论文部分内容阅读
树冠火是一类对森林生态系统特别是针叶林造成严重损害的森林火灾,一旦发生树冠火,其在林火蔓延过程中起主导作用。本文通过了解针叶林冠层特征,探究树冠火危害大小及发生的条件,计算林分潜在火行为动态变化,为预防及扑救林火提供科学依据。本研究以北京地区主要针叶林,油松、侧柏、落叶松作为研究对象,调查其林分因子及可燃物特征,采用标准枝法对冠层可燃物负荷量进行了分层调查与测算,研究冠层特征(冠层密度、冠层可燃物负荷量)的垂直分布规律及与林分因子的相关性;同时,通过划分不同梯度的燃烧条件,研究针叶林在不同燃烧条件下树冠火发生的概率及潜在火行为;基于冠层潜在火行为,利用不同类型树冠火临界指标模型,建立以风速为主导因子的冠层危险指数模型;结合该地区的气象资料,利用冠层危险指数模型,计算3种林分类型在实际气象条件下树冠火的类型、发生时间、持续时长及林分在不同时期潜在火行为的动态变化。本文得出如下结论:(1)树冠火发生类型与冠层可燃物垂直分布及冠基高度关系密切。侧柏林下层可燃物负荷量占比25%,而油松林和落叶松林仅为13%和11%,且侧柏林冠基高度最低,在低燃烧条件下,仅侧柏林有15%的概率发生树冠火;油松林和落叶林由于中上层可燃物负荷量及密度较大,中等燃烧条件下,油松林、落叶松林发生连续型树冠获得概率相对较高,而侧柏林发生间歇型树冠火的概率较高。(2)连续型树冠火潜在火行为具有蔓延速度快,火线强度大,火焰高度高的特点。油松林在高燃烧条件下,树冠火最高蔓延速度、火线强度、火焰高度分别为91.3 m/min、80 627 kW/m、56 m,侧柏林和落叶松林的则为 82.4m/min、34 150 kW/m、28 m和90.1 m/min、74 863 kW/m、54 m,3种林分在高燃烧条件下均发生极高强度火灾。(3)侧柏林易发生间歇型树冠火,油松林易发生连续型树冠火,落叶松林居中。从树冠火发生指数(TI)上看,侧柏林最低,即发生树冠火所需风速最低,但同时由于冠层密度低,使得树冠火蔓延指数(CI)值最高,故该林分最易发生树冠火,且以间歇型树冠火为主;同时,油松林的CI值最低,即由间歇型树冠火发展成连续型树冠火所需风速最低,在三种林分类型中最易发生连续型树冠火。(4)实际气象条件下,树冠火的发生对林分潜在火行为影响明显。3种林分类型中,一旦发生树冠火,其林分潜在火行为指标是仅有地表火发生时的10倍以上,其中油松林的火线强度是之前的30倍,且在短时间内即可形成高强度森林火灾。