- DOI:
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
- 专辑:
科学Ⅰ辑;信息科技
- 专题:
信息、科学;综合科技
- 分类号:
G90;N92
摘要:森林作为地球生态系统的重要组成部分,不仅为人类提供丰富的自然资源,还在调节气候、维护生物多样性等方面发挥着不可替代的作用,近年来全球范围内森林火灾频发,给生态环境和社会经济带来了巨大威胁,森林火灾的成因复杂多样,既包括自然因素如雷电、干旱等,也涉及人为活动如农事用火、祭祀烧纸、野外吸烟等,其危害不仅体现在直接破坏森林资源,还会导致空气污染、水土流失,甚至威胁人类生命财产安全,本文主要分析了森林火灾的成因、危害及其防控措施。
关键词:森林火灾成因;危害;防控措施
引言:
随着全球气候变化加剧,极端天气事件增多,森林火灾的发生频率和规模呈现上升趋势,澳大利亚、美国加州和重庆、四川凉山等地区近年来频发的特大森林火灾,造成了不可估量的生态损失和经济损失,森林火灾的成因具有显著的地域性和季节性特征,不同地区的火灾诱因和蔓延规律存在差异,人类活动的不断扩张也增加了火灾风险,如林区、林缘地带的墓地坟头、农业开发、旅游活动等,尽管已采取了一系列防控措施,但火灾的不可预测性和快速蔓延性仍给防控工作带来巨大挑战。
1.森林火灾的危害
1.1烧毁成片林木资源造成直接经济损失
高强度火灾能够彻底烧死树木的根系和种子库,导致森林生态系统难以自然恢复,特别是对珍贵树种和经济林造成的损失更为巨大,火灾会直接烧毁木材蓄积量,根据过火面积和森林类型不同,单次火灾可能造成数百万至数亿元的经济损失,严重影响林业生产和木材供给,火灾还会破坏林下植被和野生动物栖息地,导致生物多样性下降,这种生态价值的损失往往难以用经济指标衡量,对于人工林和经济林而言,火灾不仅毁坏当前林木,还会中断林业生产周期,需要重新投入大量人力物力进行造林和抚育,延长了投资回报周期,林区基础设施如瞭望塔、道路、电缆等也常在火灾中受损,进一步增加了经济损失。
1.2破坏森林生态系统导致生物多样性下降
火灾的高温和火焰会直接导致大量植物死亡,尤其是那些耐火性较差的油松、侧柏和幼树、灌木和草本植物,它们在火灾中往往被彻底烧毁,从而丧失再生能力,对森林中的野生动物而言,火灾的蔓延速度极快,许多行动缓慢或栖息于地面的动物,如爬行动物、两栖动物和小型哺乳动物,往往无法及时逃离火场,导致种群数量锐减甚至局部灭绝,鸟类虽然具有较强的移动能力,但其巢穴和食物来源的破坏同样会严重影响其生存和繁殖。火灾会彻底改变森林的微环境,如土壤结构、湿度条件和光照强度等,使得许多依赖特定环境条件的物种无法继续生存,从而导致生物多样性的显著下降,一些专性寄生或共生的物种,如地衣、苔藓和真菌,在火灾后可能因宿主植物的死亡或环境的变化而消失,火灾还会破坏森林的层次结构,对于濒危物种而言森林火灾往往是致命的。
1.3释放大量有害气体加剧空气污染
燃烧植被时产生的烟雾中含有高浓度的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫以及挥发性有机化合物等污染物,这些物质不仅会加剧温室效应,还会对人体健康构成直接威胁,森林火灾释放的细颗粒物可长时间悬浮在空气中,随风扩散至数百甚至数千公里之外[1]。导致区域性雾霾降低能见度并影响呼吸系统健康,火灾产生的有毒气体如苯、甲醛等致癌物质,可能增加周边居民罹患呼吸道疾病和癌症的风险,在极端情况下大规模森林火灾甚至可能改变局部气候,如减少日照、影响降水模式,并加剧光化学烟雾的形成,频繁的森林火灾会持续向大气中排放温室气体,进一步加速全球气候变化,形成恶性循环。
2.森林火灾的成因
2.1雷电等自然火源引发森林火灾
当雷暴天气发生时云地之间的强烈放电现象会产生高达数万度的高温,远超木材、草甸等植被的燃点,能够瞬间引燃树木或地表可燃物,干雷暴特别危险,缺乏足够的降水来抑制刚刚形成的火源,使得小火迅速扩大,大兴安岭机械火花、四川凉山雷击火、重庆山火等森林茂密、雷暴频繁且夏季气候干燥,自然引发的林火尤为常见,自然火源引发的火灾往往发生在人迹罕至的偏远林区,初期难以被及时发现和扑救导致火势失控[2]。一些特定树种如柏树、松树等因含有易燃的油脂或挥发性物质,更易被雷电引燃并助长火势蔓延,长期的气候变化也可能加剧雷电火灾的风险,全球变暖导致某些地区干旱期延长、雷暴活动增强,进一步提高了自然火源引发重大森林火灾的概率,雷电火灾本是某些森林生态系统自然演替的一部分,能够促进某些树种的更新和生态平衡。
2.2人为野外用火不慎导致火灾蔓延
农业生产中的烧荒、炼山等传统耕作方式,在干旱多风条件下极易失控形成野火;旅游活动中的野炊、篝火、烧烤等行为,若未彻底熄灭余烬,可能引燃周边枯草落叶;吸烟者随意丢弃的烟头在干燥环境中可阴燃数小时,最终酿成大火;林区作业时的机械火花、高压电线短路、祭祀烧纸等人类活动都可能成为火灾导火索。这些人为火源的特点是具有明显的季节性和时段性,往往集中在春秋冬三季防火期和节假日期间,且多发生在林缘地带或交通便利区域,但肇事者缺乏防火意识或存在侥幸心理,使得小火最终蔓延成灾,更值得警惕的是随着城乡交界带人类活动日益频繁,人为火源与易燃植被的接触机会不断增加,进一步放大了火灾风险。
2.3干旱少雨天气加速林区可燃物堆积
长期未发生有效降水的条件下林区植被水分含量急剧下降,枯枝落叶、草本植物等可燃物变得异常干燥,其燃点大幅降低,极易被微小火源引燃,持续的干旱还会抑制微生物分解作用,使地表可燃物不断积累,形成厚实的易燃层,特别是在春季和冬季等季节性干旱明显的地区,旱季的延长会显著增加森林的火灾负荷,气候变暖背景下全球许多林区正经历着更为频繁和严重的干旱事件,这不仅加速了活体植被的生理干旱死亡,还导致地下泥炭层等深层可燃物脱水,为地下火的蔓延创造条件,干旱指数与森林火灾发生频率呈显著正相关,极端干旱年份往往伴随着特大森林火灾的集中爆发。
3.森林火灾的防控措施
3.1建设雷电监测预警系统,实施人工增雨降低火险等级
部署高灵敏度的大气电场仪、闪电定位仪和气象雷达等设备,构建三维立体的雷电监测网络,能够实时捕捉云地闪电活动并精确定位雷击点位置,结合卫星遥感数据和地理信息系统平台,可对雷击高风险区域进行动态评估,提前发布雷电预警信息。系统采用多源数据融合技术,将雷电监测数据与森林可燃物湿度、地表温度等参数进行耦合分析,建立雷击火险等级预测模型,当监测到可能引发火灾的干雷暴天气时,系统自动触发分级预警机制,通过应急广播、短信息推送等方式向防火指挥部门和巡护人员发送森林火险气象警报,在重点林区布设智能视频监控设备,配合红外热成像技术,实现对雷击火源的早期识别,为火灾扑救争取黄金时间。
实施人工增雨作业是降低森林火险等级的有效气象干预措施,该技术通过地面碘化银燃烧炉、飞机或火箭播撒催化剂等方式,在合适的云层条件下实施人工降水,增加林区湿度并降低可燃物易燃性,作业前需利用多普勒天气雷达和数值预报产品分析云层结构、水汽含量和上升气流强度。选择具备增雨潜力的适合作业云系,在干旱高火险期气象部门会制定系统性的人工增雨计划,针对不同云系特点采用冷云催化或暖云催化技术,通过增加云中冰晶浓度或促进云滴碰并增长来提升降水效率,人工增雨不仅能直接增加地表湿度,还能形成持久的土壤水分补给,延缓可燃物干燥过程。
3.2严格管控野外用火行为,设立智能监控与防火检查站点
在春节、清明节等祭祀用火重点防火期,采取集中祭祀、发放祭祀桶、苗木、鲜花等火源管控措施,减少因祭祀印发森林引发森林火情。建立健全野外用火审批制度,对必要的生产性用火实行许可证管理,明确用火时间、地点和防范措施等要求,在林区重点时段实施全面禁火令,实行封山管控措施,划分镇村管控责任区,严禁一切野外用火行为,包括农事用火、祭祀用火和旅游用火、工程建设用火等。同时加强执法队伍建设,配备“林掌app”,开展常态化巡逻检查,对违规用火行为依法从严查处,建立多部门联动的火源管控机制,协调林业、公安、应急等部门开展联合执法行动,形成监管合力;动员蓝天救援队等社会力量,参与火情扑救;针对儿童、老人等重点人群,痴呆傻等特殊人员,林区常驻群众、林区养殖户、驴友等开展精准宣传教育,普及防火知识和法律法规,提高公众防火意识。
设立智能监控与防火检查站点是强化森林防火前端管控的重要基础设施,在森林出入口和关键通道布设智能化防火检查站,配备人脸识别、车牌识别和电子围栏等技术设备,实现对进入林区人员和车辆的精准管控,部署具有热成像功能的林火监测摄像头。结合智能图像识别算法,构建全天候、立体化的火情监测网络,检查站点同时承担防火宣传、火种收缴和信息登记等功能,配备便携式火种检测仪等专业设备,杜绝火源进入林区,建立检查站点与指挥中心的数据互联系统,实时传输监控数据和预警信息,提升应急响应速度,针对重点防火区域,可增设移动式智能检查站,根据火险等级动态调整布防策略,实现防火资源的优化配置。
3.3开展计划性可燃物清理,建立防火隔离带和生物阻燃林带
系统评估林区可燃物载量、分布特征及火险等级,制定科学的清理方案,重点针对易燃针叶林、枯立木、风倒木等高危区域实施分类处置,采用机械清理与人工清理相结合的方式,对林下枯枝落叶层、灌木杂草等地表可燃物进行带状或块状清除,有效降低可燃物连续性。在重点防火区域推广机械化作业,使用专业设备如森林消防耙、粉碎机、割灌机等进行高效清理,同时结合生态保护要求,保留适当厚度的腐殖质层以维持土壤生态功能,对采伐剩余物采取集中归堆处理或粉碎还林等方式,既减少火灾隐患又促进养分循环,建立可燃物清理的长效机制,将清理工作纳入森林经营方案,与抚育间伐、低效林改造等营林措施同步实施,实现森林健康与防火安全的协同提升。
建立防火隔离带和生物阻燃林带是构建森林防火阻隔网络的核心内容,防火隔离带建设需综合考虑地形地貌、植被类型和火行为特征,选择河流、道路等自然阻隔物为基础,通过人工开设形成宽度适宜、布局合理的阻火网络,采用机械化作业开设生土带,并定期维护保持其阻火效能,生物阻燃林带建设则重点筛选具有耐火特性的乡土树种[3]。如刺槐、山楂、刺槐等,通过科学配置构建多树种、多层次的立体防火林带,在树种选择上注重叶片含水量高、树皮较厚、含油脂少等防火特性,同时考虑其生态适应性和景观协调性,采用生态工程方法将防火林带与水源涵养林、水土保持林等生态林有机结合,形成兼具防火功能和生态效益的绿色屏障,建立防火隔离系统的动态管理机制,定期开展带内植被调控和树种更新,确保其长期防火效能。
结语:
森林火灾的防控是一项长期而复杂的系统工程,需要自然科学与社会科学的交叉融合,也需要政府、社会与公众的协同努力,通过对森林火灾成因与危害的深入分析,我们能够更加清晰地认识到火灾防控的紧迫性和复杂性,未来随着科技的进步,如遥感监测、人工智能等新技术的应用,森林火灾的预警和防控能力将进一步提升,加强公众教育、完善法律法规、推动联防联控也是减少火灾风险的重要途径,保护森林资源不仅关乎生态平衡,更是人类可持续发展的必然要求。只有全社会共同行动,才能有效应对森林火灾的威胁,守护我们赖以生存的绿色家园。
参考文献:
[1] 傅小倞,陈榆彬,李桦佚,等. 基于IMI-LP模型的森林火灾蔓延趋势预测研究 [J/OL]. 系统工程理论与实践, 1-21[2025-05-28].
[2]许志峰. 森林火灾对林木资源和水资源的破坏 [J]. 水利水电科技进展, 2025, 45 (03): 118.
[3]王天学. 森林火灾的成因、危害及其防控措施 [J]. 广东蚕业, 2023, 57 (10): 32-34.
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