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STUDY ON FOREST FIRE REGIME OF HEILONGJIANG PROVINCEⅠ. FOREST FIRE SPATIAL AND TEMPORAL DYNAMICS AND STATISTICAL DISTRIBUTION

黑龙江省林火规律研究Ⅰ.林火时空动态与分布


根据黑龙江省1980~1999年的林火资料,利用地理信息系统等工具,对黑龙江省林火时空动态和分布规律进行了研究。结果表明,黑龙江省林火可分为1980~1987年的多发段和1988年以后的低发段。人为火与总林火规律相似:次数频谱周期为16、4.5a和2.3a ,面积频谱周期为6a。雷击火次数频谱周期为9.1a和3.0a左右,面积频谱周期为9.1a。总林火次数和面积显著正相关,雷击火的次数与面积不相关。林火主要发生在4月、5月。人为火面积集中在3月、4月,雷击火面积集中在5月。林火由西北向东南呈条带状分布,西部、西南部和东北部林火较少。有5个林火多发区。林火面积、平均蔓延速率、持续时间呈对数正态分布,具有自组织特点,分数维分别是0.86、1.05和0.68。对火频谱周期、自组织性进行了讨论,指出自组织函数将林火的时空特性结合在一起,采用负幂函数描述时存在适用下限并给出计算公式。对不同区域的自组织分数维进行了比较。对人为引入火烧的适宜强度和频度进行了简单探讨。

The spatial and temporal dynamics and statistical distribution of forest fires in Heilongjiang province was studied here based on fire data of the province during 1980~1999 by means of GIS software. The results showed that the 20 years fire history can be divided into two phases: low fire occurrence stage before 1987 and high fire occurrence stage after 1987 The annual fire number and anthropogenic fire number are positively correlated with similar spectrum cycles of 2.3, 4.6 and 16 years and a size spectrum cycle of 6 years. Annual areas burned by lightning caused fires is irrelevant to its number, the former cycles every 9.1 years and the later every 9.1 and 3.0 years in each spectrum. Fires occur mainly in April and May with more burned areas in March and April for anthropogenic fires and May for lightning caused ones. The fires spatially distributed as a belt from northwest to southeast with 5 high fire occurrence regions and few burns in the west, southwest and northeast parts of the province. The fire size, averaged area expanding rate and burning time follow lognormal distribution with a self organizing character with respective fractal dimensions of 0.86、1.045 and 0.68 Discussion is made on fire cycles, self organizing characters and suitable frequency and intensity of human introduced fires in ecosystems. It is emphasized that although self organizing function links the spatial characters of fire with temporal ones, a lower limit exits when describing self organizing character with negative power functions and a formula for calculating the limit is presented here. Comparison is also made between fire fractals of different regions.


全 文 :第 v{卷 第 t期
u s s u年 t 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1v{ o‘²1t
¤±qou s s u
黑龙江省林火规律研究 1´林火时空动态与分布
金 森 胡海清
k东北林业大学森林资源与环境学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 根据黑龙江省 t|{s ∗ t|||年的林火资料 o利用地理信息系统等工具 o对黑龙江省林火时空动态和
分布规律进行了研究 ∀结果表明 o黑龙江省林火可分为 t|{s ∗ t|{z年的多发段和 t|{{年以后的低发段 ∀人
为火与总林火规律相似 }次数频谱周期为 ty !w1x ¤和 u1v¤o面积频谱周期为 y¤∀雷击火次数频谱周期为 |1t¤
和 v1s ¤左右 o面积频谱周期为 |1t ¤∀总林火次数和面积显著正相关 o雷击火的次数与面积不相关 ∀林火主
要发生在 w月 !x月 ∀人为火面积集中在 v月 !w月 o雷击火面积集中在 x月 ∀林火由西北向东南呈条带状分
布 o西部 !西南部和东北部林火较少 ∀有 x个林火多发区 ∀林火面积 !平均蔓延速率 !持续时间呈对数正态分
布 o具有自组织特点 o分数维分别是 s1{y !t1sx和 s1y{ ∀对火频谱周期 !自组织性进行了讨论 o指出自组织函
数将林火的时空特性结合在一起 o采用负幂函数描述时存在适用下限并给出计算公式 ∀对不同区域的自组织
分数维进行了比较 ∀对人为引入火烧的适宜强度和频度进行了简单探讨 ∀
关键词 } 林火 o时空分布 o自组织 o火频度
收稿日期 }usst2su2sx ∀
基金项目 }国家自然科学基金面上项目 v|{zsyvy !国家自然科学基金青年基金项目 vsssstvx和国家自然科学基金重大项目 v|{||vzs
资助 ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΦΟΡΕΣΤ ΦΙΡΕ ΡΕΓΙΜΕ ΟΦ ΗΕΙΛΟΝΓϑΙΑΝΓ ΠΡ ΟςΙΝΧΕ 1´
ΦΟΡΕΣΤ ΦΙΡΕ ΣΠΑΤΙΑΛ ΑΝ∆ ΤΕΜΠΟΡΑΛ ∆ΨΝΑΜΙΧΣ ΑΝ∆ ΣΤΑΤΙΣΤΙΧΑΛ ∆ΙΣΤΡΙΒΥΤΙΟΝ
¬± ≥¨ ± ‹∏‹¤¬´¬±ª
k Χολλεγε οφ Φορεστ Ρεσουρχεσ ανδ Ενϖιρονµεντo Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ } ׫¨ ¶³¤·¬¤¯ ¤±§·¨°³²µ¤¯ §¼±¤°¬¦¶¤±§¶·¤·¬¶·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±²©©²µ¨¶·©¬µ¨¶¬± ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª³µ²√¬±¦¨ º¤¶¶·∏§2
¬¨§«¨µ¨ ¥¤¶¨§²±©¬µ¨ §¤·¤²©·«¨ ³µ²√¬±¦¨ §∏µ¬±ªt|{s ∗ t||| ¥¼ °¨ ¤±¶²© ŠŒ≥ ¶²©·º¤µ¨ q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤··«¨ us
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t|{z1׫¨ ¤±±∏¤¯ ©¬µ¨ ±∏°¥¨µ¤±§¤±·«µ²³²ª¨±¬¦©¬µ¨ ±∏°¥¨µ¤µ¨ ³²¶¬·¬√¨ ¼¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¨§º¬·«¶¬°¬¯¤µ¶³¨¦·µ∏° ¦¼¦¯¨ ¶²©u1v o
w1y ¤±§ty ¼¨ ¤µ¶¤±§¤¶¬½¨ ¶³¨¦·µ∏° ¦¼¦¯¨ ²©y ¼¨ ¤µ¶q„±±∏¤¯ ¤µ¨¤¶¥∏µ±¨ §¥¼ ¬¯ª«·±¬±ª2¦¤∏¶¨§©¬µ¨¶¬¶¬µµ¨¯¨ √¤±··²¬·¶
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Κεψ ωορδσ} ƒ²µ¨¶·©¬µ¨ o≥³¤·¬¤¯ ¤±§·¨°³²µ¤¯ §¼±¤°¬¦¶o≥¨ ©¯2²µª¤±¬½¬±ªoƒ¬µ¨ ©µ¨ ∏´¨±¦¼
黑龙江省是我国森林大省 o也是林火多发区域 ∀研究该地区林火规律既可为该地区的森林火险等
级区划和林火测报服务 o又可为研究林火在生态系统和景观中的作用提供必需的参数k¬ot|||l ∀目前
已开展的研究有 }利用 ts ¤的林火数据 o对林火时间动态和空间分布进行基本描述 o对现有格局的成因
进行有限的分析k寇晓军 ot||z ~胡远方 ot||{l ∀在这些工作的基础上 o作者通过收集更丰富的资料
kt|{s ∗ t|||年共 us ¤的林火资料l o利用地理信息系统等工具 o对黑龙江省的林火时空规律和成因 o特
别是林火空间格局与人口 !植被类型及气候因子的空间关系进行了研究 o在研究中注意尺度的影响 ∀由
于篇幅原因 o本文只涉及黑龙江省林火的时空动态规律 o包括林火次数和面积的时空动态及其统计分
布 ∀对于影响因素的分析将另文论述 ∀
t 研究地区概况
黑龙江省位于东经 tutβttχ ∗ tvxβsxχ !北纬 wvβuxχ ∗ xvβuvχ之间 o面积 wx1w ≅ tsw ®°u o人口 vvss ≅ tsw ∀
大陆性气候 o冬季寒冷干燥 o夏季炎热多雨 o春秋季多大风 o空气湿度低 o干燥 ∀全省地貌分为 x个区域 }
西北部的大兴安岭 !东北部的小兴安岭 !东南部的东部山地k由数条并行的东北 ) 西南走向的山岭组成 o
有张广才岭 !老爷岭和完达山等l !西部的松嫩平原区及东部的三江兴凯湖平原 ∀山地海拔高度在 vss
∗ tyss °左右 o平原地区海拔在 vx ∗ uss °左右 ∀山地面积占 x{1| h o其中中山为 w1w h o低山为
us1w h o丘陵占 ut1{ h o台地为 t1{ h o山区河谷和冲积平原为 ts1x h ~平原占 wt1t h ∀省内有较大面积
的森林土壤 !草原土壤和森林草原土壤 o属地带性土壤 o同时存在着大面积的非地带性土壤 ∀
地带性植被属寒温带针叶林和温带针阔混交林 ∀森林主要分布在大兴安岭 !小兴安岭 !张广才岭 !
老爷岭和完达山 v大片林区 ∀松嫩平原和三江平原是少林地区 ∀天然林比重大 !人工林少 ∀
黑龙江省是全国森林防火的重点省份 o年均森林过火面积居全国之首 o是火灾危害最严重的地区 ∀
u 研究方法
收集下列资料 }ktl黑龙江省 t|{s ∗ t|||年的林火统计数据 o包括林火发生时间 !扑灭时间 !火点地
理坐标 !过火面积 !火因等 ~kul黑龙江省的行政区图 ∀
根据各林火的起灭火时间 !过火面积计算林火持续时间和平均蔓延速率 ∀用统计软件拟合过火面
积 !持续时间和平均蔓延速率的统计分布并对其进行自组织函数的拟合k•¬¦²·¤ ετ αλqot|||l ∀
对数据分区域进行谱分析k幺枕生等 ot||sl o绘制周期图 o计算正弦 !余弦函数的系数 o确定林火次
数 !面积的周期 ∀
利用地理信息系统软件 „• ≤Ќ‘ƒ’数字化黑龙江省的行政区图 ∀根据各火点地理坐标建立火点空
间分布图层 ∀将该图层与行政区图叠加 o绘制火点行政区分布图 ∀
v 结果与分析
311 林火时间分布规律
v1t1t 年际变化
ktl林火次数年际变化 黑龙江省 us¤共发生林火 v||x次 o年均 uss次 ∀其中人为火 vts{次 o占总
次数的 z{1y h o年均 txx次 o是林火次数的主体 ~雷击火 t|x次 o占总次数的 w1{ h o年均 ts次 ~火源不明
的 y|u次 o占总林火的 tz1v h ∀
图 t是黑龙江省林火次数的年际波动情况k为便于比较 o将数值较小的雷击火次数和面积乘上一个
比例因子 o但总的波动规律不变 ∀以下各图同样处理 o但所乘因子不同l ∀从图 t可见 o总林火次数随时
间发展呈下降趋势 ∀以 t|{z年为界 o分为有明显差异的两个阶段 }t|{s ∗ t|{z年的高发阶段和 t|{{年
以后的低发阶段 ∀高发段年均 v|w次 o低发段年均 |x次 o低于 us ¤的平均值 ∀次数最少的是 t||v和
t||w年 o分别为 uw次和 u|次 ~最多的是 t|{u和 t|{s年 o分别为 xwv次和 xtt次 ∀
人为火次数与总林火次数的年际波动规律相似 o两者的相关系数为 s1|| ∀
雷击火次数虽远比人为火少 o但显示了更强烈的波动特点 ∀在 t|{y和 t|{z年出现了最大峰值 ∀
雷击火次数与总林火次数和人为火次数的相关系数仅为 s1s{和 s1sv o独立于总林火次数和人为火次
数 o不具有明显的两阶段 ∀
对林火年际数据的谱分析表明 o林火在 s1sy频率处有一明显峰值 o占总方差的 yz1w h o在 s1uu和
s1ww频率上也有峰值 o占方差的比例较小 o分别为 |1v h和 z1{ h ∀上述 v组分占总方差的 {w1x h o可较
|{ 第 t期 金 森等 }黑龙江省林火规律研究 1´ 林火时空动态与分布
图 t 黑龙江省林火次数的年际波动
ƒ¬ªqt „±±∏¤¯ ©¬µ¨ ²¦¦∏µµ¨¦¨ ¬± ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª°µ²√¬±¦¨
) )τ 火灾次数 ƒ¬µ¨ ²¦¦∏µµ¨±¦¨ ~) ) )ρ 雷击火次数 2©¬µ¨¶²¦¦∏µµ¨±¦¨ ~) ) )ϖ us倍雷击火次数 us 3 2©¬µ¨¶²¦¯∏µ¨±¦¨ ~) 3 ) 人为火次数 „2©¬µ¨¶²¦¦∏µ¨±¦¨
好地刻画总林火次数的年际波动 ∀其周期强度统计检验值 ϑk幺枕生等 ot||sl分别为 }w1vt !v1xw !v1tt o
大于 s1sx水平阈值 u1||y o在 s1sx水平上显著 ∀即总林火次数在 ty !w1x和 u1v¤上有一定的周期性 o可
用下列公式近似描述k忽略小于 t的系数并取整l }
Ν € tsx¦²¶ks1tΠΤl p u¶¬±ks1tΠΤl p v|¶¬±ks1yΠΤl n uy¦²¶ks1|ΠΤl n ux¶¬±ks1|ΠΤl
式中 }Ν为林火次数 ~Π为圆周率 ov1tw ~Τ为年份 ∀
人为火次数的周期性与总林火次数相似 ∀其近似表达为 }
Ν € {y¦²¶ks1tΠΤl p x¶¬±ks1tΠΤl n v¦²¶ks1yΠΤl p uz¶¬±ks1yΠΤl n uy¦²¶ks1|ΠΤl n uy¶¬±ks1|ΠΤl
式中符号同上式 ∀
图 u 黑龙江省林火面积的年际变化
ƒ¬ªqu „±±∏¤¯ ¥∏µ±¨ §¤µ¨¤¬± ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª°µ²√¬±¦¨
) ) )τ 火灾面积 …∏µ±¨ §¤µ¨¤~) ) )ρ ys倍雷击火面积 ys 3 „µ¨¤¥∏µ±¨ §¥¼ 2©¬µ¨¶~) ) )ϖ 雷击火面积 „µ¨¤¥∏µ±¨ §¥¼ 2©¬µ¨¶~
) 3 ) 人为火面积 „µ¨¤¥∏µ±¨ §¥¼ „2©¬µ¨¶
s| 林 业 科 学 v{卷
雷击火次数从周期图上得到的周期是 |1t ¤ks1tt频率l和 v1s ¤ks1vv频率l ∀其周期强度统计检验
值 ϑk幺枕生等 ot||sl分别为 }v1yx !v1vt o大于 s1sx水平阈值 u1||y o在 s1sx水平上显著 ∀但与总林火
次数和人为火次数不同的是 o雷击火次数各频率组分没有对总方差贡献特别大者 ∀
kul林火面积年际变化 黑龙江省 us ¤总过火面积为 uxt1v ≅ tsw «°u o年均过火面积为 tu1y ≅ tsw
«°u ∀其中 o人为火总面积为 utu1u ≅ tsw «°u o占总过火面积的 {w1w h o年均 ts1y ≅ tsw «°u o是林火面积
的主体 ~雷击火总面积为 w1sv ≅ tsw «°u o占总过火面积的 t1y h o年均 s1usu ≅ tsw «°u ~不明火源的林火
面积为 vx1sz ≅ tsw «°u o占总面积的 tv1|x h ∀
图 u是黑龙江省林火面积的年际变化 ∀与林火次数的年际变化相似 o林火面积以 t|{z年为界 o分
明显差异的两个阶段 o即 t|{s ∗ t|{z年的大面积阶段和 t|{{年以后的小面积阶段 ∀t|{z年k含 t|{z
年l之前的年均过火面积为 uu1w ≅ tsw «°u ot|{z年之后的年均面积为 t1w ≅ tsw «°u ∀统计时段内的 x个
重灾年份 o均在 t|{z年以前 ot|{z年过火面积达 ttw1vy ≅ tsw «°u ∀t|{z年以后 tv ¤的年均过火面积为
t1| ≅ tsw «°u o远远低于总平均值 ∀t||v年总林火面积最低 o仅为 s1sy ≅ tsw «°u ~t|{{和 t||z年也较少 o
分别为 s1tv ≅ tsw «°u 和 s1uv ≅ tsw «°u ∀
人为火面积的年际波动与总林火面积的波动相似 o两者的相关系数为 s1|| ∀雷击火面积在 t|{x年
达到最大 o其年际波动与人为火有一定的相似 o但在相位上有一定的滞后 ∀
表 1 林火季节分布
Ταβ .1 Φορεστ φιρεσεασοναλ διστριβυτιον
项目 Œ·¨° 月份 ²±·«v w x y { | ts tt
总火灾次数 ײ·¤¯ ©¬µ¨ ±∏°¥¨µ s1sxx s1vyy s1vwz s1tuw s1ssu s1suv s1szz s1ssy
总火灾面积 ײ·¤¯ ¥∏µ±¨ §¤µ¨¤ s1vyy s1vwz s1sss s1tuw s1ssu s1suv s1szz s1ssy
雷击火次数 2©¬µ¨ ±∏°¥¨µ s1sw| s1wwy s1xss s1sss s1ssx s1sss s1sss s1sss
雷击火面积 …∏µ±¨ §¤µ¨¤¥¼ 2©¬µ¨¶ s1sss s qssx s1{s| s1t{y s1sss s1sss s1sss s1sss
对林火面积的谱分析表明 o总林火面积和人为火面积有 y ¤的周期成分k频率 s1tyl ∀雷击火面积
有 |1t¤的周期组分k频率 s1ttl ∀其周期强度统计检验值 ϑk幺枕生等 ot||sl分别为 }v1{z和 v1yu o大于
s1sx水平阈值 u1||y o在 s1sx水平上显著 ∀与林火次数不同 o面积的各频率在总方差中的比例较均匀 ∀
kvl林火次数和面积的关系 总林火次数和面积的相关系数为 s1ws o在 s1st水平上显著 ~人为火次
数与人为火面积的相关系数为 s1v| o在 s1st水平上显著 ∀这表明人为火和总林火的次数和面积正相
关 ∀但雷击火次数与面积的相关系数仅为 s1tt{ o不相关 ∀
v1t1u 林火季节变化 黑龙江省林火主要出现在 v ∗ y月和 | ∗ tt月 ∀表 t是 us ¤间总林火和雷击火
次数 !面积在各季节中的分布 ∀总林火k人为火l主要发生在 w !x月 o面积集中在 v !w月 ∀雷击火主要发
生在 w !x月间 o面积则集中在 x月 ∀z月没有林火 o{月仅有个别林火 ∀
312 林火空间分布规律
图 v是 t|{s ∗ t|||年黑龙江省林火次数的空间分布图 ∀林火由西北向东南呈带状分布 o有 x个多
发区 }西北部的加格达奇 !松岭区域 !中北部的黑河 !孙吴 !逊克 !德都 !嫩江区域 !东北部的同江 !嘉荫区
域 !中部的木兰 !依兰区域和东南部的林口 !密山 !鸡西区域 ∀区域间变幅较大 ∀县际 us¤总林火面积均
值为 t{w1|®°u o最小值为 s1s®°u o最大值为 xusy1u®°u o标准差为 zys1|®°u ∀其频率分布与林火面积的
频率分布也相似 ∀在黑龙江省的西部 !西南部和东北部森林林火次数很少 o面积也很小 o这些地区主要
是农业区和沼泽地 ∀
以上分析表明 o黑龙江省的林火空间分布具有异质性 ∀
313 黑龙江省林火特征的统计分布
v1v1t 林火特征的概率分布 黑龙江省林火持续时间 !平均蔓延速率 !过火面积具有良好的对数正态
分布 oςu 值分别为 t||1|{ !vx1uw !xz1uu o均大于 ςus1|| € ts1t|y o显著水平在 s1||以上 ∀对数均值和方
t| 第 t期 金 森等 }黑龙江省林火规律研究 1´ 林火时空动态与分布
差分别是 }t1ut{和 t1y|t !s1zvy和 w1vvv !t1|xv和 z1zt|y ∀对数分布见图 w ∀
图 v 黑龙江省林火空间分布
ƒ¬ªqv ≥³¤·¬¤¯ ³¤·¨µ± ²©©²µ¨¶·©¬µ¨ ¬± ‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª
图 w 火灾特征对数分布
ƒ¬ªqw ²ª±²µ°¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©©²µ¨¶·©¬µ¨ ¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶
) ) )τ 过火面积 …∏µ±¨ §¤µ¨¤~) ) )ρ 平均蔓延速率 „√¨ µª¨§¶³µ¨¤§µ¤·¨~) ) )ϖ 持续时间 ¤¶·¬±ª·¬°¨
v1v1u 林火特征的自组织性 符合下列负幂函数关系的特征具有自组织性质 }
πkφ  ξl € αξp β ktl
式中 oπ为大于 ξ的特征出现的频率 oα !β为参数 oၠs o⠁ s ∀
u| 林 业 科 学 v{卷
对黑龙江省林火面积 !持续时间和平均蔓延速率计算累积频率 o进行对数变换后进行线性回归得到
参数 α !β列于表 u ∀其中林火面积频率对数共分 uy组 o从小于 p tt到大于 tv o步长为 t ~持续时间频率
对数共分 uu组 o从 p v到大于 z o步长 s1x ~平均蔓延速率频率对数共分 us组 o从 p |到 ts o步长为 t ∀表
u表明 o这 v个特征具有良好的自组织特点 o其分数维分别是 s1{y !t1swx和 s1y{ ∀
表 2 林火特征自组织统计参数
Ταβ .2 Παραµετερσ οφφιρεσελφ2οργανιζινγ χηαραχτερσ
项目 Œ·¨° 指标 Œ±§¨¬¤ ¥ 相关系数 ≤²¨©©¬¦¨±· 显著水平 ≥¬ªq¯ √¨¨¯
过火面积 …∏µ±¨ §¤µ¨¤ y1zwy s1{y|tw| p s1|xu{zx s1sssss
持续时间 ¤¶·¬±ª·¬°¨ s1xuy t1swx p s1||ty s1sssstu
平均蔓延速率 „√ µ¨¤ª¨§¶³µ¨¤§µ¤·¨ s1zvz s1y{wxy p s1|yxstz s1sssssy
w 结论
黑龙江省林火次数 !面积年际波动并呈下降趋势 ∀以 t|{z年为界 o分为 t|{s ∗ t|{z年的多发阶段
和 t|{{年以后的低发阶段 ∀
人为火与总林火有相似的规律 }次数周期为 ty !w1x和 u1v ¤o面积周期为 y ¤∀雷击火次数周期为
|1t ¤和 v1s ¤左右 o面积周期为 |1t ¤∀
总林火次数和面积 !人为火次数与人为火面积均具有显著的正相关 o但雷击火的次数与面积不具有
明显的相关性 ∀
林火k人为火l主要发生在 w !x月 o面积集中在 v !w月 ∀雷击火集中在 w !x月间 o面积集中在 x月 ∀z
月没有林火 o{月仅有个别林火 ∀
黑龙江省林火由西北向东南呈条带状分布 ∀在西部 !西南部和东北部森林林火次数较少 ∀有 x个
林火高发区 }西北部的加格达奇 !松岭区域 !中北部的黑河 !孙吴 !逊克 !德都 !嫩江 !东北部的同江 !嘉荫 !
中部的木兰 !依兰和东南部的林口 !密山 !鸡西 ∀
黑龙江省林火面积 !平均蔓延速率 !持续时间呈对数正态分布 o具有自组织特点 o分数维分别是
s1{y !t1swx和 s1y{ ∀
x 讨 论
本文的火周期与文献中的 v1v ∗ v1y¤k≤∏°°¬±ª ετ αλqot||x ~¬ετ αλqot||zl或 w¤kŠµ¤±¶·µ²° ot||vl
较一致 ∀由于本文仅用 us¤的数据 o故在对林火周期性研究中所能反映的只能是林火实际周期k如果周
期存在l中的高频部分 o即变动成分 o而真正能够反映林火基本特性的低频部分由于样本数太少而被截
掉 ∀这对人为火和雷击火都是一样 ∀
描述火扰动常用的特征有 }火频率与轮回期 !火周期 !火面积分布 !火强度分布 !火烈度 !季节规律和
火的种类等k¤¯¤±¶²±ot|{zl ∀对频率与轮回期将另文分别森林类型讨论 ∀对火强度分布 !火烈度 !火的
种类将收集有关数据 o进一步研究 ∀
自组织特性将林火的空间属性与时间属性结合在一起 ∀ •¬¦²·¤用 t|{y ∗ t||v年 { ¤间的资料对意
大利 ¬ª∏µ¬¤地区的林火进行研究发现 o面积在 t ∗ tss «°u的林火具有良好的自组织性 ∀小于 t «°u和大
于 tss «°u的林火则不然 ∀ •¬¦²·¤对此的解释是 o一是自组织性可能本身有尺度的上下界限制 ∀另一个
是小于 t «°u的林火数据不全 o而大于 tss «°u的林火因面积较大 o可燃物异质性较强 o不能表现出统一
的自组织特点 ∀
事实上 o负幂函数是以 ≠ 轴为渐进线的函数 o当 ξ趋向 s时 o累积频率趋向无穷 o这显然与累积频
率上限为 t相矛盾 ∀因此 o用负幂函数描述自组织性质时应有适用下限 o该下限值为 αtΠβ o即函数值为 t
时的 ξ值 ∀根据表 中 α !β的数值计算黑龙江省林火面积 !持续时间和平均蔓延速率自组织性质的下
v| 第 t期 金 森等 }黑龙江省林火规律研究 1´ 林火时空动态与分布
限分别为 {1||u «°u !s1xwt «!s1yws «°u#«pt ∀
本文研究的尺度要比 •¬¦²·¤的尺度大得多 o但在大面积 !时间上仍表现出良好的自组织性 o其中的
原因有待进一步研究 ∀
林火面积自组织特点显然应有上限 o上限为所研究区域的总面积 o因为一个地区的任何一次林火在
研究区域内的面积不应大于研究区的面积 ∀其它特征的上限是否存在等问题有待进一步研究 ∀
自组织函数中 α !β的值与区域有关k•¬¦²·¤ ετ αλqot||zl o不同地区数值不同 o陕西省面积的分数维
为 s1|{vuk薄颖生等 ot||zl o黑龙江省的林火面积分数维是 s1{y o意大利 ¬ª∏µ¬¤地区的林火面积的分数
维是 s1zuvk•¬¦²·¤ ετ αλqot||zl ∀它们可能是区域火系统k©¬µ¨ µ¨ª¬°¨ l的特征值 o其火生态学意义比较复
杂 o我们将专门阐述 ∀比较简单地讲 oα越小 o具有自组织特点的林火特征下限越小 ∀在低于下限部分
的林火特征 o如本文所述的 v个指标 o可由对数正态分布描述 ∀
长期的防火工作导致可燃物的大量积累 o人们用计划火烧来减少可燃物并期望恢复火在生态系统
中的作用 ∀应按怎样的频度和强度进行计划火烧 ‚人类的干扰使林火的次数增加 o但又使每次林火的
面积减少 o大大低于自然状态下的面积 ∀目前还无法判断人类活动下的多次小面积火与自然状态下少
次大面积火对生态系统的影响是否等价或在一定意义上等价 ∀但雷击火是自然火的主体 o在自然条件
下 o黑龙江省的年林火次数最少为 ts次 o若向上浮动一个数量级 o可在 ts ∗ tss次之间 ∀火的面积最小
为 s1usu ≅ tsw «°u o也可向上浮动 ∀根据前面数据 o黑龙江省年林火次数低值有 uw次kt||v年l !u|次
kt||w年l o面积低值有 s1sy ≅ tsw «°ukt||v年l !s1tv ≅ tsw «°ukt|{{年l和 s1uv ≅ tsw «°ukt||z年l o这说
明经过适当的措施可将林火控制在接近自然状态的水平上 o如果达到这种水平 o林火管理工作就已经很
有成绩了 ∀这也意味着无林火记录不一定好 o至少在生态意义上讲不是自然正常的 ∀事实上 o人为火源
是很难根除的 ∀
参 考 文 献
薄颖生 o韩恩贤 o韩 刚等 q林火自相似性质及其在林火管理中的应用初探 q森林防火 ot||z oktzlv }us ∗ uu
胡远方 q黑龙江省林火面积分布格局 q森林防火 ot||{ okul }t| ∗ t|
寇晓军 q黑龙江省林火时空格局分析 ) 时间分布 q森林防火 ot||z okwl }tv ∗ tx
幺枕生 o丁裕国 q气候统计 q北京 }气象出版社 ot||s ox|s ∗ yts
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w| 林 业 科 学 v{卷