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林区两起雷击火是这样形成的……

掌上呼伦贝尔2019-06-11 16:11:12


6月1日、2日,内蒙古大兴安岭重点国有林管理局汗马自然保护区和北部原始林区奇乾林业局阿巴河林场相继发生两起森林火灾,国家森林火灾应急预案响应级别由Ⅳ级一路提升至Ⅱ级,目前这两个火场已实现全线合围,外线明火全部扑灭,火场得到全面控制,取得决定性胜利。

这两起森林火灾因何而发生?为什么扑救困难?记者从中国森林防火微信公众号获悉,国家森林防火指挥部专家组成员、中国林学会森林防火专业委员会常务副主任、中国林科院研究员舒立福已对此进行了分析解读。

雷击火发生机制极为复杂

    

许多森林火灾是由于雷击引起的,雷击火是天然火源,其发生的时间和地点受大气中雷电分布、可燃物状况和气象条件所支配,常规的防火措施是无法减少雷击火发生次数的。雷击引起的森林火灾通常发生在人迹罕至的地区,一旦酿成火灾后,很难及时发现,往往会形成大面积的森林火灾,造成无法弥补的损失。雷击引起森林火灾的原因主要是雷暴,特别是干雷暴,降水少、地面增温、相对湿度减少、可燃物干燥,一旦发生雷击,就很容易着火并蔓延成灾。闪电往往伴随着强烈的降水,如果降雨量及雨强达到一定程度时,雷击引发的火源则会自动熄灭,不会有森林火灾发生。但是在暖而干燥的天气条件下,降水却不能到达地面,或者只有少部分雨水到达地面,而雨量太小不能熄灭火源,这时由于雷击引发的火源就会蔓延成灾。雷电引发火灾机理极为复杂,成为世界性的难题。

雷击引发森林火灾在各国频繁发生

    

雷电被认为是引发森林火灾最重要的自然原因之一,雷暴及雷电在世界各地非常频繁。根据地球表面雷电风暴的分布,由雷击火引起森林火灾最多的国家,主要是美国、加拿大、俄罗斯、中国和澳大利亚等国家。加拿大的雷击火占总数的76%,在澳大利亚的维多利亚州大约每年584场森林火灾中,大约有26%的森林火灾是由雷击引起来的,而过火面积却几乎占过火面积总数的50%,其余归于各种各样的人为因素。美国每年平均有1-1.5万次雷击火,美国西部山区大约有68%的森林火灾是由雷击火引起的。俄罗斯每年的雷击火占森林火灾总数的16%。

我国的雷击火在少数地区也相当严重,其中以大兴安岭林区尤为突出,大兴安岭地区几乎每年都有雷击火引起的林火,也是全国雷击火发生最多最集中的区域。雷击火发生次数最多的省份为内蒙古自治区和黑龙江省,统计1999-2007数据,这两个省份雷击火次数占全国雷击火总数的71.40%。受气候变化影响,雷击火1999-2016年有明显增加的趋势,雷击火次数占全国火灾次数的1.14%,但近年来雷击火次数增加明显。

    

影响雷击火发生的因素众多

    

雷击火是由雷暴形成的“连续电流”的闪电接触地面具备燃烧条件的可燃物发生的火灾。所有的正极放电均有连续电流,约20%的负极放电有连续电流。可燃物是否点燃依赖于电流持续的时间和闪电击中可燃物的种类。对于较大的可燃物,雷击引发火灾比较依赖于可燃物的含水量,而对于细小可燃物则更依赖于半腐层深度。在各种状况下,雷击火的蔓延均与可燃物的含水率密切相关。

雷电是一种复杂的大气放电现象,它是雷暴天气的最基本特征之一,它的变化一定程度上反映了雷暴天气的活动规律,我国大部分地区年平均雷暴30年来有减少的趋势,以东南沿海为最,东北地区上世纪80年代以来雷暴频数居多,有明显的相反变化。利用大气环流模式对全球雷电活动进行模拟,表明在全球范围内每分钟有79次雷击,陆海比为12.2,雷电活动多发生于北半球的夏季且具有明显的季节性特征。

雷击火的分布首先与雷暴系统的路径有关,其次受植被状况和地形的影响,沟塘、草甸、河谷草地最容易发生雷击火。林火的空间分布模式研究有助于林火发生预报和对火在景观变化过程中的作用的理解。气象因子、可燃物因子和地形因子构成了雷击火发生的火环境,雷击火主要与雷暴的活动密切相连。

雷暴有地方性雷暴和锋面雷暴。地方性雷暴是由于地形作用,只局限于一定的区域;锋面雷暴是由于冷气团的作用,暖气团抬高形成的雷暴,能在锋面上几处同时发生。雷击火的分布首先与雷暴系统的路径有关,其次与植被状况和地形的特性分不开,降水、平均温度对雷击火发生起主导作用。

森林雷击火与地面因子有关,雷击火多分布在高海拔地区,雷击火发生与地形有关,平原地区突出地面高的物体易遭雷击,山脉相连接地带遭雷击的次数明显增多。沟塘、草甸、河谷高草地最容易发生雷击火。降水量越大,越不易着火;降水量小于1mm时,对可燃物含水率几乎没有影响,大兴安岭林区雷击火就多发生在降水量小于1mm的干雷暴天气;降水量大于5mm时,一般不易发生森林火灾,就是已经发生的森林火灾,有时也会被浇灭或大大减弱而易于扑救。海拔对雷击火和人为火的分布均有一定的影响,雷击火分布的海拔总体上比人为火分布的海拔高,因此,雷击火的预防与扑救难度要大。

    

雷击火预防扑救难度极大

    

雷击火常常引发地下火,对林木的根部危害极其严重,经济损失十分惨重。目前世界各国对雷火的控制,多是采用着火后进行及时有效扑救。因此,雷击火的预测、预报是防雷减灾的主要措施。

大的森林的火灾往往发生在气候温暖时期。变暖会引起雷击火的发生次数增加,防火期延长。极端火险天气增加,会导致大面积森林火灾更加频繁。厄尔尼诺事件期间干雷暴和伴随的闪电活动增强,由雷击火引发的过火面积的比例大量增加。季节性降水量和湿度的减少对雷击火的多发起到决定性的作用。尤其降水减少的月份与雷击月份相一致。增多的雷击火源和季节性水分的不均衡性可能在湿润的气候状况下也会引发频繁的火灾。

由雷击火引发的过火面积的比例大量增加。森林火灾的空间分布受火因、地形、人类活动、气候变化、可燃物分布等综合因素的影响。随着气候变化的影响,雷击火的发生比例有增大的趋势,扑救困难。雷电发生具有时空随机性、危险性、瞬时性,特别是不同地区之间闪电特征的差异性,这些都增加了对闪电、放电引燃物理过程和活动规律认识的难度。雷击火的发生与雷电发生、可燃物状况、气候条件、地形等因素密切相关,这些因素的共同作用,使得雷击火的分布具有复杂性,预防监测复杂。

目前对我国雷击火活动规律的认识仍然不够全面,雷击火研究的突破性进展依赖于对雷电起电、放电过程以及与森林火环境之间相关性的充分认识,因此利用卫星、雷达和大气电场测量系统、人工引雷和野外点燃实验等手段,对我国雷击火引燃特征及其活动规律开展系统研究,加深对雷击火发生发展特征的认识和理解。全球变化对雷暴分布的影响,以及在对可燃物状况的综合影响下对雷击火的影响,以及我们所面临的与之相适应的林火管理策略,目前对雷击的发生发展过程认识不足,预防扑救技术显得薄弱。