云南C波段天气雷达的森林火灾预警系统实现

利用云南多次森林火灾历史个例,结合相对应的C波段新一代天气雷达资料进行对比分析研究,参考S波段新一代天气雷达的一些阈值,基于雷达探测回波的形成原理,提出森林火灾在C波段高山雷达回波上的一些特有指标,形成C波段高山雷达特有的算法,主要有:由于高原高山地区风速较大,引入雷达速度场结合地面自动站风向风速判别指标;高山雷达由于海拔高差较大,探测的目标物高度也不同,在设置识别阈值时应有一定的差别;高原小尺度对流性降水回波过滤方法等一些新指标和方法。基于此设计了系统,并开展雷达森林火灾探测预警的业务试验,不断改进总结完善后,取得了一定效果,实现了C波段新一代天气雷达的森林火灾探测软件系统。试验表明:从时效性看雷达监测有时较卫星和人工视频监测有一定优势,可与目前的卫星监测和人工视频监测等手段形成互补;根据空中火灾烟尘回波面积和烟尘回波顶高的变化,有时可以较好的分析出地面火势的变化情况,判断出火势的增强、减弱和复燃。     

木里县森林火灾原因分析及闪电监测资料应用

2019年3月30日凉山州木里县雅砻江镇立尔村因雷击发生重大森林火灾的事件,致死30人,同时造成重大经济损失。根据现场目击者报告,通过对火场附近地理环境、气候特征和气象条件分析发现起火点附近承灾体极度脆弱。起火时段天气形势和卫星云图分析表明,起火时段火场附近有可能产生闪电的云系生成;应用全国三维闪电探测网、四川省雷电监测网、某基地雷电监测数据进一步分析了火灾事件发生时段闪电时空特征。结果表明本次森林火灾的直接致灾因子是云地闪电。起火原因是由于云地闪击中火场内高大树木,雷电流在通过树干泄放入地过程中闪电通道的高温热效应首先引起地表枯叶、腐质层开始的燃烧,进一步引起大面积森林火灾。在缺乏地面气象探测站网、气象雷达不能覆盖的森林地区,闪电探测是评估森林起火致灾因子、定位起火位置的一种有效技术方法。可以为政府判断森林火灾性质及火灾防范决策提供重要技术依据。     

2022年极端干旱背景下湖南森林火灾气象条件分析——以2022年湖南新田“10·17”重大森林火灾为例

基于湖南地面气象观测资料、干旱指数、CMA＿GD区域数值模式分析资料以及卫星云图和遥感数据,从大气环流、天气实况、气象物理量、卫星遥感及云图方面,结合气候背景及火场气象要素变化对2022年湖南新田“10·17”重大森林火灾期间的气象特征进行深入剖析。结果表明：新田“10·17”重大森林火灾发生前已遭遇夏秋季连旱、极端连晴天气以及高温热浪天气,造成了新田长达45 d的特旱和极高的森林火险气象等级;在火灾期间,10月18日叠加白天辐射增温、谷风发展及干冷空气爬坡后的焚风效应,加剧了火场热对流造成火势蔓延极快;在10月21日09:00—10:00,出现了环境风突然增强以及上干下湿的大气层结,其对流不稳定潜势背景有利于爆燃的发生,爆燃发生后形成的局地小尺度低压也对爆燃的维持提供了正反馈机制;卫星云图在晴空条件下对火情发展、明火面积变化具有较好的监测效果。     

陕西省林火特征及与关键气候因子的关系

采用趋势分析法和相关分析法,选择年均湿润系数、年均风速、年均气温日较差作为气象指标,火灾次数和受害森林面积作为火灾指标,对1954-2013年陕西省、陕北、关中和陕南不同地区的气象因子与森林火灾之间的关系进行研究,为气候变暖背景下林火防治提供理论依据。结果如下:陕西省森林火灾次数和受害森林面积与时间序列呈反曲线式下降,1950年代至1960年代前期陕西森林火灾频发,1990年代后火灾减少并趋于稳定。陕西林火每个月都有发生,89.3%的受害森林面积集中在1-5月,每天的10-12时和13-16时是火险高发时段,且火灾等级较高。陕西省火灾分布具有明显的地域特征。年均湿润系数和年均气温日较差表现出下降趋势,年均风速在21世纪以来逐渐加大。气候因子对森林火灾的影响具有地域性和滞后性,年均湿润系数、年均风速和年均气温日较差均对当年森林火灾表现出正相关。目前陕西林火逐渐减少并趋于稳定,气候变化背景下,未来森林火灾风险将进一步加剧。     

关中地区重污染发生和减弱天气类型及气象要素定量特征

基于2014-2017年陕西关中五市逐时地面气象、空气质量观测数据和重污染期间探空、微波辐射计观测资料等,采用统计方法分析了关中重污染发生、减弱的天气类型及其气象要素定量特征。结果表明,重度污染产生的天气类型主要有:弱冷高压后部型出现重污染频次最多,低压倒槽和均压(鞍型)场型出现严重污染频次多,冷高压前部型出现重污染范围广,冷高压底部型关中盆地一般均出现重度污染。在静稳天气形势下,气温在-2～15℃之间、降水强度小于0.2 mm/h、风速在4 m/s以下且风向为偏南,易产生重度以上空气污染。重度污染减弱的天气类型有:中高纬度高空纬向型环流,地面上为均压场(鞍型场)或低压倒槽结构的稳定天气形势,气温迅速升高到16℃以上,重度污染缓慢减弱;在干冷空气作用下,风速增大、湿度降低,重度污染迅速减弱;高空槽配合低层偏南气流,产生明显降雨,湿沉降作用下,重度污染迅速减弱;在扩散回流东北路弱冷空气作用下,绝对湿度陡降,形成下干上湿大气状态,垂直扩散增强,重污染天气迅速转好。     

森林火灾后植被恢复的遥感监测

文中结合Landsat TM遥感影像和CRU气象数据,采用参数生态模型,从森林植被净初级生产力NPP入手,模拟估算大兴安岭地区图强林业局1987年森林火灾后的植被覆盖情况,并通过控制实验对比分析影响森林NPP估算模型的主要因子和过火区域的NPP变化,从而实现火灾后对森林恢复情况的遥感监测。结果表明：1987年森林大火造成的研究区森林NPP数值下降严重。之后森林植被NPP数值逐渐回升,2009年之后达到最大值,已经完全恢复到火灾前的数值。从空间分布来看,研究区北部地区受火灾影响较大,多年森林NPP总体数值变化明显呈增长趋势,到2009年后则趋近平稳;南部未过火区域没有明显变化。利用遥感技术与生态模型结合是监测火灾后森林恢复的有效途径。     

森林火灾中逃生

有很多朋友喜欢到各地的名山大川旅游,掌握一定的森林火灾常识和技能对于保全生命财产安全是非常有必要和有益的,同时这对于提高当地的森林消防安全也有着积极的促进作用。在森林中一旦遭遇火灾,应当尽力保持镇静,就地取材,尽快作好自我防护,可以采取以下防护措施和逃生技能,以求安全迅速逃生。1.在森林火灾中对人身造成的伤害主要来自高温、浓烟和一氧化碳,容易造成热烤中暑、烧伤、窒息或中毒,尤其是一氧化碳具有潜伏性,会降低人的精神敏锐性,中毒后不容易被察觉。因此,一旦发现自己身处森林着火区域,     

中国森林火灾研究综述

概述了中国森林火灾方面的研究成果,包括森林火灾的分级和分类、影响因素、研究内容、预报方法等,重点论述了中国森林火灾的研究内容,尤其是中国森林火灾的发生规律及学者们对森林火灾原因的看法。最后提出了防治森林火灾的指导思想。     

2006年中国北方一次强沙尘暴天气的环流模式分析

利用高空、地面气象资料对2006年4月9～11日北方大范围沙尘暴进行了路径和天气学分析,表明:此次沙尘暴路径分为西路和西北路.西路第一阶段期间,高空急流、锋区和地面蒙古低压是沙尘暴爆发的主要天气系统,属于蒙古低压型;第二阶段期间,横槽转竖后冷空气入侵和锋前蒙古低压维持是沙尘暴爆发的主要天气系统,属于冷锋和蒙古低压混合型.高空横槽和地面冷锋是西北路沙尘暴的主要影响系统,属于纯干冷锋型.     

基于入射辐射的森林火险预报模型

将2005-2008年广西635个森林火灾样本分别与FY-2地面入射太阳辐射量和温度日较差值进行了相关分析。结果表明:FY-2地面入射太阳辐射量和温度日较差值两者与森林火灾的发生都具有良好的相关性。确定FY-2地面入射太阳辐射量和温度日较差值在森林火险预报模型中的影响权重系数,并在考虑可燃物类型权重系数的基础上,增加了入射太阳辐射指数,结合日最高温度、日最低相对湿度、日降雨量和日最大风速等因子的影响权重系数,建立了基于入射辐射的森林火险预报模型(简称:IR-3F模型)。利用2009-2012年广西783个森林火灾样本对IR-3F模型进行检验,预报精度达到82%。     

“威马逊”台前飑线天气背景成因和雷达预警方法

用常规气象观测资料和多普勒天气雷达观测资料对“威马逊”台前飑线的天气背景和雷达回波特征做了分析。结果表明:华南区域大气层结不稳定,广西东南部有中层干区和较强垂直风切变是该区域台前飑线发生和雷暴大风多发的主要天气背景成因。“威马逊”台前飑线由三段短弓形回波组成,东部弓形回波具有较典型的雷暴大风回波特征。以空间适用性和时间提前量作为衡量标准进行对比,发现反射率核心下降的实用性和预警效果最好,其次为中层径向辐合和地面辐散。     

基于机器学习的流域尺度森林火灾灾害风险预测

森林是碳库,具有强大的固碳增汇功能,在应对气候变化中发挥着重要作用。然而,由于极端高温的影响,频繁发生可燃物自燃而引发森林火灾,除了影响区域水文大气循环过程以外,也给人类带来严重的人员伤亡和经济损失。现有森林火灾预测研究主要侧重可燃物研究和火灾监测等方面,较少关注大尺度地形、气象和人类活动对森林火灾的影响,但这些也是除可燃物外导致森林火灾发生的主要因素。以嘉陵江流域重庆段为研究区,区域内山地受自然火灾影响严峻。基于地理信息系统叠加地理空间因子与火灾分布点获得数据集,构建4种机器学习模型,测试模型性能,评价最优模型进行森林火灾灾害风险制图。研究结果表明,模型评估指标受试者工作曲线下面积(area under the curve, AUC)平均值为95.0%,模型性能梯度提升决策树最优,AUC值为98.3%。利用梯度提升决策树(gradient boosting decision tree, GBDT)模型预测森林火灾风险对防范大尺度森林火灾具有一定的可行性,对山城避灾规划起到借鉴作用,规划引导降低森林火灾风险,从而维护生态平衡和生态系统碳汇能力。     

多源精细化资料对皖北地区一次雷暴大风的成因分析

利用高空、地面、雷达、闪电和ECMWF精细化资料,对皖北地区2016年6月30日的雷暴大风天气进行成因分析。结果表明:(1)这次雷暴大风地点在东北冷涡背景下槽线和副高之间,处于西南气流水汽输送带中急流轴的前左侧。伴有气温陡降、气压涌升、湿度增加和降水的天气现象。(2)大风发生前有较强的不稳定性,中层有显著干层,大风发生后对流不稳定能量迅速减弱,干层也随之消失,大气层结趋向稳定。能量、稳定性都与大风有很好的对应关系。(3)大风发生前中层有深厚干层,当雷暴云外的干冷气流被卷入内部后,在云体前部逐渐下沉,伴随的降水物通过干冷气流的蒸发冷却以及经过融化层下的降水粒子的融化蒸发,气流得到继续冷却,有利于下沉气流的不断发展。(4)大风的发生与风暴移动密切相关,随着风暴的移动,雷暴高压也一同前行。伴随下沉运动而来的快速降温,形成了较强的负浮力效应,以及由于降水的重力拖曳,在雷暴高压的局地辐散和低层冷平流的作用下,促使下沉运动的下降速度加快,并且与大气次级环流圈的下沉支结合,低空风切变明显。这些因素共同导致了地面大风。     

龙门山脉东麓一次强风暴灾害气象特征分析

利用常规加密地面观测资料、L波段探空资料及多普勒天气雷达资料,对2016年5月5日傍晚发生在德阳什邡市的一次强降水超级单体风暴进行了综合气象分析。风暴发生前的垂直探空资料显示出整层大气非均匀结构、中层蜂腰结构、风场整体顺滚流、对流层顶超低温等特征;多普勒雷达观测显示,风暴右前侧出现V型缺口,风暴中层出现有界弱回波区,中气旋从中层向高层及低层发展等强降水超级单体特征;垂直累积液态含水量与垂直累积液态含水量密度的演变特征对于冰雹云的形成与衰减、强降水的产生及地面大风有较好的指示作用。     

黑龙江省森林火灾年际变化的小波分析

小波分析是一种新的时一频分析工具，广泛适用于非线性科学领域。选用Daubechies小波系对黑龙江省森林火灾的特征进行了分解和重构，结果表明，黑龙江省1953—2002年受害森林面积有近15～20a的周期波动性，森林火灾次数则有近30a的周期波动性。未来几年内，该省森林火灾受害面积和火灾次数会在较低的水平上波动，但森林火灾可能要比2000年严重。     

三次不同类型强对流天气过程的闪电特征对比分析

本文利用VLF/LF三维闪电监测定位资料,结合雷达及加密地面自动站等资料,详细对比分析了北京地区三次不同类型强对流天气过程的闪电活动特征,结果表明:(1)冰雹过程中闪电活动与雷达回波的对应性最好,随强回波区的移动而移动;雷暴大风过程中闪电活动与雷达强回波的对应性较差,闪电频数少且比较分散;对流性暴雨过程中,当块状回波刚进入北京范围时,闪电活动与雷达回波基本对应并且闪电密度很大,之后闪电频数减少且分布分散,但在回波发展加强形成55dBZ的线状回波后,闪电活动又增强且分布在线状回波的前部。(2)在冰雹、雷暴大风、对流性暴雨发生期间,闪电活动强烈,闪电频数从大到小依次为对流性暴雨过程、冰雹过程、雷暴大风过程;在冰雹过程中,云闪所占比例不断增大,至降雹结束后云闪数超过地闪数;雷暴大风过程中始终都是云闪活动占主要地位;对流性暴雨过程中始终是地闪尤其是负地闪活动占主要地位,但随着回波强度的增强云闪比增大。(3)云闪发生的平均高度冰雹过程最大,其次为对流性暴雨和雷暴大风过程;云闪的平均雷电流强度也有同样的比较关系。     

森林火灾气象环境要素和重大林火研究

利用1970～1994年25年间的森林火灾资料,分析研究了湖北省神农架林区森林火灾的火源,火环境条件,林火发生、发展、蔓延和熄灭过程的天气气候特征及重大林火燃烧期的某些要素特征,对指导森林防火灭火具有现实意义.     

2019年澳大利亚森林火灾期间亚澳季风特征分析

利用NECP再分析资料、CMAP全球逐月降水数据和中国国家气候中心季风指数资料,对2019年澳大利亚森林火灾前后的年、季气候特征,以及东亚冬季风、澳大利亚季风和越赤道气流的月尺度特征进行分析。结果表明,2019年澳大利亚大陆表现出高度一致的气温偏高、降水偏少特征。火灾爆发前3-8月,新南威尔士州林火区气温偏高0.8℃~1℃,降水偏少20%~40%;火灾爆发期间9月至次年1月,林火区气温偏高1.0℃~1.5℃,降水偏少40%~60%。2019年澳大利亚北部冬季风指数偏强,历时偏长,夏季风建立偏晚;北半球秋季到初冬东亚冬季风强度偏弱。2019年环流转换期间（2019年11月至2020年1月）105°E越赤道气流偏弱偏东;南半球低纬偏强的高低空风场配置对越赤道气流的季节转向产生了阻滞作用。     

“一一·二四”海难渤海风场的数值模拟

用中尺度数值模式MM5对1999年11月24日烟台附近发生重大海难事故的渤海风场进行了数值模拟,探讨了该次冷锋大风的风场特征和影响机制.结果表明用90km的粗网格可以成功地模拟地面冷高压与锋面的发展和移动,以及高空环流形势的演变.而通过30km细网格的模拟发现,在冷锋后的行星边界层中,存在着一条宽度为200km的中尺度强风带,最大风速位于925hPa,它与高空的极锋急流并不相连;细网格还模拟出了渤海中尺度低压的发展过程,它使近地面层大风的强度显著加强.模拟还表明,海陆差异对近地面的风场分布有重要的影响,强风带移入渤海后,在渤海海域形成一个200～300 km的中尺度强风区.因此,采用具有较高分辨率的中尺度数值模式,对提高渤海大风的预报水平,避免海难事故的发生更具有重要意义.     

中国森林火灾与对策

本文剖析了我国森林火灾与损失概况和我国森林火灾分布及其特点。根据森林燃烧环理论,提出了符合我国国情的综合森林防火对策,即从森林生态系统角度出发,以林火性状为依据,进行火险区划,以工程防火为中心,群众防火为主,营林、生物防火为基础,有条件地用火防火的对策,有效地控制森林火灾,使火灾发生控制在允许范围内,其损失限制在一定经济水平以下,充分发挥火生态的效益,维护生态平衡,保证林区社会安定和林区经济的不断繁荣与发展。