森林火灾是一种自然灾害，它的发生和蔓延很大程度上受气象条件的制约(林其钊, 2003; 宋志杰, 1991)，气候波动是过去几千年来林火动态(forest fire regime)发展演变的重要影响因子(Whitlocka et al., 2006; Yalcin et al., 2006; Talon et al., 2005; Carcaillet et al., 2001; Hallett et al., 2006; Grenier et al., 2005; Goff et al., 2007; Hu et al., 2006)。当前气候变暖已是不争的事实，IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)第四次《全球气候变化评估报告》称(Morton et al., 2007)：过去100年(1906—2005年)中，全球平均地表气温升高了0.74℃。气候变暖必然会对林火的发生和蔓延产生重要影响(田晓瑞等, 2006)。

林火动态是某一自然区域或生态系统所特有的，经过很长时期形成的，林火发生和蔓延的总模式，包括火频率(fire frequency)、火险期(fire season)、引燃方式(ignition)、火面积(burned area)和火强度(fire intensity)等。在气候变暖背景下全球很多林区的林火动态已发生了明显变化，Kasischke等(2006)对北美森林，Girardin等(2006)对加拿大安大略省北方林，Mollicone等(2006)等对俄罗斯原始林，Pausas(2004)对地中海盆地伊比利亚半岛森林，Williams等(2001)对澳大利亚桉树林，Reinhard等(2005)对瑞士南部Ticino林区，Hemp(2005)对乞力马扎罗山森林的研究中都得出了近些年来林火发生频率增加的结论。雷击火是一种主要的自然火源，特别是干雷暴，Macias等(2006)的研究表明加拿大和阿拉斯加绝大部分大型森林火灾(过火面积100 hm²以上)都是由雷击火引起的，当前的气候变暖已使阿拉斯加地区的雷击火源增加(Lynch et al., 2004)，并因此而导致该地区林火发生数量和火面积的增加。在气候变暖背景下林火动态的变化存在很大的区域性差异：Bergeron等(2001)研究结果表明:19世纪中期以来沿Ontario东部到Quebec中部横断面上的林火发生频率显著下降，并且20世纪下降最明显。Bergeron等(1993)认为自小冰期末期(1850)以来发生的全球变暖使北美北方林东部区域的气候向不易于发生大型火灾的方向发展。

火险期(fire season)指一年中林火易于发生和蔓延的时期，是表征林火动态的一个重要指标，Westerling等(2006)和Running (2006)的研究结果表明：由于春季雪融日期提前及春季、夏季气温的升高，导致北美西部地区火险期延长。Balling等(1992)对黄石国家公园的研究则表明：由于夏季温度升高，1—7月降水减少，导致近年来夏季火灾数量增多。

内蒙古大兴安岭林区是我国的重点国有林区，该林区地处我国气候变暖最剧烈的区域之一(丁一汇等, 2006)，正确评价气候变暖对该林区林火动态的影响可为未来林火管理策略的制定提供理论依据。本文从近几十年来森林火灾发生日期的角度，研究了该林区气候变暖背景下火险期的变化，并进一步探讨了该林区林火动态的变化。

1 研究地区概况

内蒙古大兴安岭林区位于内蒙古自治区东北部，地理坐标119°36′20″—125°19′50″E，47°03′40″—53°20′00″N。大兴安岭山脉纵贯全林区，呈东北—西南走向，构成山地丘陵地形。由于地势平缓，山间有较宽的河谷，形成大面积沟塘草甸，是林区最易燃烧的地段，也是林火的主要策源地。

林区属于寒温带大陆性季风气候，冬季漫长而严寒，夏季短暂而炎热；年降水量300~500 mm，集中于7—8月份，约占全年的80%~90%；主风为西北风，年均风速1.6~3.1 m·s^-1，由于春秋季节干旱风大，特别是春季5级风(8.0~10.7 m·s^-1)以上的大风日数多，易发生林火。

内蒙古大兴安岭林区总面积896万hm²，森林覆盖率(80.5%)，是国家一类重点火险区。林区属于寒温带针叶林区，是北方林(boreal forest)在我国境内的南延部分，兴安落叶松(Larix gmelinii)林是干旱寒冷气候条件下具有代表性的植被类型。火险期主要在春季和秋季。林区内的火源分为2类，人为火源和自然火源。自然火源主要指雷击火源，春夏之交时，因冷锋过境，林区内常形成干雷暴而引燃雷击火；雷击火也可能在长期干旱的夏季发生。

2 数据来源 2.1 气象数据

气象数据来自国家气象局，共选取了8个台站，分别是漠河、图里河、额尔古纳右旗、加格达奇、小二沟、海拉尔、博克图和阿尔山。气象数据的统计年份为1961—2005年，有年气象数据和日气象数据2类。年气象数据选用的气象要素为年均温和年降水量，用以对林区几十年来的气候变化趋势进行分析。日气象数据选用的气象要素为空气日最小相对湿度，空气相对湿度可反映一日内气温、降水和风速等气象要素的综合变化，它是与森林火险天气关系最密切的气象要素之一，在国内外众多的森林天险天气计算模型中多选用日最小相对湿度这一气象要素。本文分别计算了春季和夏季日最小相对湿度的均值，用以分析林区几十年来的森林天险天气的变化趋势。

2.2 森林火灾数据

森林火灾数据来自内蒙古大兴安岭林业管理局1980—2006年的森林火灾登记表，依据以下3个原则对火灾数据进行整理和汇总，其中林灾发生日期采用Julian日期(Hatcher, 1984)。Julian日期就是不区分月份，把一年365天按1，2，3，…，365的顺序连续记数。

1) 森林火灾划分为2个等级：一般森林火灾，受害森林面积在1 hm²以上不足100 hm²的；大型森林火灾，受害森林面积在100 hm²以上的。

2) 分别汇总由雷击火源和人为火源引燃的森林火灾。

3) 森林火灾的发生日期转换为Julian日期。

3 结果与分析 3.1 内蒙古大兴安岭林区气候和森林火险天气的变化趋势

1) 年均温  图 1中各折线分别表示1961—2005年间各台站年均温的变化，直线为8个台站均值的变化趋势线。由图 1，各台站年均温呈显著升高趋势，1961—1987年增势较缓，1988年后增势较快，最后5年各台站年均温的平均值比最初5年升高了1.57 ℃。

2) 年降水量  由图 2，虽然1961—2005年间年降水量的增加趋势不显著，但可明显看出1961—1980年年际间降水量波动性小，变化平稳，而1981—2005年间年降水量的波动性明显增大，表现为1981—1998年年降水量明显增加，而1999~2005年降水量却比前一时期明显减少。综合图 1和图 2，林区气候自20世纪80年代后期以来已发生了明显变化，表现为气温升高，同时降水量波动性大，有些年份降水量明显偏多，而有些年份降水量则明显偏少，在气温升高的同时，那些降水量偏少的年份(如1999—2005年期间)，林区气候就会变得异常干燥，森林火灾发生的危险性大大增加。

3) 春季日最小相对湿度  由图 3，1961—2005年间春季防火期日最小相对湿度均值呈显著下降趋势，最后5年日最小相对湿度均值的平均值比最初5年降低了10.9%，80年代后期以来日最小相对湿度均值的下降幅度最大。

4) 夏季日最小相对湿度  由图 4，1961—2005年夏季非防火期日最小相对湿度均值呈显著下降趋势，最后5年日最小相对湿度均值的平均值比最初5年下降了20.6%，特别是2001—2005年日最小相对湿度均值下降幅度最大。同时分析图 2和图 4，虽然夏季非防火期1981—2000年降水量增加，但此时期日最小相对湿度的均值依然呈明显下降趋势，主要原因是气温升高引起的地表蒸发量增大，而降水的增加量小于地表蒸发的增加量。而在降水量明显减少的时期，如2001—2005年，夏季非防火期日最小相对湿度均值则显著降低。

综上，1961—2005年间林区气候发生了明显变化，特别是80年代后期以来，气温升高，年际间降水量波动性增大，在那些降水量偏少的年份，林区气候干燥，森林火灾发生的危险性明显增加，这种趋势可从春季和夏季日最小相对湿度的变化中明显看到，1961—2005年间春季和夏季日最小相对湿度的下降趋势都达到显著水平，表明林区森林火险天气的变化朝利于森林火灾发生的方向演变，这将导致林区的林火动态发生显著变化。

3.2 森林火灾发生日期的变化

1) 全部森林火灾发生的Julian日期  图 5中，纵坐标的取值区间为80~300，代表 3月21日至10月27日，图中的每一个圆点都代表一次森林火灾。

由图 5-a，仅1991年无森林火灾发生。1980—1987年森林火灾主要发生在2个时间段，Julian日期在95~180和259~287，即4月5日—6月29日和9月16日—10月14日，分属大兴安岭林区的春季和秋季2个时间段内。由图 5，发生在春季的火灾数量明显多于秋季。1987年后春季和秋季的火灾数量明显减少, 1991, 2001和2005年春季无火灾发生；1990—1995年，1997—2000年和2002—2004年秋季无火灾发生。由图 5-a，近些年发生在Julian日期200~240区间(即7月19日—8月28日)内的森林火灾呈突然增加趋势，这一时间段属于林区的夏季；2002年和2004—2006年都有多起森林火灾发生，特别是2002年25天内发生森林火灾36次。

由图 5-b，受害森林面积100 hm²以上的大型森林火灾主要发生在1980—1987年的春季，1987年后春季大型火灾明显减少，1988—1994，1996，2001—2002和2005年春季无大型火灾发生。秋季大型森林火灾在1981年发生2次，1986年发生1次。1980—2001年夏季无大型火灾发生，但2002年夏季发生12次，2004年夏季发生4次，都超过了当年春季和秋季大型火灾的数量之和。

2) 雷击火源引燃的森林火灾发生的Julian日期由图 6-a，1980—1988年由雷击火源引燃的森林火灾发生的Julian日期非常集中，在140~180。1992年起，Julian日期明显向后伸延，如2002，2004，2005和2006年最迟火灾发生的Julian日期分别在230，235，279和260。自1992年起由雷击火源引燃的森林火灾除发生在春季外，夏季森林火灾明显呈增多趋势，特别是2002，2004和2005年的夏季，其数量都超过了春季火灾的数量。2005和2006年秋季也有雷击火源引燃的森林火灾发生。

由图 6-b，1980—1987年间由雷击火源引燃的大型森林火灾发生的Julian日期在170~176，1999年起Julian日期明显向后伸延，如1999，2002和2004年最迟Julian日期分别在184，225和235。自1999年起由雷击火源引燃的夏季大型森林火灾呈明显增多趋势，有些年份甚至超过春季，如2002年和2004年。

3) 人为火源引燃的森林火灾发生的Julian日期由图 7-a，1980—1987年间由人为火源引燃的森林火灾较多，Julian日期在95~170和259~280。1988年起，火灾数量明显减少，且Julian日期更加集中，有约80%的Julian日期在120~160。因此，由人为火源引燃的森林火灾主要发生在春季和秋季，夏季很少发生，且近些年来，火灾呈明显减少趋势。图 7-b，由人为火源引燃的大型森林火灾绝大部分发生在1980—1987年春季，Julian日期在100~160。1987年后，火灾数量明显减少。

4 结论与讨论

1961—2005年间林区气候发生了明显变化，特别是80年代后期以来，气温升高，年际间降水量波动性增大，春季和夏季日最小相对湿度的下降趋势都达到显著水平。在此气候变化背景下，林区的森林火险天气朝利于森林火灾发生的方向演变，导致林火动态发生显著变化。具体表现为：1980—2006年林区森林火灾发生的Julian日期发生了明显变化，春季最迟火灾发生的Julian日期明显向后伸延，其中主要是雷击火源引起的森林火灾发生的Julian日期明显向后伸延，且1999年以来雷击火源引起的森林火灾呈增多趋势，特别是夏季雷击火源引起的森林火灾和大型森林火灾数量明显增多。

内蒙古大兴安岭林区冬季枯枝落叶和枯草均被雪覆盖，因而冬季不发生森林火灾。春季气温逐渐升高，积雪融化，枯枝落叶和杂草裸露，且春季风大、地被物干燥，是该林区发生森林火灾最多的季节。随着气温继续上升，进入夏季，同时也进入林区的雨季，植物开始生长，体内水分较多，不易发生火灾。秋季来临，气温下降，植物停止生长，树木大量落叶，降水量减少，火灾增多，但一旦降雪覆盖住地被物就进入冬季，一般不再有火灾发生。

1980—2006年内蒙古大兴安岭林区春季最迟火灾发生的Julian日期明显向后伸延，已深入到夏季。这是该林区春末及整个夏季可燃物干燥状况加剧的结果。林区1961—2005年气温、降水和空气相对湿度的研究结果表明：近些年林区夏季比其他季节升温明显，同时降水量却明显减少，导致夏季异常高温干燥。雷击火源是林区的主要自然火源，以往年份春夏之交时，因冷锋过境，林区内常形成干雷暴而引燃雷击火，而夏季则因可燃物水分含量大，即使有雷击火发生，也很少发展成森林火灾，更不用说大型森林火灾。在气候变暖背景下，林区夏季因高温少雨，干雷暴极易引燃雷击火，又因可燃物异常干燥，雷击火易发展成灾，甚至大灾。

内蒙古大兴安岭林区1987年后春季和秋季人为火源引燃的森林火灾明显减少，主要原因在于我国采取了积极的林火管理政策，对人为火源的控制非常严格。但近些年来春季和秋季雷击火源引燃的森林火灾和大型火灾数量都呈上升趋势，这是由于在气候变暖背景下，林区的气候向更暖更干的方向演变，而且雷击火源属于自然火源，不能人为控制，所以导致春秋季雷击火源引燃的森林火灾和大型火灾数量增多。

据IPCC第四次评估报告预测(Hu et al., 2007)：如果温室气体保持以较低速度排放，在21世纪结束时地表气温将比世纪初升高1.1~2.9 ℃；如果温室气体以较高速度排放，升温将为2.4~6.4 ℃；升温最大的区域将集中在陆地和北半球。因此在未来更暖的气候背景下，内蒙古大兴安岭林区将是升温最剧烈的地区之一，该林区未来的森林火灾发展趋势不容乐观，形势会变得日益严峻。

在气候变暖背景下，内蒙古大兴安岭林区的火险期已不再仅是春季和秋季，夏季发生的森林火灾数量有时远超出春秋2季，只要地表枯落物层未被积雪覆盖，就都有发生森林火灾的可能。因此，森林防火管理部门应充分认识到林区林火动态的这一变化，制定合理的应对策略，以减少因森林火灾而导致的资源损失。