陳滌非 王明玉 司莉青 趙鳳君 李 威 李偉克 舒立福

（1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所 北京 100091；2. 國家林草局森林保護(hù)學(xué)重點(diǎn)實驗室 北京 100091；3. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院 森林和濕地生態(tài)恢復(fù)與保育四川省重點(diǎn)實驗室 成都 610084）

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置撲救極為困難的自然災(zāi)害，被聯(lián)合國列為世界八大主要自然災(zāi)害之一。根據(jù)2022 年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的報告（United Nations Environment Programme，2022），隨著氣候變化和土地利用變化將導(dǎo)致野火發(fā)生得更加頻繁和猛烈，到2030 年全球范圍內(nèi)極端火災(zāi)事件將增加14%，到2050 年底將增加30%，到本世紀(jì)末將增加50%。森林火災(zāi)的火源包括天然和人為2 種，而雷擊則是最主要的天然火源。在氣候變化異常的大背景下，全球增溫明顯，受“厄爾尼諾”“拉尼娜”等現(xiàn)象的影響，干雷暴等極端天氣逐年增多，導(dǎo)致雷擊火在全球呈現(xiàn)多發(fā)頻發(fā)態(tài)勢，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到林草資源和生態(tài)環(huán)境安全，并對人們的生產(chǎn)、生活造成了一定影響。世界各地每年因雷擊導(dǎo)致森林火災(zāi)的事件逐年增加，據(jù)統(tǒng)計，加拿大安大略省在過去26 年間，雷擊火發(fā)生次數(shù)占所有森林大火的43%，燒毀面積占比更是達(dá)到81%（Wottonet al.,2005），美國阿拉斯加州在過去30 年間，雷擊火發(fā)生次數(shù)占所有森林火災(zāi)總數(shù)的52%（舒洋等，2022），澳大利亞維多利亞州每年雷擊火占比約26%，過火面積幾乎占總過火面積的1/2（于詩文等，2020）。雷擊火在我國近年來同樣呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，主要分布在黑龍江大興安嶺、內(nèi)蒙古呼盟林區(qū)、新疆阿爾泰山、陜西秦嶺、川西等地區(qū)。

雷擊火是指由干雷暴形成的具有“連續(xù)電流”的閃電擊中地面干燥可燃物而引發(fā)的火災(zāi)（高永剛等，2010）。雷擊火的發(fā)生與分布主要與氣象條件、植被類型、地形條件、雷暴活動路徑等因素密切相關(guān)，且具有隨機(jī)性大、隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)，往往發(fā)生在人煙稀少、交通不便的原始林區(qū)，早期很難發(fā)現(xiàn)和定位，錯失撲救最佳時機(jī)，從而發(fā)展成為樹冠火等高能量火行為，造成巨大損失，因此雷擊火的預(yù)防和撲救一直都是一個世界性的難題。掌握雷擊火的時空分布特點(diǎn)和主要影響因素，對預(yù)測雷擊火的發(fā)生和減少火災(zāi)損失具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者在雷擊火發(fā)生規(guī)律方面已進(jìn)行了大量研究。采用點(diǎn)模式方法對大興安嶺地區(qū)1988—2005 年間雷擊火空間分布分析的結(jié)果表明，大興安嶺地區(qū)雷擊火呈現(xiàn)聚集分布（郭福濤等，2009）；運(yùn)用邏輯斯蒂回歸模型對大興安嶺塔河地區(qū)雷擊火發(fā)生的驅(qū)動因子進(jìn)行了分析，研究顯示氣象、可燃物和林分因素決定了雷擊火的發(fā)生（郭福濤等，2015）。杜春英等（2010a）利用GIS、SPSS、Matlab 等工具分析了1966—2005 年大興安嶺雷擊火發(fā)生的時空演變規(guī)律，結(jié)果表明6 月是雷擊火高發(fā)期，15:00—16:00 時為一天中雷擊火高發(fā)時段，雷擊火發(fā)生存在24 年的顯著周期震蕩，且火場質(zhì)心呈顯著的帶狀分布，同時對該地區(qū)森林雷擊火發(fā)生環(huán)境進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，雷擊火高發(fā)區(qū)域主要是300～800 m 的中海拔地區(qū)，坡向主要為平坡和陽坡，坡度則集中在1°～4°山地，雷擊火主要發(fā)生的林分類型為落葉松（Larix）林和落葉闊葉林（杜春英等，2010b）。Taylor（1969）通過調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)雷擊火主要發(fā)生于腐木、枯落物層，這與國內(nèi)學(xué)者的研究結(jié)論相一致，認(rèn)為易受雷擊的主要是枯立木、病腐木、老齡木（舒立福等，2003）。處于高緯度寒溫帶和亞寒溫帶的針葉林由于林下細(xì)小可燃物含水率低，發(fā)生雷擊火的概率更高（Wagner，1972），同時由于針葉樹種會分泌油脂成分，在風(fēng)的摩擦作用下產(chǎn)生的靜電也會導(dǎo)致雷擊火更加易發(fā)（Müeller，2013）。研究者普遍認(rèn)為，降水量、風(fēng)速、溫濕度等氣象因子（Zhanget al.,2013；Andersonet al.,2000）以及坡度、坡向、海拔等地形因子（何誠等，2021；顧先麗等，2020）是影響雷擊火發(fā)生概率的關(guān)鍵因素。

四川省森林資源豐富，是我國主要林區(qū)和重點(diǎn)火險區(qū)，近年來，尤其是川西地區(qū)受“暖干化”氣候影響，加之林下可燃物逐年累積，雷擊火時有發(fā)生。2019 年3 月30 日，四川省涼山州木里縣雅礱江鎮(zhèn)立爾村發(fā)生雷擊火，在可燃物、地形、氣象等綜合因素作用下發(fā)生爆燃，造成了嚴(yán)重人員、財產(chǎn)損失。研究四川雷擊火時空分布及影響因素，對于研究區(qū)雷擊火防控具有十分重要的意義。鑒于此，本研究利用地理信息技術(shù)、SPSS 統(tǒng)計軟件等工具，基于四川省近20年來雷擊火歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)、林地資源數(shù)據(jù)等，分析四川省雷擊火時空分布規(guī)律，探討氣象、地形、林分等因子對雷擊火發(fā)生的影響，以期為四川省雷擊火防控提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

四川省位于我國西南地區(qū)內(nèi)陸，介于26°03′—34°19′E，97°21′—108°12′N 之間，幅員面積48.6 萬km2，地處長江上游，地形復(fù)雜多樣，地勢東低西高，相對高差達(dá)7 300 m，屬青藏高原和長江中下游平原間的過渡地帶。全省分為川西北高原、川西南山地和四川盆地（盆周山地）三大部分，以山地、高原為主，丘陵次之，平原較少。由于受地理緯度和地貌的影響，四川東西部氣候差異很大，大致可分為四川盆地中亞熱帶濕潤氣候區(qū)、川西南山地亞熱帶半濕潤氣候區(qū)和川西北高山高原高寒氣候區(qū)三大氣候區(qū)（張運(yùn)春等，2002）。

四川森林草原資源豐富，森林覆蓋率為40.03%，森林面積達(dá) 1 945.84 萬hm2，森林蓄積量 19.16 億m3，分別居全國第 4 位和第 3 位，是我國三大林區(qū)、五大牧區(qū)之一和長江上游最大的水源涵養(yǎng)區(qū)。森林類型以針葉林為主，其面積和蓄積占比分別為61.3%和72.4%，主要樹種有云杉（Picea）、冷杉(Abies)、云南松(Pinus yunnanensis)、馬尾松(Pinus massoniana)、高山松（Pinus densata）等，闊葉林則主要以櫟（Quercus）類、樺(Betula)為主。近年來，四川省通過實施天然林資源保護(hù)工程、退耕還林、長江防護(hù)林體系建設(shè)等系列工程，森林面積、森林蓄積持續(xù)實現(xiàn)“雙增長”，森林資源體量巨大，同時隨著農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的改變，薪材使用減少，導(dǎo)致林內(nèi)可燃物大量累積，火災(zāi)風(fēng)險增加。四川省是我國森林草原火災(zāi)多發(fā)省份和全國森林草原防火的重點(diǎn)區(qū)域，受近年來全球氣候變化影響，高溫、干旱、大風(fēng)等極端天氣增多，森林草原火災(zāi)隱患越來越突出，發(fā)生雷擊火的潛在危險形勢也變得日益嚴(yán)峻。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本次研究收集的2001—2021 年森林雷擊火歷史數(shù)據(jù)來源于四川省森林草原防滅火指揮部辦公室、四川省林業(yè)和草原局防火處以及部分市州林草主管部門，對部分記錄不詳?shù)臍v史雷擊火數(shù)據(jù)進(jìn)行了現(xiàn)地補(bǔ)充調(diào)查，數(shù)據(jù)信息包括火災(zāi)發(fā)生時間、地點(diǎn)、經(jīng)緯度坐標(biāo)、過火面積等；氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（data.cma.cn）和國家科技基礎(chǔ)條件平臺——國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心（www.geodata.cn），時間范圍為2001—2019 年，研究區(qū)內(nèi)共選取17 個氣象站點(diǎn)（德格、甘孜、新龍、道孚、都江堰、達(dá)川、理塘、康定、稻城、九龍、越西、木里、西昌、敘永、鹽源、攀枝花、會理），獲取的氣象要素主要包括氣溫、相對濕度、降水量、日照時數(shù)、風(fēng)速等；DEM 數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云提供的30 m 分辨率的ASTER GDEM V2 高程數(shù)據(jù)；植被類型數(shù)據(jù)來源于四川省林業(yè)和草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心。

2.2 研究方法

2.2.1 雷擊火時空分布特征 根據(jù)2001—2021 年四川省森林雷擊火歷史數(shù)據(jù)，按照年、月、日3 種不同時間尺度對雷擊火歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計，并繪制直方圖展示不同時間尺度雷擊火的分布狀況，利用ArcGIS10.8 軟件將逐次雷擊火的地理坐標(biāo)進(jìn)行讀取并生成雷擊火點(diǎn)圖層，使用多距離空間聚類分析（Ripley’sK函數(shù)）工具分析雷擊火空間分布格局，確定雷擊火是否顯示某一距離范圍內(nèi)統(tǒng)計意義顯著的聚類或離散。Ripley’sK函數(shù)的表達(dá)式為（Ripley，1977）：

式中，i≠j，A為研究區(qū)面積，n為要素個數(shù)，d為觀測尺度，Iij(d)為示性函數(shù)，當(dāng)點(diǎn)i與點(diǎn)j的距離＜d時，Iij(d)為1，當(dāng)點(diǎn)i與點(diǎn)j的距離≥d時，Iij(d)為0。在ArcGIS軟件中多距離空間聚類分析（Ripley’sK函數(shù)）工具使用的是由Besag 提出的L(d)函數(shù)（Besag，1977），可更直觀地描述空間點(diǎn)過程的估計值，其表達(dá)式為：

在該分析工具的參數(shù)設(shè)置上，距離段數(shù)量設(shè)置為30，計算置信區(qū)間設(shè)置為99_PERMUTATIONS，邊界校正方法選擇SIMULATE_OUTER_BOUNDARY_VALUES。

2.2.2 氣象因子對雷擊火的影響 對各氣象站點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，提取雷擊火發(fā)生當(dāng)天及前7 天的氣象數(shù)據(jù)，選擇溫度、相對濕度、降水量、風(fēng)速4 個氣象因子進(jìn)行分析。利用SPSS 軟件對氣象因子進(jìn)行共線性分析后，對雷擊火發(fā)生與氣象因子進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，研究各氣象因子對雷擊火的影響。

2.2.3 地形因子對雷擊火的影響 在ArcGIS10.8 軟件中對DEM 數(shù)據(jù)進(jìn)行表面分析，提取坡度和坡向后，將雷擊火點(diǎn)位進(jìn)行空間疊加，提取雷擊火發(fā)生點(diǎn)的海拔、坡度和坡向。在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析時，海拔以500 m 間隔進(jìn)行劃分，坡向劃分為陰坡（337.5°～67.5°）、半陰坡（292.5°～337.5°、67.5°～112.5°）、陽坡（157.5°～247.5°）和半陽坡（247.5°～292.5°、112.5°～157.5°）4 類，坡度劃分為平坡（0°～5°）、 緩坡（6°～15°）、 斜坡（16°～25°）、陡坡（26°～35°）、急坡（36°～45°）和險坡（46°以上）6 類。統(tǒng)計不同等級地形條件下雷擊火的發(fā)生頻率，研究各地形因子對雷擊火發(fā)生的影響。

2.2.4 林分因子對雷擊火的影響 基于四川省森林資源數(shù)據(jù)進(jìn)行林分類型歸類，劃分為云冷杉林、云南松林、高山松林、櫟林、柏木林、馬尾松林、常綠闊葉林、落葉闊葉林等類型，將林分類型分布與雷擊火點(diǎn)進(jìn)行空間疊加，統(tǒng)計雷擊火在不同林分類型發(fā)生次數(shù)，研究林分因子對雷擊火發(fā)生的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 四川雷擊火發(fā)生的時間特征

3.1.1 雷擊火發(fā)生的年尺度特征 根據(jù)年尺度下雷擊火發(fā)生情況統(tǒng)計結(jié)果（圖1），2001—2021 年四川省共發(fā)生雷擊火72 起，雷擊火發(fā)生次數(shù)年際間變化較大，2020 年9 起為最多，2006、2009—2011 年未發(fā)生雷擊火。自2012 年開始，雷擊火次數(shù)總體呈現(xiàn)出增加趨勢，這與近年來我國西南地區(qū)平均氣溫上升、降水量減少、氣候朝“暖干化”發(fā)展的趨勢有關(guān)（宋蝶，2019）。

圖1 2001—2021 年四川省雷擊火發(fā)生次數(shù)年度分布Fig. 1 Number of lightning fires in Sichuan Province over the years from 2001 to 2021

3.1.2 雷擊火發(fā)生的月尺度特征 月尺度下雷擊火發(fā)生情況統(tǒng)計結(jié)果見圖2，雷擊火多發(fā)生于春末夏初，即3—6 月，其中4 月累計發(fā)生27 起，是雷擊火發(fā)生最為集中的月份，占總發(fā)生次數(shù)的37.5%。經(jīng)分析，4 月發(fā)生的雷擊火均分布于川西南地區(qū)，該地區(qū)屬干濕分明的亞熱帶半濕潤氣候，而4 月正值雨季來臨前的氣溫上升期，林下可燃物極度干燥，因此，發(fā)生雷擊火的風(fēng)險較高。

圖2 2001—2021 年四川省雷擊火發(fā)生次數(shù)月累計分布Fig. 2 Monthly total number of lightning fires in Sichuan Province from 2001 to 2021

3.1.3 雷擊火發(fā)生的日尺度特征 日尺度下雷擊火發(fā)生情況的統(tǒng)計結(jié)果見圖3，雷擊火的主要發(fā)生時段為14：00—18：00，累計發(fā)生51 起，占總發(fā)生次數(shù)的70.83%，其中15：00—16：00 是雷擊火最易發(fā)生的時間段，分析原因主要是午后氣溫抬升，一般在14：00 左右達(dá)到最高溫，林下可燃物在高溫作用下濕度降低，處于一天中最易燃的狀態(tài)。

圖3 2001—2021 年四川省雷擊火發(fā)生次數(shù)日分布Fig. 3 Total number of lightning fires at different times in Sichuan Province from 2001 to 2021

3.2 四川省雷擊火發(fā)生的空間特征

從2001—2021 年四川省雷擊火發(fā)生次數(shù)的地區(qū)分布狀況來看（表1），除在瀘州市、達(dá)州市、德陽市等地有零散分布外，大多數(shù)都集中發(fā)生在川西南的涼山州、攀枝花市以及川西的甘孜州，共發(fā)生68 起，占全省雷擊火總次數(shù)的94.4%。雷擊火高發(fā)縣主要是甘孜州九龍縣、雅江縣以及涼山州木里縣、冕寧縣，期間發(fā)生雷擊火共計51 起，占比達(dá)到70.8%，尤其以九龍縣與木里縣的原始林區(qū)發(fā)生最為頻繁。

表1 2001—2021 年四川省雷擊火發(fā)生次數(shù)地區(qū)分布Tab. 1 Regional distribution statistics of lightning fires in Sichuan Province from 2001 to 2021

根據(jù)多距離空間聚類分析（Ripley’sK函數(shù)）工具的分析結(jié)果，繪制雷擊火空間聚集情況函數(shù)圖（圖4）。當(dāng)K觀測值曲線在K預(yù)期值曲線之上，表明數(shù)據(jù)集在該距離內(nèi)表現(xiàn)為聚類，當(dāng)K觀測值曲線在K預(yù)期值曲線之下，則表明數(shù)據(jù)集在該距離內(nèi)表現(xiàn)為離散。如果K觀測值大于置信區(qū)間高值，則該距離的空間聚類具有統(tǒng)計顯著性，如果K觀測值小于置信區(qū)間低值，則該距離的空間離散具有統(tǒng)計顯著性。2001—2021 年四川省雷擊火空間點(diǎn)位的K觀測值均處于K預(yù)期值和置信區(qū)間高值之上，說明在空間上呈現(xiàn)出顯著的聚集分布，在較大的距離尺度下，聚集程度更為明顯。

圖4 2001—2021 年四川省雷擊火空間聚集情況函數(shù)圖Fig. 4 Function diagram of lightning fires’ spatial aggregation in Sichuan Province from 2001 to 2021

通過ArcGIS10.8 軟件的中位數(shù)中心工具，計算得到2001—2021 年四川省雷擊火的中位數(shù)中心點(diǎn)坐標(biāo)為101.517 3°E，28.712 9°N。從雷擊火點(diǎn)位坐標(biāo)分布來看，93.1%的雷擊火分布在100°—102°E，84.7%的雷擊火分布在28°—30°N，在經(jīng)度上相較于緯度有更高的聚集程度。雷擊火在雅礱江流域呈現(xiàn)出明顯的空間聚集性，這種集中分布的特點(diǎn)在大興安嶺地區(qū)也有體現(xiàn)，但與四川雷擊火點(diǎn)沿雅礱江中下游帶狀分布不同，大興安嶺雷擊火集中分布于北部的帶狀區(qū)域（王明玉，2009），其空間分布與流域無明顯關(guān)聯(lián)性。

3.3 氣象因子影響分析

由于缺少2019 年以后的氣象日值數(shù)據(jù)，因此僅對2001—2019 年57 起雷擊火發(fā)生前7 天的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。當(dāng)氣溫大于等于10 ℃、風(fēng)速大于等于2 m·s-1、降水量小于等于10 mm、相對濕度小于等于50%的氣象條件下，更容易發(fā)生雷擊火。

將雷擊火統(tǒng)計數(shù)據(jù)與4 個氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。雷擊火發(fā)生次數(shù)與降水量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.245；與相對濕度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.115；與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，與氣溫呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。

表3 2001—2019 年四川省雷擊火與氣象因子的相關(guān)性分析①Tab. 3 Correlation between lightning fires and meteorological factors in Sichuan Province from 2001 to 2019

3.4 地形因子影響分析

3.4.1 海拔對雷擊火發(fā)生的影響 雷擊火發(fā)生與海拔的關(guān)系如表4 所示，雷擊火在海拔300～4 000 m 范圍內(nèi)均有發(fā)生，其中海拔2 500～4 000 m 的區(qū)域是雷擊火發(fā)生較為集中的區(qū)域，雷擊火次數(shù)占比達(dá)到79.17%。川西南山地和川西北高原是雷擊火的高發(fā)區(qū)，且在雅礱江流域中游沿岸尤為集中。該區(qū)域?qū)俑蓾穹置鞯膩啛釒夂?，且氣候垂直變化明顯，河谷晴干少雨而氣溫高，而2 500～4 000 m 海拔段相對潮濕，是流域內(nèi)針葉林分布的主要海拔區(qū)間，可燃物載量大，且近年來雅礱江流域中游氣溫上升、降水減少的氣候變化趨勢明顯（陳安等，2022），有利于雷擊火的發(fā)生。

表4 2001—2021 年四川省雷擊火在不同海拔范圍發(fā)生次數(shù)Tab. 4 Occurrence times of lightning fire at different altitudes in Sichuan Province from 2001 to 2021

3.4.2 坡度對雷擊火發(fā)生的影響 坡度的大小直接影響地表徑流，從而影響地表可燃物濕度。疊加2001—2021 年雷擊火點(diǎn)位與坡度圖，并按照坡度等級進(jìn)行分類統(tǒng)計，結(jié)果如表5 所示。雷擊火多發(fā)生于坡度26°～35°的陡坡和坡度36°～45°的急坡，占比分別達(dá)到27.78%和23.61%，所有雷擊火點(diǎn)的平均坡度為29.5°。

表5 2001—2021 年四川省雷擊火在不同坡度等級發(fā)生次數(shù)Tab. 5 Occurrence times of lightning fire at different slope grades in Sichuan Province from 2001 to 2021

3.4.3 坡向?qū)讚艋鸢l(fā)生的影響 坡向不同，地表接收太陽輻射的時間和輻射量也不相同，從而影響地表溫度和可燃物濕度。對不同坡向雷擊火發(fā)生次數(shù)進(jìn)行分類統(tǒng)計，結(jié)果見表6。雷擊火多發(fā)生于半陽坡和半陰坡，占比分別達(dá)到44.44%和33.33%，其次為陽坡，而陰坡最少，僅占6.95%。雷擊火集中分布的雅礱江流域位于橫斷山脈東側(cè)，地面接受太陽輻射時間長，干熱河谷氣候特征明顯，熱量容易在河谷兩側(cè)上空積聚產(chǎn)生局部高溫。陽坡高溫干燥，植被以稀樹灌草為主，陰坡相對潮濕，植被郁閉度高，林下濕度較大，而半陰坡、半陽坡大部分處于河谷兩側(cè)，氣溫較陰坡更高，可燃物載量較陽坡更大，在干熱河谷焚風(fēng)效應(yīng)作用下，干雷暴等極端天氣風(fēng)險增大，發(fā)生雷擊火的概率增加。

表6 2001—2021 年四川省雷擊火在不同坡向發(fā)生次數(shù)Tab. 6 Occurrence times of lightning fire in different slope directions in Sichuan Province from 2001 to 2021

3.5 林分因子影響分析

根據(jù)2001—2021 年雷擊火在不同林分類型中的發(fā)生次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表7。最易發(fā)生雷擊火的林分類型是高山松林，占雷擊火發(fā)生總次數(shù)的25%；其次是云南松林，次數(shù)占比為18.06%；再次是云冷杉林，次數(shù)占比為16.67%。此外，雷擊火在落葉闊葉林、針闊混交林、櫟林中發(fā)生頻率較低，常綠闊葉林、柏木林、馬尾松林等林分類型中雷擊火則較為鮮見。

表7 2001—2021 年四川省雷擊火在不同林分類型發(fā)生次數(shù)Tab. 7 Occurrence times of lightning fire in different forest types in Sichuan Province from 2001 to 2021

4 討論

本文基于2001—2021 年四川省雷擊火歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)、SPSS 等軟件對雷擊火時空分布統(tǒng)計分析，從氣象、地形、植被等多個方面研究了各因子對雷擊火發(fā)生的影響。

4.1 雷擊火時間分布特征

從年尺度來看，2014、2020 年是四川省雷擊火高發(fā)年份，在近年來“暖干化”氣候趨勢影響下，自2012 年開始雷擊火年發(fā)生次數(shù)整體上呈現(xiàn)增長趨勢。有研究發(fā)現(xiàn)，北太平洋海溫異常通過持續(xù)性地影響歐亞中高緯地區(qū)環(huán)流異常，進(jìn)而影響到四川林火重災(zāi)區(qū)（涼山州、攀枝花市和甘孜州）春季林火的發(fā)生（甘薇薇等，2016），同時也會增加雷擊火的發(fā)生風(fēng)險。從月尺度來看，雷擊火多發(fā)生于3—6 月，其中4 月是集中高發(fā)期，占總發(fā)生次數(shù)的37.5%，且均發(fā)生于川西南地區(qū)，這主要是由該地區(qū)春季高溫和持續(xù)干燥少雨的氣候特點(diǎn)所導(dǎo)致，與王鑫等（2014）對川西南地區(qū)林火發(fā)生的氣候背景研究結(jié)論是一致的。從日尺度來看，四川雷擊火的主要發(fā)生時段為14:00—18:00，其中15:00—16:00 是雷擊火最易發(fā)生的時間段，與氣溫的日內(nèi)變化狀況緊密相關(guān)，一般在14:00 左右達(dá)到最高氣溫，地表可燃物濕度逐步降低到日內(nèi)最低點(diǎn)，從而達(dá)到易燃狀態(tài)。

4.2 雷擊火空間分布特征

從空間分布來看，川西南的涼山州、攀枝花市以及川西的甘孜州是四川雷擊火的主要發(fā)生地，占全省雷擊火總次數(shù)的94.4%，尤其是在雅礱江中下游流域表現(xiàn)出極強(qiáng)的空間聚集性。根據(jù)本文統(tǒng)計分析，該流域周邊發(fā)生的雷擊火數(shù)量占比達(dá)到65.3%。雅礱江氣候干濕變化特征相關(guān)分析（魏榕等，2020）表明，受降水量和潛在蒸散量的影響，流域下游的干濕指數(shù)呈下降趨勢，氣候趨于干旱，可能是雅礱江中下游雷擊火高發(fā)的原因之一。

4.3 雷擊火發(fā)生影響因素分析

本文研究結(jié)果表明，降水量、相對濕度是影響四川省雷擊火發(fā)生次數(shù)的主要?dú)庀笠蜃樱渲薪邓颗c雷擊火呈極顯著負(fù)相關(guān)，相對濕度與雷擊火呈顯著負(fù)相關(guān)，氣溫、風(fēng)速對雷擊火影響不顯著，這與前人對我國東北地區(qū)雷擊火氣象影響因子的研究結(jié)論有一定差異：影響黑龍江省夏季火最重要的氣象因子是降水量，其次是溫度和風(fēng)速（王明潔等，2008）；氣溫、降水量是影響大興安嶺地區(qū)雷擊火的主要?dú)庀笠蜃樱唛L虹等，2009）。由此可見，影響雷擊火發(fā)生的氣象因子在不同氣候類型區(qū)存在差異。

除了氣象因子，在研究雷擊火特征時，還要綜合考慮到地理地形因素（坡度、坡向、海拔等）、森林可燃物（林型、優(yōu)勢樹種、植被郁閉度等）和云地閃特征（郭福濤等，2015）。切割較急劇、較明顯的山地林區(qū)，比地勢較平緩草原、農(nóng)耕區(qū)更易發(fā)生雷擊火（舒立福等，1999）。本研究發(fā)現(xiàn)，海拔2 500～4 000 m、坡度26°—45°的陡坡急坡是四川省雷擊火發(fā)生較為集中的區(qū)域，與上述結(jié)論基本一致。從坡向來看，四川省雷擊火多發(fā)生于半陽坡和半陰坡，與大興安嶺地區(qū)雷擊火多發(fā)生于平坡、陽坡、半陰坡（杜春英等，2010b）有較大差異，這是因為地形一方面影響植物分布，另一方面由于其造成的高度差會使大氣熱力發(fā)生差異，特殊地形也會形成不同的森林小氣候，從而影響雷擊概率（白夜等，2019)。可燃物是雷擊火發(fā)生的基礎(chǔ)，而不同林分類型引發(fā)雷擊火的概率也各有差異。從林分類型來看，四川省最易發(fā)生雷擊火的林分類型是高山松林，其次為云南松林、云冷杉林，均為針葉林分，具有林下可燃物載量較大、細(xì)小可燃物較多的特點(diǎn)，在極端氣候條件下更易被雷擊產(chǎn)生的高溫引燃，這與針葉落葉林更易發(fā)生雷擊火的結(jié)論（于詩文，2020）一致。

5 結(jié)論

本文基于2001—2021 年四川省雷擊火歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)、SPSS 等軟件對雷擊火時空分布進(jìn)行統(tǒng)計，從氣象、地形、植被等多個方面分析了各因子對雷擊火發(fā)生的影響，結(jié)果表明：1） 從年尺度來看，雷擊火年發(fā)生次數(shù)波動較大，在近年來“暖干化”氣候的影響下，整體呈現(xiàn)增加趨勢；從月尺度來看，雷擊火多發(fā)生于3—6 月，其中4 月是集中高發(fā)期；從日尺度來看，雷擊火的主要發(fā)生時段為14:00—18:00，在午后氣溫抬升作用下，15:00—16:00 是雷擊火最易發(fā)生的時間段。2） 雷擊火的空間聚集性明顯，主要集中在川西南的涼山州、攀枝花市以及川西的甘孜州，尤以雅礱江流域最為集中。3） 降水量、相對濕度是影響四川雷擊火發(fā)生次數(shù)的主要?dú)庀笠蜃?，氣溫、風(fēng)速影響不顯著；海拔2 500～4 000 m、坡度26°—45°的陡坡急坡、半陽坡或半陰坡等地形是四川雷擊火發(fā)生較為集中的區(qū)域；四川最易發(fā)生雷擊火的林分類型是高山松林，其次為云南松林。

四川省是長江黃河重要的水源涵養(yǎng)地，森林資源豐富，地形氣候復(fù)雜，森林防火任務(wù)非常艱巨，而雷擊具有隨機(jī)性、瞬時性，雷擊火引燃初期具有隱蔽性，在預(yù)防、監(jiān)測和撲救上存在很大的困難，因此，雷擊火的防控更是面臨巨大的挑戰(zhàn)。根據(jù)本文的研究結(jié)果，四川甘孜州、涼山州尤其是雅礱江中下游區(qū)域應(yīng)在每年3—6 月對雷擊火進(jìn)行重點(diǎn)防范，加強(qiáng)林區(qū)火險氣象因子的監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)長期無有效降水的干旱天氣時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注高山松、云南松等針葉林區(qū)的雷擊火防控工作，當(dāng)發(fā)生雷電特別是干雷暴天氣時，進(jìn)一步加大監(jiān)測巡護(hù)力度，以便及時發(fā)現(xiàn)及早撲救。