 u ¤全年异常度指数为 p t1|{ ~前 u ¤x
月至前 t¤t ∗ u月 o异常度指数绝对值均大于 t1xs o信度在 |v h以上 o为显著负异常阶段 o此后异常度指
数大于零 o海温转而进入升高阶段 o海温具有先降温 !持续 o后升温 !持续的特点 ∀
黑龙江林区的森林火灾重灾年现象前 t ¤的 ts ∗ tu月到重灾年关键年当年的 t ∗ v月太平洋赤道
附近海域ktsβ≥ ∗ tsβ‘o{sβ ∗ t{sβ • l≥≥×为持续正距平 o在当年的 t !v和 y ∗ tt月异常度指数大于 t1xs o
意味着海温有一个异常增温并保持数月的过程 ∀
黑龙江林区的森林火灾重灾年现象与当年太平洋赤道附近海域ktsβ≥ ∗ tsβ‘o{sβ ∗ t{sβ • l≥≥×持续
正距平期显著正相关 o二者基本同步 o且以 p u ¤≥≥×异常变冷为背景 o当年年度异常度指数可达或超过
u1s ∀
参 考 文 献
朝仓正k日l o周力泽 q气候异常与环境破坏 q北京 }气象出版社 ot||t }{x ∗ ttw
郭增建 o秦保燕 o李革平 q未来灾害学 q北京 }地震出版社 ot||u }vs ∗ ts|
任振球 q全球变化 q北京 }科学出版社 ot||s }yv ∗ tst
王述洋 q森林火灾重灾时段对太阳活动 !厄尔尼诺 o南方涛动异常的响应 q灾害学 ot||v okul }uz ∗ vu
赵振国 q厄尔尼诺现象对北半球大气环流和中国降水的影响 q大气科学 ot||y okwl }wuu ∗ wu{
• ¤±ª≥«∏¼¤±ªq≥·∏§¼ ²± µ¨ ¤¯·¬²±¶¥¨·º¨¨ ± «¨ ¤√¼2§¬¶¤¶·¨µ2³¨µ¬²§²©©²µ¨¶·©¬µ¨ ¤¦·¬√¬·¼ ¤±§¶∏±¶³²µ·¤¦·¬√¬·¼o≥≥ׄ q²∏µ±¤¯ ²©‘²µ·«¨¤¶·ƒ²µ¨¶·µ¼ ˜±¬√¨ µ¶¬·¼o
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vut 第 v期 王述洋 }森林火灾重灾年现象与海温异常变化关系研究