火灾预测预报总结
1、林火预测预报的定义:通过凋查测定某些自然和人为因素,使用科学的技术和方法,对林火发生的可能性、潜在火行为、控制林火的难易程度以及林火将造成的损失等作出预估和预告。
2、选择主要的火险因子进行观测,通过整理计算,编成日常防火或扑火需要的定性的数字指标,称之为燃烧指标或着火指标。将全部指标分成若干等级,即火险等级。因此,火险等级应该是把森林火灾发生的危险程度,用确定的标准衡量后划出的等级。 火线等级一般是分为4—7级,划分5级的也比较多,我国森林火险等级多采用5级,即一级为不燃级;二级为难燃级;三级为可燃级;四级为易燃级;五级为极易燃或强燃级。
3、预测和林火预测预报的定义是以定量分析为基本内容作出的解释。它由5 个要素组成:预测预报的实施者(人) 、依据(知识) 、技术(方法和手段) 、对象(事物未来或未知状况) 、结果(预先推知和判断) 。
4、林火预测预报的特点(1)综合性(2)系统性(3)预见性
5、美国于1972年,以狄明(J.E.Deeming ) 为代表发表了“国家火险等级系统”,并于1978年做了进一步修正。美国是第一个研制出能在全国范围内推广应用的林火预测预报系统的国家
6、按林火预测研究方法性质分类定性研究方法、定量研究方法、半定性半定量研究方法 按林火预测预报的时效(有效期限) 分类短期 是指未来2天内林火的预测预报。 中期 指未来3~7天的林火预测预报。 长期 则指7天以后的林火预测预报。
7、统计学方法是林火预测预报中应用最广泛的一种方法。它是利用林火历史资料,通过统计学方法找出林火发生发展规律。第一种,利用单纯的林火历史资料进行预测预报。第二种,利用林火历史资料与气象要素之间的关系进行林火预测预报。第三种,综合考虑林火历史资料、火环境及森林可燃物进行林火预测预报。
8、点火试验:该方法也称以火报火。在统计方法中,人们依赖的是林火档案资料,通常这类数据的可靠性较差。例如,其中的气象要素,往往是林火发生之后,由相距较近的气象台(站) 观测的数据来填补,较少有林火发生时火场的真实测定记录,这两者之间的差异甚远。甚至有些林火本身的历史数据更值得怀疑。比如,林火发生的确切时间,往往是燃
烧了一段时间后才被发现,刚刚着火的时间通常是推算出来的。在林火的历史档案中,准确的林火行为的数据更是难以见到,所见到的大多是定性的文字描述。因此,统计方法分析所得出的结论往往都很粗放,有时候就统计方法本身得出的理论精度很高,而实际的预测预报精度则很低。而通过点火试验则能取得比较可靠的林火资料和贴近实际的数据,从而使林火预测预报的精度提高。
9、林火模型:物理(化学) 模型、数学模型 、 图解模型、计算机模型
10、照林火预测预报的内容分类
(1)火险天气预测预报(fire weather forecast) (2)林火发生预测预报(forest fire occurrence forecast) (3)林火行为预测预报(fire behavior forecast)
11、林火预测预报研究中的有关问题(1)林火预测预报研究中的关键问题:林火预测预报的准确性依赖于天气预报的准确性、林火预测预报中主导因子的选择、预测预报因子的测定(2)预测预报应以各地县预报为主:以全国和各省(自治区、直辖市) 预报为辅各地预测预报因子差异大、预报的重点使用对象不一致森林火灾预报应面对林区和广大农村(3)关于火险性天气频数:火险性天气频数是指全年各级火险性天气频数的综合值。通常以最高级火险性天气和次高级火险性天气出现天数与全年天数的比值来表示。计算公式是:
12、林
林火预测预报的不稳定因子可燃物含水率、火源、风、空气温度、空气湿度、降水量、连旱天数、地下水蒸发量、雷电活动水平
13、平衡点含水率(EMC):在固定温度和湿度条件下,可燃物所含水分达到稳定时的含水率。绝对含水率指可燃物所含水分占其绝对干重的百分比。相对含水率指可燃物所含水分占湿重的百分比. 临界含水率 指可燃物能够点燃时的上限含水率。不同种类可燃物的临界含水率不同。可燃物越细小其临界含水率越高,也就是说可燃物越易燃。蔓延含水率(熄灭含水率) 指可燃物点燃后能连续蔓延的上限含水率。通常,对森林可燃物(地被物)来讲,蔓延含水率在30%左右。
14、效湿度的原理可燃物的易燃程度取决于可燃物含水量的大小,而可燃物含水量的大小又与空气湿度有着密切的关系。当可燃物含水量大于空气湿度时,可燃物的水分就向外渗透,向空气输送水分;反之,当空气湿度大于可燃物含水量时,可燃物就从空气中吸取水分。因此,空气中湿度的大小直接影响到可燃物所含水分的多少,它们之间的关系时刻保持着:不平衡→平衡→不平衡→平衡
15、“801”森林火险天气预报系统基本原理影响林火发生的天气指标是决定每日林区火险等级的主导因素,本法根据气象因子与林火发生的相关概率,选用5个相关系数较高的气象因子,即气温(T )、相对湿度(H )、风速(V )、日降水量(R ),前一天相对湿度(H 0),并用5个因子的概率之和表示在5个因子综合作用下火灾发生的概率,以此建立火险天气指标(FFWI )的计算方程式,根据火灾发生概率大小划分为5个火险等级。只要测定和预报出个5天气因子,就可以预报出未来的火险等级。
随着季节变化,可燃物含水率和燃点有很大差异。因此,在相同气温条件下,可燃物本身状况不同,导致林火发生概率产生明显变化。因此,可采用不同季节可燃物在不同状况下的气温参数来调整每日的林火天气指标,形成4个计算方程式来单独表示不同可燃物状况下的计算系统。根据不同地理位置火源程度变化规律,用历年各小区林火出现概率计算各小区火灾发生系数C ,对FFWI 做进一步修正,得出系统的最后FFWI 指标。
16、双指标法(着火指标和蔓延指标法)基本原理森林燃烧包含两个阶段,即着火(点燃)与蔓延。森林火灾的危险性应以森林着火与蔓延程度来考虑。试验证明,森林中枯枝落叶的干燥程度是影响着火的重要因素,而每天地被物含水率变化与最小相对湿度和最高气温有关,因此,可根据每天的最小相对湿度和最高气温来确定着火指标。另外,火灾的蔓延到成灾与实效湿度和最大风速有关,它可根据实效湿度和最大风速来确定蔓延指标,然后用着火指标和蔓延指标的综合来确定森林火灾发生的危险程度。
17、三指标林火预测预报三指标林火预测预报是在原有的双指标火险预报方法的基础上发展起来的。林火的三个指标是火险级、火行为级和火烈度级。三指标林火预测预报法是以点火试验为基础的以火报火的方法。考虑了林地的可燃物在无风情况下的初始蔓延速度,并使用可燃物配置格局、坡度、风速等因子对林火野外蔓延速度订正。根据调查和试验确定的查算表和林地燃烧、蔓延的有关公式,计算出火强度、火焰长度,推测林火种类,并预报火烈度。
20、林火气象的主要研究对象和任务包括如下几点: (1)建立林火观测台站网,观测和预报火灾天气,为防火和研究林火天气、林火预报提供科学依据。 (2)研究林火发生、发展、熄灭过程中的天气条件及变化规律,研究林火行为特征的天气指标,为预报火灾发生、蔓延提供理论依据,解决防火、用火、扑火中的应用气象技术和方法。
(3)研究森林火灾季节(防火期) 形成和变化的气象和天气规律,全面掌握森林火灾的时间、地点、数量分布规律和天气条件的关系,为制定防火设施规划、防火经费预算提供参考。(4)研究防火、用火、灭火新技术应用的天气条件,提供应用新技术获取更大经济效益的天气指标。如飞机巡护航线的天气预报,研究安全用火的天气指标和化学灭火、人工降雨灭火等有利天气条件,提高新技术应用的经济效益。
21、林火气象因子的观测(一) 空气温度 (二) 相对湿度(三) 风(四) 降水 (五) 可燃物含水率
22、建立林火气象观测站的意义:林火预报需要充足而准确的气象预报资料,而我国目前的国家气象台站密度太低,远不能满足林火预报的要求。因此,必须在重点林区,特别是林火经常发生的林区建立一些火险观测站,为林火预报提供及时准确的气象数据。这种林区气象站和观测点还能同时为林区林业生产和其他专业预报服务。
23、林火气象站地点的选择(1)选择有代表性的,能综合反应该地区海拔、地形地貌、植被和局部小气候变化的地点。这一地点不能在山谷和山脊,而且应尽量平坦,如必须设在山坡上,应避免设在北坡和东坡。(2)设置在皆伐迹地的中心时,其半径必须是周围树高的10倍以上;(3)附近lOOm 范围内不能有湖、河、沼泽、灌溉地。(4)气象站附近lOm 内不能有建筑物。(5)如气象站附近有建筑物、树木等,与气象站的距离必须为该建筑物高的1.5倍以上。(6) 必须距公路5m 以外。 (7)必须远离灰尘,至少要在50m 以外。
(8)如果建站前知道该地区主风方向,气象站应设立在水湿地、反射物体、辐射物体以及灰尘源的上风口处。 观测场要求选在能代表周围大部分地区的天气和气候特点的地方,不要选在山谷、洼地或陡坡上。观测场的四周应平坦空旷,并能代表周围的地形,观测场附近不应有任何障碍物。个别较矮、孤立的障碍物离观测场的距离至少要在该物体高度的3倍以上;宽大、密集、成片的障碍物距离观测场要在该物体高度的lO 倍以上。观测场附近不应种植高杆作物。台站的房屋应建在观测场北面。在低山和丘陵地区,站址选在较平坦的山顶要比选在山谷、山坡上要好。如果山区选在开阔洼地和山谷时,其洼地、山谷的直径至少应该有500m 。新建一个台站,必须慎重选择站址,要能保证连续观测,不能随意变动站址,还应充分考虑水源、电源、通讯线路条件。观测场地要求平整,场内可种植矮草(草高应不超过20cm) 。场内应修小路,以方便行走。观测场应为25×25m 或20×16m ,林区最小观测场不应小于4.6×4.6m 。
24、林火气象站的种类(1)普通气象观测站 分为常年性和临时性两种。常年性气象站进行全年性连续气象观测,可在林业局附近以中心站的形式设立,可同时进行物候、防火、病虫害、防霜等综合观测。临时性观测站是在防火期内设立嘹望台、防火检查站等防火人员基地,以补充固定气象站的不足。(2) 遥测气象站 在地广人稀的边远地区,可采用遥测气象观测的方式提供火险气象预报。遥测站有两种:一种是有线遥测站,观测场与气象中心的距离以1~2km 为宜;另一种是无线遥测站,即把气象观测数据通过感应器变成电讯号,通过电台传送给气象中心。如传输距离太远,可设中继站。(3)无人气象观测站 无人气象观测站是利用无线电定时向空中气象卫星发射电波,然后将卫星上的气象信
息通过电讯号转回地面,通过计算机处理来获得卫星气象资料和天气图像。目前,美国、俄罗斯正在大力发展这种观测站。这种观测站可以测得风向、风速、日照、温度和可燃物湿度等因子。(4)移动气象观测站 将气象观测仪器安装在专用车辆上进行气象观测,是进行大火场林火行为预测预报的有效手段,同时也能取得火场的第一手气象资料,为研究大火天气和气象规律提供重要参考。目前,美国和加拿大等圈已普遍采用移动式气象观测车进行火场监测。
25、林火预测预报存在的突出问题(1)基础理论研究不够扎实(2)研究方法相对滞后(3)理论研究和实践脱节比较严重(4)多部门、多学科、多层次协作的运行机制尚不通畅
26、采用时间序列分析比其他的统计方法要具有很多优势,因为时间序列分析所研究的对象,是一串随时间变化而又相互关联的数字序列(或者称为动态数据) 。时间序列的原理是“以数找数”,从数据序列中寻找研究对象的规律。在林火的历史数据中,有许多这样的动态数据,在这种动态数列中所包含的信息和呈现的规律是千变万化、错综复杂的,时间序列所提供的动态数据的参数时域化分析,以及参数的频域化分析方法恰恰是对这类动态数据用相应的数学模型去近似地描述和逼近,通过对相应模型的研究分析,可以更本质地了解数据内在结构和数据所反映的复杂性,进一步达到由表及里,总结规律和预测未来的目的。
火灾预测预报总结
1、林火预测预报的定义:通过凋查测定某些自然和人为因素,使用科学的技术和方法,对林火发生的可能性、潜在火行为、控制林火的难易程度以及林火将造成的损失等作出预估和预告。
2、选择主要的火险因子进行观测,通过整理计算,编成日常防火或扑火需要的定性的数字指标,称之为燃烧指标或着火指标。将全部指标分成若干等级,即火险等级。因此,火险等级应该是把森林火灾发生的危险程度,用确定的标准衡量后划出的等级。 火线等级一般是分为4—7级,划分5级的也比较多,我国森林火险等级多采用5级,即一级为不燃级;二级为难燃级;三级为可燃级;四级为易燃级;五级为极易燃或强燃级。
3、预测和林火预测预报的定义是以定量分析为基本内容作出的解释。它由5 个要素组成:预测预报的实施者(人) 、依据(知识) 、技术(方法和手段) 、对象(事物未来或未知状况) 、结果(预先推知和判断) 。
4、林火预测预报的特点(1)综合性(2)系统性(3)预见性
5、美国于1972年,以狄明(J.E.Deeming ) 为代表发表了“国家火险等级系统”,并于1978年做了进一步修正。美国是第一个研制出能在全国范围内推广应用的林火预测预报系统的国家
6、按林火预测研究方法性质分类定性研究方法、定量研究方法、半定性半定量研究方法 按林火预测预报的时效(有效期限) 分类短期 是指未来2天内林火的预测预报。 中期 指未来3~7天的林火预测预报。 长期 则指7天以后的林火预测预报。
7、统计学方法是林火预测预报中应用最广泛的一种方法。它是利用林火历史资料,通过统计学方法找出林火发生发展规律。第一种,利用单纯的林火历史资料进行预测预报。第二种,利用林火历史资料与气象要素之间的关系进行林火预测预报。第三种,综合考虑林火历史资料、火环境及森林可燃物进行林火预测预报。
8、点火试验:该方法也称以火报火。在统计方法中,人们依赖的是林火档案资料,通常这类数据的可靠性较差。例如,其中的气象要素,往往是林火发生之后,由相距较近的气象台(站) 观测的数据来填补,较少有林火发生时火场的真实测定记录,这两者之间的差异甚远。甚至有些林火本身的历史数据更值得怀疑。比如,林火发生的确切时间,往往是燃
烧了一段时间后才被发现,刚刚着火的时间通常是推算出来的。在林火的历史档案中,准确的林火行为的数据更是难以见到,所见到的大多是定性的文字描述。因此,统计方法分析所得出的结论往往都很粗放,有时候就统计方法本身得出的理论精度很高,而实际的预测预报精度则很低。而通过点火试验则能取得比较可靠的林火资料和贴近实际的数据,从而使林火预测预报的精度提高。
9、林火模型:物理(化学) 模型、数学模型 、 图解模型、计算机模型
10、照林火预测预报的内容分类
(1)火险天气预测预报(fire weather forecast) (2)林火发生预测预报(forest fire occurrence forecast) (3)林火行为预测预报(fire behavior forecast)
11、林火预测预报研究中的有关问题(1)林火预测预报研究中的关键问题:林火预测预报的准确性依赖于天气预报的准确性、林火预测预报中主导因子的选择、预测预报因子的测定(2)预测预报应以各地县预报为主:以全国和各省(自治区、直辖市) 预报为辅各地预测预报因子差异大、预报的重点使用对象不一致森林火灾预报应面对林区和广大农村(3)关于火险性天气频数:火险性天气频数是指全年各级火险性天气频数的综合值。通常以最高级火险性天气和次高级火险性天气出现天数与全年天数的比值来表示。计算公式是:
12、林
林火预测预报的不稳定因子可燃物含水率、火源、风、空气温度、空气湿度、降水量、连旱天数、地下水蒸发量、雷电活动水平
13、平衡点含水率(EMC):在固定温度和湿度条件下,可燃物所含水分达到稳定时的含水率。绝对含水率指可燃物所含水分占其绝对干重的百分比。相对含水率指可燃物所含水分占湿重的百分比. 临界含水率 指可燃物能够点燃时的上限含水率。不同种类可燃物的临界含水率不同。可燃物越细小其临界含水率越高,也就是说可燃物越易燃。蔓延含水率(熄灭含水率) 指可燃物点燃后能连续蔓延的上限含水率。通常,对森林可燃物(地被物)来讲,蔓延含水率在30%左右。
14、效湿度的原理可燃物的易燃程度取决于可燃物含水量的大小,而可燃物含水量的大小又与空气湿度有着密切的关系。当可燃物含水量大于空气湿度时,可燃物的水分就向外渗透,向空气输送水分;反之,当空气湿度大于可燃物含水量时,可燃物就从空气中吸取水分。因此,空气中湿度的大小直接影响到可燃物所含水分的多少,它们之间的关系时刻保持着:不平衡→平衡→不平衡→平衡
15、“801”森林火险天气预报系统基本原理影响林火发生的天气指标是决定每日林区火险等级的主导因素,本法根据气象因子与林火发生的相关概率,选用5个相关系数较高的气象因子,即气温(T )、相对湿度(H )、风速(V )、日降水量(R ),前一天相对湿度(H 0),并用5个因子的概率之和表示在5个因子综合作用下火灾发生的概率,以此建立火险天气指标(FFWI )的计算方程式,根据火灾发生概率大小划分为5个火险等级。只要测定和预报出个5天气因子,就可以预报出未来的火险等级。
随着季节变化,可燃物含水率和燃点有很大差异。因此,在相同气温条件下,可燃物本身状况不同,导致林火发生概率产生明显变化。因此,可采用不同季节可燃物在不同状况下的气温参数来调整每日的林火天气指标,形成4个计算方程式来单独表示不同可燃物状况下的计算系统。根据不同地理位置火源程度变化规律,用历年各小区林火出现概率计算各小区火灾发生系数C ,对FFWI 做进一步修正,得出系统的最后FFWI 指标。
16、双指标法(着火指标和蔓延指标法)基本原理森林燃烧包含两个阶段,即着火(点燃)与蔓延。森林火灾的危险性应以森林着火与蔓延程度来考虑。试验证明,森林中枯枝落叶的干燥程度是影响着火的重要因素,而每天地被物含水率变化与最小相对湿度和最高气温有关,因此,可根据每天的最小相对湿度和最高气温来确定着火指标。另外,火灾的蔓延到成灾与实效湿度和最大风速有关,它可根据实效湿度和最大风速来确定蔓延指标,然后用着火指标和蔓延指标的综合来确定森林火灾发生的危险程度。
17、三指标林火预测预报三指标林火预测预报是在原有的双指标火险预报方法的基础上发展起来的。林火的三个指标是火险级、火行为级和火烈度级。三指标林火预测预报法是以点火试验为基础的以火报火的方法。考虑了林地的可燃物在无风情况下的初始蔓延速度,并使用可燃物配置格局、坡度、风速等因子对林火野外蔓延速度订正。根据调查和试验确定的查算表和林地燃烧、蔓延的有关公式,计算出火强度、火焰长度,推测林火种类,并预报火烈度。
20、林火气象的主要研究对象和任务包括如下几点: (1)建立林火观测台站网,观测和预报火灾天气,为防火和研究林火天气、林火预报提供科学依据。 (2)研究林火发生、发展、熄灭过程中的天气条件及变化规律,研究林火行为特征的天气指标,为预报火灾发生、蔓延提供理论依据,解决防火、用火、扑火中的应用气象技术和方法。
(3)研究森林火灾季节(防火期) 形成和变化的气象和天气规律,全面掌握森林火灾的时间、地点、数量分布规律和天气条件的关系,为制定防火设施规划、防火经费预算提供参考。(4)研究防火、用火、灭火新技术应用的天气条件,提供应用新技术获取更大经济效益的天气指标。如飞机巡护航线的天气预报,研究安全用火的天气指标和化学灭火、人工降雨灭火等有利天气条件,提高新技术应用的经济效益。
21、林火气象因子的观测(一) 空气温度 (二) 相对湿度(三) 风(四) 降水 (五) 可燃物含水率
22、建立林火气象观测站的意义:林火预报需要充足而准确的气象预报资料,而我国目前的国家气象台站密度太低,远不能满足林火预报的要求。因此,必须在重点林区,特别是林火经常发生的林区建立一些火险观测站,为林火预报提供及时准确的气象数据。这种林区气象站和观测点还能同时为林区林业生产和其他专业预报服务。
23、林火气象站地点的选择(1)选择有代表性的,能综合反应该地区海拔、地形地貌、植被和局部小气候变化的地点。这一地点不能在山谷和山脊,而且应尽量平坦,如必须设在山坡上,应避免设在北坡和东坡。(2)设置在皆伐迹地的中心时,其半径必须是周围树高的10倍以上;(3)附近lOOm 范围内不能有湖、河、沼泽、灌溉地。(4)气象站附近lOm 内不能有建筑物。(5)如气象站附近有建筑物、树木等,与气象站的距离必须为该建筑物高的1.5倍以上。(6) 必须距公路5m 以外。 (7)必须远离灰尘,至少要在50m 以外。
(8)如果建站前知道该地区主风方向,气象站应设立在水湿地、反射物体、辐射物体以及灰尘源的上风口处。 观测场要求选在能代表周围大部分地区的天气和气候特点的地方,不要选在山谷、洼地或陡坡上。观测场的四周应平坦空旷,并能代表周围的地形,观测场附近不应有任何障碍物。个别较矮、孤立的障碍物离观测场的距离至少要在该物体高度的3倍以上;宽大、密集、成片的障碍物距离观测场要在该物体高度的lO 倍以上。观测场附近不应种植高杆作物。台站的房屋应建在观测场北面。在低山和丘陵地区,站址选在较平坦的山顶要比选在山谷、山坡上要好。如果山区选在开阔洼地和山谷时,其洼地、山谷的直径至少应该有500m 。新建一个台站,必须慎重选择站址,要能保证连续观测,不能随意变动站址,还应充分考虑水源、电源、通讯线路条件。观测场地要求平整,场内可种植矮草(草高应不超过20cm) 。场内应修小路,以方便行走。观测场应为25×25m 或20×16m ,林区最小观测场不应小于4.6×4.6m 。
24、林火气象站的种类(1)普通气象观测站 分为常年性和临时性两种。常年性气象站进行全年性连续气象观测,可在林业局附近以中心站的形式设立,可同时进行物候、防火、病虫害、防霜等综合观测。临时性观测站是在防火期内设立嘹望台、防火检查站等防火人员基地,以补充固定气象站的不足。(2) 遥测气象站 在地广人稀的边远地区,可采用遥测气象观测的方式提供火险气象预报。遥测站有两种:一种是有线遥测站,观测场与气象中心的距离以1~2km 为宜;另一种是无线遥测站,即把气象观测数据通过感应器变成电讯号,通过电台传送给气象中心。如传输距离太远,可设中继站。(3)无人气象观测站 无人气象观测站是利用无线电定时向空中气象卫星发射电波,然后将卫星上的气象信
息通过电讯号转回地面,通过计算机处理来获得卫星气象资料和天气图像。目前,美国、俄罗斯正在大力发展这种观测站。这种观测站可以测得风向、风速、日照、温度和可燃物湿度等因子。(4)移动气象观测站 将气象观测仪器安装在专用车辆上进行气象观测,是进行大火场林火行为预测预报的有效手段,同时也能取得火场的第一手气象资料,为研究大火天气和气象规律提供重要参考。目前,美国和加拿大等圈已普遍采用移动式气象观测车进行火场监测。
25、林火预测预报存在的突出问题(1)基础理论研究不够扎实(2)研究方法相对滞后(3)理论研究和实践脱节比较严重(4)多部门、多学科、多层次协作的运行机制尚不通畅
26、采用时间序列分析比其他的统计方法要具有很多优势,因为时间序列分析所研究的对象,是一串随时间变化而又相互关联的数字序列(或者称为动态数据) 。时间序列的原理是“以数找数”,从数据序列中寻找研究对象的规律。在林火的历史数据中,有许多这样的动态数据,在这种动态数列中所包含的信息和呈现的规律是千变万化、错综复杂的,时间序列所提供的动态数据的参数时域化分析,以及参数的频域化分析方法恰恰是对这类动态数据用相应的数学模型去近似地描述和逼近,通过对相应模型的研究分析,可以更本质地了解数据内在结构和数据所反映的复杂性,进一步达到由表及里,总结规律和预测未来的目的。