干燥氣候?qū)ι只馂牡挠绊懠跋嚓P問題
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0引言
森林火災作為一種自然災害，氣候變化直接或間接影響森林燃燒的火環(huán)境，進而對火發(fā)生和火行為產(chǎn)生影響．氣候變化在兩個時間尺度上對森林火災的發(fā)生產(chǎn)生影響，一是在較長時間尺度內(nèi)，氣候變化對氣候帶產(chǎn)生影響，使植被帶發(fā)生移動，進而對可燃物積累和分布產(chǎn)生影響；二是在較短時間尺度內(nèi)，氣象因子的急劇變化對火險、火行為等產(chǎn)生直接影響［1］．火是全球大多森林生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要干擾因子，它對大氣中的溫室氣體和氣溶膠的增加有顯著影響．大量研究表明，氣候變化將導致森林火險期延長，出現(xiàn)潛在極端火行為的天數(shù)增多，森林火災更加嚴重，特別是北方森林火災增加顯著［2］．近年來，世界和中國不斷經(jīng)歷了創(chuàng)紀錄的森林火災．2007年8月23、24日希臘兩天連發(fā)170場山林大火，火災面積占希臘國土一半以上；2006年澳大利亞森林大火是70a來最嚴重的；2009年2月，澳大利亞又發(fā)生了嚴重的森林火災，創(chuàng)下了1908年以來的歷史紀錄，死亡總?cè)藬?shù)超過230人，受災面積超過33×104hm2．我國近年來森林火災呈上升趨勢，大火頻繁發(fā)生，進入21世紀后，我國森林防火形勢一直處于嚴峻的狀態(tài)．“十五”期間，全國年均發(fā)生森林火災9586起，森林受害面積15．2×104hm2，分別比“九五”期間上升了94％和120％，是1987年以來火災最為嚴重的5a［1］．近年來，極端氣候事件不斷，也對森林火災產(chǎn)生重大的影響，2008年我國南方遭受冰雪災害后，3月份火災次數(shù)明顯增多，湖南省僅3月份就發(fā)生森林火災3097起，過火面積火災次數(shù)超過1999—2007年3月份火災次數(shù)的總和，傷亡人數(shù)40人，是1999—2007年平均傷亡人數(shù)的6．56倍［3］．干旱是當今全球共同面臨的重大課題，事關國民經(jīng)濟和社會發(fā)展，事關生態(tài)能源與環(huán)境保護，事關人類社會可持續(xù)發(fā)展和人類健康．干旱不僅是全球地球科學界研究的焦點科學問題之一，也是世界各國政府和社會公眾關注的重大熱點問題［4］．造成干旱的原因雖是多方面的，但主要是降水量減少，溫度升高．近段時間，風干物燥，沙塵飛舞，干旱少雨，各類森林火災頻發(fā)．僅云南省2012年1—2月森林公安機關就受理森林火災案件100起，已刑事拘留10人、逮捕2人；2012年第一季度，我國共發(fā)生森林火災1106起，受害森林面積2299hm2，造成8人死亡、2人重傷、4人輕傷，森林防火形勢異常嚴峻．火是全球大多森林生態(tài)系統(tǒng)中一個重要干預因子．林火與氣候變化是當前林火研究領域的熱點．森林火災的發(fā)生與干旱有密切的聯(lián)系．影響森林火災的因素主要有兩個：一是燃燒物本身的特性；二是燃燒物所受的外界環(huán)境．外界環(huán)境影響火災的氣象因子主要是降水、氣溫、風速和濕度，這也是干旱地理環(huán)境的重要元素．分析表明，森林火災多發(fā)生在高溫、低濕、少雨及風力較大的氣候條件下，其中氣溫、濕度、風速和日照時間與林火的關系最為密切．
1干旱氣候因子對森林火災的影響
干旱是全球最為常見的極端氣候事件，對人們的生活造成很大的影響，嚴重制約著當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高，使本身非常脆弱的生態(tài)環(huán)境趨于惡化．根據(jù)政府間氣候變化委員會第四次評估報告（IPCCAR4）［5］的研究結果，未來隨著全球變暖，一些極端氣候事件發(fā)生的頻率和強度將會加強，尤其是干旱和洪澇等極端氣候事件．干旱具有范圍廣、時間長、影響大、危害重的特點［4－8］．干旱是由大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈及生物圈等共同組成的氣候系統(tǒng)產(chǎn)物．林火的發(fā)生與干旱氣象因子關系密切，氣候變化可以直接改變可燃物的性質(zhì)．氣溫高、降水量稀少、相對濕度小、風力大易發(fā)生森林火災．
1．1氣溫的影響氣溫是火險天氣中的關鍵因素．許多氣候模式預測［5］，到2100年，全球氣溫將升高0．8～3．5℃；特別是北方干旱林分布區(qū)域，冬季溫度將升高6～10℃，夏季溫度可升高4～6℃．氣溫對森林火災的影響是多方面的，氣溫越高，可燃物中水分蒸發(fā)和變干的速度越快，火災發(fā)生的危險就越大．氣溫還能影響可燃物的可燃性，高溫會促使火勢更加猛烈，同時，地表溫度的升高，地氣之間對流增強，也大大提高了雷擊發(fā)生的概率．一般認為，可燃物中含水量在30％以下，就容易引起森林火災．一般森林地表可燃物厚度可達5～20cm，有的原始森林厚度還會更高，一旦有火源，極易引發(fā)森林著火．
1．2空氣濕度的影響空氣濕度的大小對森林中可燃物水分蒸發(fā)量起著重要的作用．一般空氣濕度大，可燃物水分蒸發(fā)量相對較小；空氣濕度小，可燃物水分蒸發(fā)量就大．特別是在冬春季節(jié)，空氣濕度與夏秋季相比要小得多，冬春火災也相對較多．特別是在冬季，因為天氣冷凍，積雪厚，多數(shù)人工幼齡林、活地植被上部凍傷干枯，出現(xiàn)卷葉、落葉、枝頭死亡．冷凍天氣前，常伴隨大雪天氣，造成很多林木斷肢折干，變成枯枝，使林中易燃物大量積累．這些可燃物燃點低，燃燒速度快．研究表明［9］，當空氣濕度小于60％時，易發(fā)生森林火災，當空氣濕度小于40％時，易發(fā)生大面積森林大火．
1．3風力的影響風力的大小與森林火災的發(fā)生蔓延尤為密切．風能加速了地表可燃物水分蒸發(fā)，它不僅能把植被吹干、折斷，有助燃燒，而且還在火災發(fā)生后，能使火源得到充分的氧氣供應，加速燃燒，同時使火花飛濺，影響火災的形狀，延伸火災的外形，擴大火災的面積，能使地面火變?yōu)闃涔诨穑铀倩饎萋樱L速大則空氣亂流強，很容易發(fā)生火旋風和飛火，增加撲救難度，而突然改變的風向，則易將撲救人員置于危險境地，嚴重威脅人員安全．
1．4日照蒸發(fā)量的影響日照時間長會引起蒸發(fā)量增大，林下可燃物含水量減少，容易形成地表火．一般情況下，平均日照時間超過100h就容易發(fā)生森林火災．蒸發(fā)量的大小取決于降水量，降水量減少相對濕度小可導致林下可燃物蒸發(fā)量增加；當蒸發(fā)量大于70％時，林下可燃物著火點就會增加．日照時間的變化，會通過影響可燃物的理化性質(zhì)，如可燃物的燃點、熱值及揮發(fā)油含量等，來影響森林的易燃性及燃燒性．土壤干旱會導致植物體內(nèi)揮發(fā)油含量增加，揮發(fā)油含量大的植物燃點低、熱值高，會加大林火的強度．
2森林火災類型
森林火災是指在森林燃燒中，失去人為控制，對森林產(chǎn)生破壞性作用的一種自由燃燒現(xiàn)象［10］．具有突發(fā)性強、破壞性大、處置救援困難的特性．根據(jù)《森林防火條例》規(guī)定，森林火災分為4個等級：一級為森林火警，受害森林面積不足1hm2；二級為一般森林火災，受害森林面積1hm2以上不足100hm2；三級是重大森林火災，受害森林面積100hm2以上不足1000hm2；四級是特大森林火災，受害森林面積在1000hm2以上．森林火災的燃燒類型主要有：
2．1地表火火焰在地面蔓延，燒毀地被物，燒傷大樹干基和樹枝樹葉以及露出地面的樹根，此類火稱為地表火．高強度（3500kW•m－1以上）的地表火，嚴重影響樹木生長，能造成樹木大面積枯死．地表火按其蔓延速度可分為急進地表火和穩(wěn)進地表火．急進地表火的蔓延速度快，每小時可達幾百米或上千米，這種火往往燃燒不均勻，常留下未燃燒的地塊，火燒痕跡地呈長橢圓形；穩(wěn)進地表火的蔓延速度較緩慢，一般每小時幾十米，燃燒時間長，溫度高，燃燒徹底，幾乎能燒毀所有地被物，對森林危害較重．這種火往往燃燒不均勻，火燒痕跡地呈橢圓形．根據(jù)蔓延速度不同地表火還可分為慢速地表火、中速地表火、快速地表火．蔓延速度在2m•min－1以內(nèi)的為慢速地表火；蔓延速度在2～20m•min－1為中速地表火；蔓延速度大于20m•min－1的為快速地表火．
2．2林冠火能引起林冠層燃燒的火稱為林冠火．林冠火燃燒溫度高，火勢強度大，蔓延速度快，破壞性強，不易撲救．多發(fā)生在干旱的針葉幼齡林，中齡林或針葉異齡林內(nèi)．林冠火按其蔓延速度可分為急進林冠火和穩(wěn)進林冠火．急進林冠火又稱狂燃火，火焰在樹冠上跳躍前進，燃燒速度極快，順風時每小時可達幾百米或上千米，形成向前伸展的火舌，有時產(chǎn)生飛火．這種火往往能形成上下兩股火，火沿林冠發(fā)展快．飛火又能引起火頭前面的地被物燃燒，使林冠層預熱，這樣更加速了林冠火的蔓延速度．急進林冠火能燒毀針葉小枝，燒焦樹枝．火燒痕跡地呈長橢圓形．穩(wěn)進林冠火又稱遍燃火，火的蔓延速度較慢，順風每小時5～8km，燃燒徹底，能將針葉樹枝和枯立樹木完全燒盡，是危害最嚴重的一種火災，其火燒痕跡地呈長橢圓形．
2．3地下火在泥炭和腐殖質(zhì)層燃燒蔓延的火稱為地下火．地下火在地面下燃燒，一般見不到火焰，只有少量的煙．這種火可一直燃燒到礦物質(zhì)層和地下水的上部．地下火的蔓延速度緩慢，一般在4～5m•h－1，一晝夜可燃燒幾十米或上百米，但不易撲救．地下火溫度高，破壞力強，火災后樹木易枯死，會出現(xiàn)大量倒木．由于地下火受風的影響很小，火場一般呈圓形．地下火持續(xù)時間長，能燃燒幾天、幾個月甚至更長的時間．秋季發(fā)生的地下火可以越冬，直到來年春季還在繼續(xù)燃燒，所以又稱越冬火．這種越冬火多發(fā)生在高緯度地區(qū)，特別是干旱季節(jié)的針葉林內(nèi)．
2．4樹干火能引起樹干燃燒的火稱為樹干火．最常見的有如下幾種情況：1）地表火引燃附生于樹干的地衣、苔蘚、樹皮，火沿著樹干從基部向上蔓延；2）雷擊直接引起樹干的燃燒；3）是地表火引燃樹干基部，將樹燒倒．樹干火多發(fā)生在特別干旱，地被物特別厚的針葉林內(nèi)，破壞力極大．
3森林火災中特殊火行為
火災的發(fā)生、發(fā)展和熄滅是一個隨時間變化的復雜物理化學過程，其中包含多種可燃物的燃燒、煙氣流動及各種形式的傳熱傳質(zhì)．各種流動形式的存在［11］，不僅形成了各種特殊燃燒形式，而且加速了火災蔓延．
3．1火旋風火旋風是一種像龍卷風一樣，屬強對流火災中可燃物燃燒的一種特殊現(xiàn)象，尤其是森林火災中經(jīng)常出現(xiàn)．火旋風實質(zhì)上是一種有化學反應的有旋運動，一旦發(fā)生將加大火災的熱釋放速率，甚至引起轟然和回燃．有時在室外火災［12］和中低強度計劃燒除中，火旋風也時有發(fā)生．火旋風是產(chǎn)生飛火的主要原因．火旋風的出現(xiàn)，使林火運動方式發(fā)生改變，螺旋式的強烈上升運動能卷夾起大量的燃燒碎塊，散布到火區(qū)以外很遠的地方，從而形成新的火源，加速了火災的蔓延和擴散．在森林火災中，由于火旋風過程的火頭和熱流方向突變，會對撲火人員生命安全帶來嚴重危害．火旋風作為一種特殊的森林火災，以其猙獰的外表和巨大的破壞力，被稱為“森林火魔”．火旋風尺寸變化范圍很大，小的似塵卷，大的如龍卷．直徑從不足1m到數(shù)百米，高度從1m到1000多米．火旋風從發(fā)現(xiàn)到消失多數(shù)在20min以內(nèi)，也有少數(shù)能超過1h．在實際情況中，火旋風現(xiàn)象與燃燒能量釋放、地形邊界條件和環(huán)境大氣情況等有著十分復雜的關系．一般情況下，強烈的火旋風都發(fā)生在燃燒條件好，有高強度火的情況下．火旋風的出現(xiàn)是受火區(qū)熱對流誘發(fā)，使環(huán)境大氣中原先就存在的水平渦流重新取向，由于環(huán)境風能使上升流發(fā)生傾斜和彎曲，同時因火區(qū)中心比外圍浮力大，使渦管趨向集中在熱流兩側(cè)從而變成旋轉(zhuǎn)方向相反的渦旋對．
3．2火爆火爆是由于高強度林火向其前部未然的可燃物，通過輻射或?qū)α鬏斔痛罅康臒崮埽沟媚骋豢臻g集聚大量的可燃混合氣，當達到一定溫度時就形成轟燃，從而進行爆炸式燃燒的現(xiàn)象．當兩個火頭或多個火頭相遇，地形條件合適時，由于輻射與對流的作用，會在火頭所包圍的局部空間形成大量的預混可燃混合氣，從而引起爆炸式燃燒．由于能量釋放過速，產(chǎn)生了強大的抬升力，使燃燒著的可燃物碎片四處飛濺．火爆現(xiàn)象一旦發(fā)生就可以產(chǎn)生火旋，即高速旋轉(zhuǎn)的熱氣流，轉(zhuǎn)速可達每分鐘上萬轉(zhuǎn)之多，水平風速可達10m•s－1以上．火爆是高強度火的重要特征之一．火爆與移動的火頭不同，前者相對后者是靜止的，但是它的燃燒速度極快，在一個較大空間范圍內(nèi)形成一個強烈的內(nèi)吸氣流的巨浪，能席卷起重型可燃物，強烈燃燒．
3．3高溫熱流高溫熱流是大面積林火在風力作用下形成的高溫氣流．在一個地區(qū)，有多處火點就會發(fā)生大面積全面燃燒．火點之間互相影響，導致了它們以極快速度燒成一片，形成高溫區(qū)，有時幾百畝林區(qū)在幾分鐘內(nèi)就會被大火全部燒毀．在陡峭的峽谷或盆狀峽谷中，這種燃燒發(fā)生的可能性更大．這種高溫氣流，是看不到火光的，但它可以燒傷植被和人體，引燃可燃物，使其全面燃燒．
4森林火災蔓延的影響
森林中火災的蔓延主要是固體可燃物．森林是一個敞開的大空間，周圍特殊的大環(huán)境對森林火災發(fā)展蔓延影響巨大．
4．1山谷風的影響森林火災的蔓延主要受山谷風所控制，具有間歇性．高山峽谷地帶的風力作用主要來自于山風和谷風；在晴朗的天氣里，也會有山谷風產(chǎn)生．谷風能加速火勢蔓延．谷風一般多發(fā)生在上午10：00左右，隨后逐漸增強，到下午15：00以后最大．山谷風還有陣風性質(zhì)．受其控制，山火在一天中有盛期、中期、衰期．衰期一般在早上04：00—10：00之間，此時地表火停止發(fā)展，樹冠火變沖冠火．有些沖冠火在燒掉樹葉后，火焰會自行熄滅，多數(shù)地段變?yōu)闊o焰燃燒狀態(tài)，是撲火的最好時機．俗話說，山火不過夜，如果頭天的火到次日上午10：00還沒有撲滅，就要做好打惡仗的準備．盛期一般出現(xiàn)兩次，多在午后15：00—17：00和晚上20：00—22：00之間．這時，地表火和樹冠火發(fā)展迅速，火災溫度高，風向變化大，人員已經(jīng)疲憊，指揮難度加大．另外，主溝的山谷風還能夠控制支溝的山谷風，主溝發(fā)生的山火容易向支溝方向發(fā)展．同時，火災發(fā)展蔓延的水平方向也受山谷風的影響，當谷風猛烈時，火災常在火場的上游一帶擴展，當山風猛烈時，火勢常在火場的下游一帶擴展．
4．2地形的影響地形的變化在很大程度上制約著火勢的蔓延，而與植物類型的作用不甚明顯．在山勢大轉(zhuǎn)折，山坡大變化，窄谷和山脊上，多會出現(xiàn)自然終止現(xiàn)象．大的山勢轉(zhuǎn)折處，由于反山氣流的作用，上山火到山頂時，火勢常常衰落，會停止發(fā)展．當窄谷地段的風速加快，受“峽谷效應”的作用在下分流或上分流之處，火勢通常暫時終止．
4．3其他的影響在山區(qū)由山腳向下蔓延的火要受一些緩坡、小平地、陡坡、峭壁等小地形影響，谷風經(jīng)過各種小地形時會形成很小的渦流旋，對火災的蔓延能起阻礙作用．緩坡及陡坡上的火蔓延較快，不易撲救，而山坳、小平地上的火蔓延速度緩慢，是高山地帶撲火的好時機．晝夜變化，白天有日光照射，氣溫高，濕度小，風速大，可燃物干燥，林火蔓延快．夜間與白天則剛好相反，林火蔓延相對慢．所以，撲火人員應多在夜間趁著火勢弱、蔓延慢、將火一舉撲滅．
5森林火災的撲救
撲滅任何一場火災，遵循的滅火原理都是一樣的，就是要控制住發(fā)生火災3個條件中的任何一個［13］．
（1）降低可燃物溫度．在燃燒的可燃物上灑水、噴灑化學藥劑或濕土，來降低熱量，使其低于燃點以下，使火熄滅．
（2）阻隔可燃物．使火與可燃物分離，讓已燃燒的物質(zhì)與未然的物質(zhì)分隔．一般采取在可燃物上噴灑化學藥劑、水等增加可燃物的耐火性或難燃性；或用人工撲打、機翻生土帶、提前火燒、適度爆破等方法開設防火線（帶）等，使火與可燃物分隔，停止燃燒．
（3）隔絕可燃物與空氣．通過隔絕空氣使空氣中的含氧量低于14％～18％以下，而使火熄滅．一般采用機具撲打，用土覆蓋，噴灑化學藥劑，使用爆破，鼓強風滅火等手段使火熄滅．撲救森林火災是一項緊急性任務．火場中可燃物有時能產(chǎn)生200℃以上的地面溫度和1000℃以上的空氣溫度，而人體在高于120℃環(huán)境中就會喪失功能．撲火人員經(jīng)常要面對高溫烤、濃煙嗆，身體時常精疲力竭．高溫、濃煙、身體過分消耗是發(fā)生撲火人員傷亡的危險三角．因此，不管采取哪一種滅火措施，都必須堅持以人為本，安全第一，科學撲救．
參加滅火人員要注意：1）上火場要佩戴安全防護裝備，包括頭盔、防火服、手套、靴子、安全罩、眼鏡、防毒面具等，以避免高溫、煙熏造成暈迷、窒息、燒傷；2）要服從指揮，注意觀察周圍火環(huán)境和林火發(fā)展特點．滅火時不要在火區(qū)線內(nèi)活動，要沿著火場外圍邊線前進．注意不要隨意亂打硬拼，預防風向風速突然變化；3）要掌握滅火方法．滅上山火時，不要順著火頭爬山撲打，防止被火包圍．滅地下火時，注意不要掉進腐質(zhì)層中，以防被火燒傷．滅林內(nèi)火時，注意不要被樹木砸傷．滅大火時，要選擇火勢弱的地方為突破口，不要在火勢強的地方強攻．對于一時攻不上去的大火，要回避火頭，待機殲滅；4）在風大、火強撤退時，要沿著已撲滅火線撤離，避開順風火，防止被火吞沒．休息時，宿營地周圍要打好安全防火線，以防被火包圍．
6森林火場的逃生
發(fā)現(xiàn)火災后，任何人都有報告火警的義務．同時，無關人員應掌握正確方法，盡快撤離著火地區(qū)．
6．1被火包圍后的脫險森林火災的發(fā)展蔓延是千變?nèi)f化的，當被林火包圍后，人員脫險方法如下：（1）在附近先燒出一片空地作為安全區(qū)，然后進入避火．（2）若來不及點火，要立即選擇近處土坑、河灘或河溝，把衣服用水浸濕蒙在頭上，臥倒避火．（3）用衣服把頭包好，選擇雜草矮小或好走的地方，一口氣迎著火猛沖出去．
6．2居住森林中的逃生根據(jù)墨爾本大學火災逃生專家凱文•托爾赫斯特提出的方法．居住在森林中的民眾遇見山火進行逃生時可采用如下方法：（1）提早撤離或留在建筑物內(nèi)與大火奮戰(zhàn)到底．留在建筑內(nèi)的人們必須調(diào)動身邊一切可用資源，全力防止房屋被引燃．包括用水管澆濕房頂、及時踩滅火星等．（2）提早做好防火準備．提前將居住房屋周圍的雜草及樹木清除，使其四周沒有可燃物燃燒．同時在選擇逃生時千萬不要躲進汽車里，因為“汽車會在大火中迅速升溫且空間狹小”．（3）正確自我防護．著火后民眾千萬不要躲進地下室，因為地下室溫度高且容易進入二氧化碳窒息．采取防護措施后，留在建筑內(nèi)的民眾應遠離窗戶，以防熱浪燒傷．不要用水打濕衣服或身體，可用手絹或濕毛巾掩住口鼻防止中毒，同時要四處走動及時踩滅火星．（4）盡量躲在水池或水塘里．水池或水塘四周相對空曠，溫度較低，利用手絹或隨身物品捂住口鼻，將衣服或毛毯浸濕蓋在頭上，或者向頭部及身體不停涂抹泥漿，也能躲過火神威脅．（5）關注風向變化．因為這可以查明大火蔓延的方向，決定你逃生的方向是否正確．在躲避煙塵威脅時，可用濕毛巾或衣服捂住口鼻迅速躲避．若躲避不及時，應選擇附近沒有可燃物的平地臥地避煙，切不可選擇容易沉積煙塵的低洼地或坑、洞等地點．如果被大火包圍在半山腰時，要快速的向山下跑，切忌向山上跑，因為火勢向上蔓延的速度要比人快得多．一旦大火撲來的時候，如果你處在下風向，要做決死的拼搏，果斷的迎風對火沖出包圍圈，切忌順風撤離．如果時間允許可以主動點火燒掉周圍的可燃物，燒出一片空地，迅速進入空地臥倒避火．當順利脫離火災現(xiàn)場后，還應注意在災害現(xiàn)場附近休息時，防止蚊蟲、毒蛇、青蜂、野獸的侵襲．
總之，雖然干旱的自然環(huán)境是一時難以改變的，但森林火災是能控能防的．只要我們認真研究火災規(guī)律和特點，充分發(fā)揮人的主觀能動性，借“清剿火患”戰(zhàn)役之優(yōu)勢，就一定能降伏火魔，確保平安．
