林业科学  2009, Vol. 45 Issue (7): 90-95   PDF    
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杨广斌, 唐小明, 宁晋杰, 于丹洋.
Yang Guangbin, Tang Xiaoming, Ning Jinjie, Yu Danyang
北京市1986—2006年森林火灾的时空分布规律
Spatial and Temporal Distribution Pattern of Forest Fire Occurred in Beijing from 1986 to 2006
林业科学, 2009, 45(7): 90-95.
Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(7): 90-95.

文章历史

收稿日期:2007-12-14

作者相关文章

杨广斌
唐小明
宁晋杰
于丹洋

北京市1986—2006年森林火灾的时空分布规律
杨广斌1,2, 唐小明2, 宁晋杰3, 于丹洋3     
1. 贵州师范大学地理与环境科学学院 贵阳 550001;
2. 中国林业科学研究院森林资源信息研究所 北京 100091;
3. 北京市园林绿化局森林公安局 北京 100029
摘要: 根据北京市1986—2006年森林火灾统计数据,运用统计分析方法和地理信息系统空间分析方法,对北京市森林火灾的时空分布规律进行研究。结果表明:1986—2006年,北京市森林火灾年际间波动较大,但总的趋势是在逐渐减少;北京市森林火灾多集中于春季;一天中的森林火灾统计曲线大致呈马鞍型,自11:00和14:00分别向两端降低。北京市森林火灾空间分布特征明显:着火地点大多集中分布在平原与周围山地相接的边缘地带;各区县森林火灾分布不均;森林火灾随距离公路变远而呈减少趋势,局部区域范围火点数量呈不规则变化特征;除林地外,林地周围的草地、旱地、农村居民用地和其他用地的火源,都可能蔓延而形成森林火灾。建议根据森林火灾的发生规律与特点,对首都市民开展森林防火教育,健全森林防火组织机构,加强森林防火基础设施建设,提高首都森林防火的整体能力。
关键词:森林火灾    北京市    时空分布规律    
Spatial and Temporal Distribution Pattern of Forest Fire Occurred in Beijing from 1986 to 2006
Yang Guangbin1,2, Tang Xiaoming2, Ning Jinjie3, Yu Danyang3    
1. School of Geography and Environment Sciences, Guizhou Normal University Guiyang 550001;
2. Institute of Forest Resource Information Techniques, Chinese Academy of Forestry Beijing 100091;
3. ForestPublic Security Bureau, Beijing Municipal Bureau of Landscape and Forestry Beijing 100029
Abstract: Based on data of forest fire statistics in Beijing from 1986 to 2006, a temporal and spatial distribution pattern of the forest fires was analyzed by using the statistic analysis and GIS spatial analysis methods. Results indicated that annual forest fires varied significantly from 1986 to 2006, but the general trend was gradually declining. Beijing forest fires were mainly occurred in the spring. The daily pattern of the forest fires roughly exhibited a saddle-shape, and the two peaks respectively were at 11:00 and 14:00. The spatial distribution characteristics of the forest fires were obvious: Most forest fire sites lay in the edge zone between the plain and the surrounding mountains. There was an irregular distribution of the forest fires in each district and county. The farther from the road, the less the forest fires occurred. However, in some small parts, there was no regular in the number of forest fires. In addition to woodland, grassland, arid land, rural residents and other areas surrounding woodland were also places for fire ignitions to form forest fires. It is suggested that forest fire prevention education should be developed; forest fire prevention organizations should be further improved, the infrastructure and related work of fire prevention should be strengthened to improve the overall forest fire prevention capacity of our capital according to the pattern and the characteristics of the forest fires.
Key words: forest fire    Beijing    spatial and temporal distribution pattern    

近年来,北京市的生态环境建设呈现了跨越式发展趋势。尤其在国家林业局六大生态工程启动之后,以森林植被(乔、灌、草)建设为主要内容的生态环境建设取得了显著成绩,使北京城乡生态环境质量明显提高,截至到2006年,北京林地总面积达106.6万hm2,林木覆盖率51%(王琪, 2007)。北京地区气候持续干旱、高温,植被干枯,林内可燃物积累多,风干物燥,高火险天数呈上升趋势。加上林区旅游和各种生产建设活动日益频繁,进山入林的人员剧增,火源管理的难度越来越大,这就大大增加了火灾隐患和发生森林火灾的可能性(李树旺等, 2001; Jenkins et al., 2008)。北京市目前的森林火灾状况远远不能适应首都作为国际化大城市和防灾减灾的高标准要求(徐海峰等, 2005)。为了巩固近年来首都生态环境建设取得的成绩,研究北京市林火发生规律及其时空分异,加强森林防火,确保北京不发生森林火灾,特别是不能发生重大森林火灾,具有特殊性和紧迫性,这直接关系到首都社会稳定、经济发展和生态安全,意义重大。

1 研究区概况

北京市位于39°12′—40°05′N, 115°25′—117°30′E,地势是西北高、东南低。西部是太行山余脉的西山,北部是燕山山脉的军都山,山区占整个北京市土地总面积的62%(周冰冰等, 2000)。北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候(张鑫等, 2006)。冬季干燥,春季多风,夏季炎热多雨,春、秋短促。年平均气温10~12 ℃,1月-7~-4 ℃,7月25~26 ℃。年平均降水量约600 mm,降水季节分配很不均匀,全年降水的75%集中在夏季,7,8月常有暴雨。北京所处的地理位置和气候条件决定了冬春季节有利于森林火灾的发生。1985年以来,北京市确定每年11月1日至翌年5月31日为森林防火期,每年3月15日至4月15日为森林防火戒严期,每年11月份为森林防火宣传月(李树旺等, 2001)。

2 数据来源及研究方法

收集了北京市1986—2006年森林火灾统计数据,包括火灾发生时间、地点、火因、过火面积、过火有林地面积等因子,运用统计分析方法(余建英等, 2006)和地理信息系统软件ARCGIS空间分析方法对研究区域内森林火灾发生的时间和空间分布规律进行了研究(汤国安等, 2006)。区域内森林火灾的空间分布特征的研究(Bressan, 2007; Beaty et al., 2007; Zheng et al., 2007),具体方法是先将森林火灾发生地点转移绘制到高斯-克吕格3°带投影坐标系下,再与具有相同坐标系的自然地理界线、行政区界线、道路缓冲区及土地利用图等进行统计叠加分析,最后在ARCVIEW软件中进行数据统计和成图(汤国安等, 2002)。

3 北京市森林火灾时空分异 3.1 北京市森林火灾基本情况

本研究把森林火灾根据受害森林面积分为森林火警、一般火灾和重大火灾,分别指受害森林面积小于1 hm2,1~100 hm2和100~1000 hm2的火灾(田晓瑞等, 2007)。1986—2006年间,北京市没有重大火灾发生,森林一般火灾168起,火警350起,共发生森林火灾518起,其中380起火灾查明了起火原因,138起火灾未查明火因。在查明了起火原因的森林火灾中,人为火源占99.72%,其中生产性火源占26.85%,生活用火占65%,其他火源占8.17%。生活用火的重点火源是上坟烧纸和吸烟,比例最大的是上坟烧纸占30.79%,其次是吸烟占30%,生产性火源的重点火源是烧荒占16.58%。所以上坟烧纸、吸烟和烧荒是最主要的3种火源,共占77.37%(图 1)。这些森林火灾造成过火总面积5 292.84 hm2,过火有林地面积1 241.11 hm2。造成直接经济损失近千万元,扑火费用数百万元,间接经济损失如生态环境变劣引起的气象灾害、地质灾害等和其他损失如幼树、经济林、原木、各种林产品、房屋建筑物等都无法估算,有的地方遭受森林火灾很难恢复,生态环境受到严重破坏。

图 1 1986—2006年北京市森林火灾火因比例 Figure 1 Ratio of each forest fire cause in Beijing from 1986 to 2006
3.2 森林火灾发生的时间变化规律 3.2.1 森林火灾的年际变化

1986—2006年,从每年发生的一般火灾和火警次数来看,年际间波动较大,但总的趋势是在逐渐减少。一般火灾发生最多的年份集中在1986,1987和1988年,分别为47,37和27次,占一般火灾总数的66.47%。自1989以来,一般火灾发生次数明显减少,一般火灾相对较多的1992,2000和2004年都分别只有9,7和6次。其他年份的一般火灾次数都很少,都不超过4次,1991年和2003年没有火灾发生, 1990, 1998, 2002和2005年分别发生1次火灾。但森林火警发生的频率还是很高, 1995, 1998年分别发生森林火警38,32次,1992,1994年发生的森林火警也各在20次以上(图 2),1986—2006年,森林火灾过火面积分布总体也呈减少趋势(图 3)。这与北京市森林防火能力不断提高有关,反映出对森林火警能够做到及时发现和扑救。但森林火灾的发生具有很大的不确定因素,森林防火不容松懈。

图 2 1986—2006年北京市森林火灾的年际变化 Figure 2 Yearly scale changes of the forest fires in Beijing from 1986 to 2006
图 3 1986—2006年总过火面积和过火有林地面积 Figure 3 Total area and the woodland area affected by forest fires from 1986 to 2006
3.2.2 森林火灾的月变化

北京市1986—2006年发生518次森林火灾,按月份统计,一年内森林火灾次数的月份分布有很大差异,一年当中有2个森林火灾发生的高峰期,4月份的大高峰期和11月份的小高峰期(图 4)。一年当中,森林火灾发生集中于3月和4月,分别发生火警111次和122次,占火警总数的31.62%和34.76%;分别发生一般火灾43次和66次,占一般火灾总数的25.75%和39.52%。其次是2月和11月,分别发生火警37次和35次,占火警总数的10.54%和9.97%,分别发生一般火灾22次和15次,占一般火灾总数的13.17%和8.98%。2,3,4,11月发生的一般火灾占全年的87.43%,发生火警占全年的86.89%,其中春季的2—4月集中了一般火灾的78.44%,火警的76.92%,可见北京市森林火灾的发生多集中于春季。原因主要是:1)气候影响北京市春季的干旱和大风天气决定了火灾的高发时段;2)人为活动影响春季气温升高,农民开始烧荒整地,春季旅游的人数也增多,清明节上坟烧纸等,这些都增加了引发森林火灾的可能性。

图 4 1986—2006年北京市森林火灾的月变化规律 Figure 4 Monthly change law of forest fires in Beijing from 1986 to 2006
3.2.3 森林火灾的日变化

除了一年中的月变化规律外,一天中的日变化规律也很明显(图 5)。从图中反映出:一天中的森林火灾统计曲线大致呈马鞍型,11:00和14:00是发生高峰,最高峰在14:00。自11:00和14:00,分别向两端降低。形成这种变化规律的原因,与一天中的气温变化和人为活动有关。森林火灾起因中,人为火源占99.72%。按照通常的作息时间,12:00前后是午饭和午休时间,户外活动相对减少,所以火灾日变化会在12:00左右形成相对的低谷。就气温而言,一天中日出后太阳辐射增强,地面储热增加,气温逐渐增高,9:00至14:00温度升高快,到14:00左右达到一天中的最高温度,会使可燃物的温度也升高,相对湿度减小,水分易蒸发,火灾易蔓延,火灾也最易发生。正午以后太阳辐射逐渐减弱,14:00以后,地面释放的热量大于吸收的热量,气温逐渐降低,夜晚温度更低,湿度增大,火灾发生和扩展困难,所以形成自11:00和14:00分别向两端降低的变化趋势。

图 5 1986—2006年北京市森林火灾的日变化规律 Figure 5 Daily change law of the forest fires in Beijing from 1986 to 2006
3.3 森林火灾发生的空间变化规律 3.3.1 森林火灾的自然地理分布特征

1986—2006年北京市森林火灾着火地点分布如图 6所示。森林火灾着火地点大多集中分布在北京小平原与西、北、东三面的低山区相接的边缘地带,以及延庆小平原与周围山地相接的边缘地带。沿着北京小平原和延庆小平原边缘分别做一条曲线并以2 km为缓冲半径作缓冲区分析,再与火点分布叠加分析(图 7),结果表明:在北京小平原和延庆小平原边缘2 km的范围内集中了435个有位置的火点数据中的251个,占总数的57.7%。平原区内部及其低丘有62个火点,占14.25%,累计占71.95%,山地深处火点占29.05%,且多分布于山谷有道路通过的附近。这是因为平原与山地相接的边缘地带一方面具有一定的森林植被覆盖,另一方面人为活动相对于山地内部也较为频繁,容易引起森林火灾;平原内部除了低丘而外,没有成片的林地,缺乏林火形成和蔓延的物质基础;另外,北京市森林火灾人为火源占99.72%,山地深处,除了有路通行之地外,人为活动少,不易引起森林火灾。

图 6 1986—2006年叠加在TM影像上的北京市森林火灾火点分布图 Figure 6 Forest fire sits distribution superimposed on the TM image of Beijing from 1986 to 2006
图 7 1986—2006年沿平原边缘缓冲区的北京市森林火灾火点 Figure 7 Forest fire sites along the buffer zone on the plain edge from 1986 to 2006
3.3.2 森林火灾的行政区划分布特征

就行政区划来看,1986—2006年间北京市的18个区县中,房山区发生的火灾次数最多,共发生森林火警火灾109次,过火面积1 061 hm2,过火有林地196 hm2。其次是延庆县和密云区,分别发生森林火警火灾70和58次,过火面积分别为1 050和549 hm2,过火有林地分别为207和179 hm2;处于市区中心的东城区、西城区、宣武区、朝阳区等基本没有森林火灾发生(图 8)。这是因为房山区、延庆县和密云区是北京市面积相对较大的区域,森林植被覆盖面积广,这几个区县处于平原和山区相接的区域相对较大,森林火灾发生的可能性也大;而中心城区林地多为景观林和行道树,是防火重点区域,不易发生火灾。

图 8 1986—2006年北京市森林火灾的分区县统计 Figure 8 District and county statistics of the forest fires in Beijing from 1986 to 2006
3.3.3 森林火灾的交通地理分布特征

对北京市森林火灾发生地点与乡镇级以上的公路之间的关系进行了缓冲区分析。先做出道路缓冲半径100~2 000 m范围内间隔100 m的缓冲区,再将其分别与1986—2006年的火点进行叠加统计分析。图 9为房山区道路缓冲半径为500 m的缓冲区及缓冲区内的火点分布。对北京市整个区域内的道路与火点之间关系的分析结果表明:从总体上看,距离道路越远,发生的森林火灾呈减少趋势,但有的区域范围减少快,有的减少慢,快慢通过图 12中折线的斜率得以体现,斜率小,减少慢,斜率大,减少快;局部区域范围火点多少变化不规则,较远区域内有较多的火点分布,如400~500 m的缓冲带内的火点多于300~400 m的缓冲带,600~700 m的缓冲带内的火点多于500~600 m的缓冲带等(图 10表 1)。这是因为森林火灾重点火源依次是上坟烧纸、吸烟和烧荒,这些人为活动都可能偏离公路而呈现局部的不规则变化特征。

图 9 北京市房山区道路500 m缓冲区及其火点分布 Figure 9 Forest fire sits distribution in the road' 500 m buffer zone in Fangshan, Beijing
图 10 1986—2006年北京市森林火灾在不同道路缓冲半径内增加次数变化趋势 Figure 10 Increased forest fires' change trend in the road' buffer zone in different radius in Beijing from 1986 to 2006
表 1 1986—2006年北京市森林火灾在不同宽度的道路缓冲区内的次数 Tab.1 Beijing's forest fires statistics of the road' buffer zone in different width from 1986 to 2006
3.3.4 森林火灾在不同土地利用类型的分布特征

通过1986—2006年间北京市发生的森林火灾火点分布图和2004年北京市土地利用图的叠加分析,结果表明:火点源于草地(包括高覆盖草地、中覆盖草地和低覆盖草地)的草地火50次,占11.49%,火点源于林地(包括有林地、疏林地、灌木林地和其他林地)的林地火235次,占54.02%,火点源于旱地的火灾110次,占25.29%,火点源于农村居民地附近和其他用地的火灾40次,占9.20%,在1986—2006年森林火灾造成的过火总面积5 292.84 hm2中,过火有林地面积是1 241.11 hm2,所以加强森林防火工作不应该仅仅着眼于林地的管理,还应该加强林地周边的防火工作,严格管制火源,搞好防火检查。

4 结论与讨论

本研究根据北京市1986年—2006年包括森林火灾发生时间、地点、火因、过火面积、过火有林地面积在内的森林火灾统计数据,运用统计分析方法和地理信息系统空间分析相结合的办法,得到以下一些认识:

1) 1986—2006年,北京市森林火灾年际间波动较大,但总的趋势是在逐渐减少,火警时有发生,但火灾次数明显减少,反映出对森林火警能够做到及时发现和扑救,北京市森林防火能力不断提高;就森林火灾发生季节来看多集中于春季,2,3,4,11月发生的一般火灾占全年的87.43%,这是春季的干旱和大风天气以及人为活动(如烧荒、旅游、上坟烧纸等)频繁影响的结果;一天中的森林火灾统计曲线大致呈马鞍型,11:00和14:00是发生高峰,最高峰在14:00,自11:00和14:00分别向两端降低,这与一天中的气温变化和人为活动有关。

2) 1986—2006年,北京市森林火灾空间分布特征明显:就自然地理分布来看,森林火灾着火地点大多集中分布在北京小平原与西、北、东3面的低山区相接的边缘地带,以及延庆小平原与周围山地相接的边缘地带;就行政区划来看,房山区发生的火灾次数最多,其次是延庆县和密云区,处于市区中心的东城区、西城区、宣武区、朝阳区等基本没有森林火灾发生;就交通地理分布来看,距离公路越远,发生的森林火灾呈减少趋势,但不同区域范围减少快慢程度不同,局部区域范围火点多少呈不规则变化特征;就不同土地利用类型来看,除林地外,林地周围的草地、旱地、农村居民用地和其他用地的火源,都可能蔓延而形成森林火灾。

综上所述,北京作为我国的首都,森林防火意义重大。因此,根据森林火灾的发生规律与特点,对首都市民开展森林防火教育,提高其森林防火意识,对于减少森林火灾非常重要。目前北京市的森林防火基础设施还有待于进一步加强,防火工作信息化建设有待进一步提高;加强林火预测预报工作,增设了望塔座和防火阻隔带,进一步提高首都森林防火的整体能力。

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