劉 寧 胡軼鑫 劉柏鑫 劉德強(qiáng)

（1.杭州市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，浙江 杭州 310014；2.吉林省氣候中心，吉林 長(zhǎng)春 130062；3.長(zhǎng)白山氣象與氣候變化吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130062；4.清原滿族自治縣氣象局，遼寧 清原 113300）

1 引言

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、救助較為困難的自然災(zāi)害，會(huì)導(dǎo)致林木燒毀、林下植物資源燒毀、野生動(dòng)物傷亡、水土流失、空氣污染、人民生命財(cái)產(chǎn)安全損失等危害[1-4]。 發(fā)生森林火災(zāi)要具備三個(gè)條件：可燃物、火險(xiǎn)天氣和火源。 火災(zāi)發(fā)生的多少主要取決于當(dāng)?shù)氐幕痣U(xiǎn)天氣， 即利于森林火災(zāi)發(fā)生的氣象條件，如氣溫、降水量、風(fēng)速、空氣相對(duì)濕度等氣象因子。 因此對(duì)相關(guān)氣象因子進(jìn)行分析對(duì)森林防火具有積極意義[5-8]。 吉林省是全國(guó)重點(diǎn)林業(yè)省份之一，森林資源豐富。東部長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)素有“長(zhǎng)白林?！敝Q，是我國(guó)重要的木材戰(zhàn)略基地之一，是我國(guó)東北地區(qū)的重要生態(tài)屏障，在整個(gè)東北乃至東北亞地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)中均占有重要位置[9-10]。 在全球變暖的氣候背景下，近年來(lái)森林火災(zāi)的發(fā)生有增多的趨勢(shì)。 因此需要了解和掌握近年來(lái)氣候變化對(duì)森林火災(zāi)的影響規(guī)律， 這對(duì)保護(hù)森林、 預(yù)防火災(zāi)發(fā)生具有較為重要的現(xiàn)實(shí)意義[11-12]。

本文以吉林省春季、 秋季森林防火期氣象要素為研究對(duì)象，分析吉林省2010—2019 年與森林防火密切相關(guān)的氣象因子的變化特征， 從而為吉林省森林防火工作提供基礎(chǔ)理論支持。

2 資料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

吉林省地處中國(guó)東北地區(qū)中部， 經(jīng)緯度為122°E—131°E，41°N—46°N。圖1 所示為本文選取的50 個(gè)氣象站的站點(diǎn)分布。按地理位置將吉林省劃分為西、中、東3 個(gè)區(qū)域。西部包括白城和松原；中部包括長(zhǎng)春、四平和遼源；吉林、通化、白山、長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)（東崗、二道）和延邊為東部地區(qū)。

圖1 吉林省50 個(gè)站點(diǎn)分布

2.2 資料來(lái)源

根據(jù)文獻(xiàn)[13]，氣溫高、降水量少、風(fēng)速大和空氣相對(duì)濕度小的時(shí)段易發(fā)生森林火災(zāi)。 將平均氣溫、平均降水量、平均風(fēng)速和平均空氣相對(duì)濕度作為與森林火災(zāi)密切相關(guān)的氣象指標(biāo)。 本文所用資料為吉林省2009 年12 月1 日—2019 年12 月31日50 個(gè)氣象站的平均氣溫、平均降水量、平均風(fēng)速、 平均空氣相對(duì)濕度、 大風(fēng)日數(shù)、 高溫日數(shù)和2015 年以后發(fā)布的森林火險(xiǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均由吉林省氣象局提供。 一般將容易發(fā)生森林火災(zāi)的季節(jié)規(guī)定為森林防火期。 不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)和森林火災(zāi)的發(fā)生規(guī)律不同，所以森林防火期也不相同。本文季節(jié)劃分依照吉林省政府發(fā)布的《吉林省人民政府森林防火命令》，命令中規(guī)定春季森林防火期為3 月15 日—6 月15 日；秋季森林防火期為9月15 日—11 月30 日；夏季非森林防火期為6 月16 日—9 月14 日； 冬季非森林防火期為12 月1日—3 月14 日。 下文將上述4 個(gè)時(shí)段分別定義為春季、夏季、秋季和冬季。

2.3 氣候傾向率

本文采用氣候傾向率估計(jì)方法對(duì)吉林省與森林防火相關(guān)的氣象要素的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

3 氣象因子的變化特征

3.1 平均氣溫

2010—2019 年吉林省年平均氣溫為5.6℃（圖2），近10a 升溫速率為0.19℃/a，各站點(diǎn)平均氣溫均呈上升趨勢(shì)，升溫速率在0.09～0.27℃/a，全省大部均有較為明顯的增暖趨勢(shì)。 年平均氣溫最低的年份為2010 年，氣溫為4.8℃，年平均氣溫最高的年份為2019 年，氣溫為6.7℃，相差近2℃。春季全省平均氣溫為11.0 ℃，升溫速率為0.29℃/a，增暖顯著。 其中2010 年為最低年份， 為9.2℃；2014 和2018 年為最高年份， 為12.3℃， 相差3.1℃。 夏季全省平均氣溫為21.5℃，升溫速率為0.03℃/a。 其中2012 年最低，為21.0℃；2018 年最高，為21.9℃。秋季全省平均氣溫為4.5℃，呈微弱的下降趨勢(shì)，氣溫變化率為-0.01 ℃/a。 2016 年最低，為3.0℃；2014 年最高，為5.4℃。 冬季全省平均氣溫為-11.8℃， 增暖最為顯著， 升溫速率為0.41℃/a。 2013 年最低，為-14.7℃；2019 年最高，為-9.0℃。

圖2 2010—2019 年吉林省全年及各季平均氣溫變化

由圖3 可知， 吉林省春季平均氣溫具有中西部較高、東部較低的空間分布。 中西部的白城、松原和四平的大部縣（市）平均氣溫在12℃以上，而東部的長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)和長(zhǎng)白在9℃以下。秋季平均氣溫呈現(xiàn)中西部較高、東部山區(qū)較低的空間分布。四平、通化南部及延邊東部氣溫較高。

吉林省年平均氣溫呈上升趨勢(shì)， 全省各站年平均氣溫均有所升高。 除秋季外全省平均氣溫呈微弱下降趨勢(shì)， 其他3 個(gè)季節(jié)平均氣溫均呈上升趨勢(shì)。冬季增暖更為顯著，是吉林省變暖的主要因素。氣溫升高使地表蒸發(fā)量增大，導(dǎo)致可燃物干燥程度上升。一般來(lái)說(shuō)，森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)會(huì)隨氣溫升高而增多。 冬季增暖顯著可能會(huì)導(dǎo)致第二年春季融雪日期提前， 使有利于森林火災(zāi)發(fā)生的氣象和可燃物條件提前出現(xiàn)[14]。

3.2 降水量

2010—2019 年， 全省年平均降水量為661.3mm，呈下降趨勢(shì)，變化速率為-1.7mm/a。 其中2010 年為年平均降水量最多的年份， 降水量為811.2mm，2011 年為平均降水量最少的年份，降水量為477.4mm。 降水呈現(xiàn)西部少中東部多的空間分布，西部白城和松原為424.0～499.0mm；中部長(zhǎng)春、四平和遼源為617.7～717.7mm；東部除延邊偏少為605.9mm 外，吉林、通化、白山和長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)為795.9～832.0mm。 春季平均降水量為161.0 mm，變化趨勢(shì)為-0.4mm/a。 其中2017 年為最少年份， 為121.4mm；2016 年為最多年份，為203.2mm。 空間上呈現(xiàn)西部少東南部多的分布，西部白城和松原為110.1～130.4mm；中部長(zhǎng)春、四平和遼源為149.5～161.9mm； 東部除延邊偏少為148.5mm 外，吉林、通化、白山和長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)為185.9～206.0mm （圖4）。 夏 季 平 均 降 水 量 為383.7mm，呈上升趨勢(shì)，變化率為3.0mm/a。 秋季平均降水量為83.7mm，下降趨勢(shì)較為顯著，變化率為-4.2mm/a。其中2012 年為秋季平均降水量最多的年份，為144.1mm；2019 年為秋季平均降水量最少的年份，為45.1mm。 秋季與春季相同，同樣呈西部少東南部多的空間分布， 西部白城和松原為46.3～51.6mm； 中部長(zhǎng)春、 四平和遼源為70.1～87.4mm；東部除延邊偏少為88.4mm 外，吉林、通化、白山和長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)為94.7～117.3mm（圖4）。冬季平均降水量32.4mm，變化率為-0.6mm/a。

圖4 2010—2019 年吉林省春季（a）、秋季（b）平均降水量（單位：mm）

除夏季平均降水量呈上升趨勢(shì)， 其他3 個(gè)季節(jié)及年均降水量均呈下降趨勢(shì)。 降水能夠增加可燃物及周圍環(huán)境的含水率，含水率越高，火災(zāi)發(fā)生的可能性越小，降水減少會(huì)增加火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2010—2019 年吉林省春季氣候因氣溫升高和降水量的減少而向暖干化方向演變； 秋季氣溫雖有微弱的下降趨勢(shì)， 但降水量的下降趨勢(shì)更為顯著，相關(guān)的氣候條件仍向干燥化方向演變。

3.3 平均風(fēng)速

2010—2019 年吉林省年平均風(fēng)速為2.4m/s，各季風(fēng)速大小為春季>秋季>冬季>夏季，且各季節(jié)平均風(fēng)速均呈上升趨勢(shì)，各季節(jié)平均風(fēng)速2015—2019 年較2010—2014 年增大0.22～0.32m/s。 從空間分布上可以看出，春季和秋季平均風(fēng)速（圖5）均呈現(xiàn)中西部大、東部小的分布。風(fēng)能夠加速可燃物水分蒸發(fā)并不斷補(bǔ)充氧氣，加速燃燒，風(fēng)速的增大有利于林火的發(fā)生和綿延[15]。

圖5 2010—2019 年吉林省春季（a）、秋季（b）平均風(fēng)速（單位：m/s）

3.4 相對(duì)濕度

2010—2019 年吉林省年平均空氣相對(duì)濕度為64.9%，春季最為干燥，冬季次之，秋季較為濕潤(rùn)，夏季最濕潤(rùn)。 年均空氣相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)，由年降水量減少和年平均風(fēng)速上升導(dǎo)致， 且在年均氣溫持續(xù)升高的背景下， 吉林省氣候的干燥狀況也呈上升趨勢(shì)。 除夏季平均相對(duì)濕度因降水量的增多而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)， 其他3 個(gè)季節(jié)的平均相對(duì)濕度均呈下降趨勢(shì)。 從空間分布上看，春、秋季吉林省西部較干燥，南部較濕潤(rùn)。一般空氣平均相對(duì)濕度小于60%時(shí)就易發(fā)生森林火災(zāi)[10]，這是因?yàn)榭諝庀鄬?duì)濕度受氣溫、 降水和風(fēng)速等氣象因子的綜合影響，直接體現(xiàn)空氣的干燥狀況，空氣相對(duì)濕度越低，可燃物會(huì)越干燥，被引燃的概率越大。由圖6 可知， 春季全省各站點(diǎn)平均空氣相對(duì)濕度在60%以下的有40 個(gè)，占總站數(shù)的80%，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大。

圖6 2010—2019 年吉林省春季（a）、秋季（b）平均空氣相對(duì)濕度（單位：%）

綜上，2010—2019 年春季和秋季降水量和相對(duì)濕度均呈下降趨勢(shì)，平均風(fēng)速均呈上升趨勢(shì)；春季平均氣溫呈上升趨勢(shì)， 秋季氣溫呈稍弱的下降趨勢(shì)，說(shuō)明春季氣候向暖干化方向演變，秋季向干燥化方向演變，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)均呈增大趨勢(shì)。從吉林省氣象局發(fā)布的2015—2019 年全省森林火險(xiǎn)次數(shù)可以看出， 春季和秋季發(fā)布的森林火險(xiǎn)次數(shù)都呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)， 春季從16 次逐步增長(zhǎng)到57次，秋季從6 次逐年增長(zhǎng)到42 次。 說(shuō)明吉林省森林火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)是在增大的。春季、秋季吉林省中西部地區(qū)氣溫較高、風(fēng)速較大、降水量較少、空氣相對(duì)濕度較低；東部地區(qū)氣溫較低、風(fēng)速較小、降水量較多、空氣相對(duì)濕度較高。

4 極端天氣

4.1 高溫天氣

2010—2019 年，全省年平均高溫（日最高氣溫≥32℃）日數(shù)為7.5d。 呈現(xiàn)中西部多、東部山區(qū)少的空間分布， 西部白城和松原大部為10.1～21.1d；東部吉林大部、白山大部和長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)為1.9～5.0d；其他地區(qū)為5.1～9.9d。 春季平均高溫日數(shù)為1.8d，西部較多、南部較少。 其中白城大部為4.4～4.9d；白山和長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)等為0～0.9d（白山市區(qū)和二道為0d）；其他地方為1.0～3.8d。 秋季無(wú)高溫天氣發(fā)生。

全省春季高溫天氣主要發(fā)生在5 月下旬至6月上旬，除2011 年和2012 年無(wú)高溫天氣出現(xiàn)，其他年份出現(xiàn)3～6d，其中2010 年最多。 10a 共出現(xiàn)6 次連續(xù)2d 以上高溫天氣。 其中2010 年6 月7—11 日出現(xiàn)連續(xù)5d 高溫天氣， 全省共出現(xiàn)180 站日。 10a 單日出現(xiàn)30 站以上高溫天氣為9d。 其中2010 年為最多的年份， 為3d；2010 年6 月8—10日均出現(xiàn)40 站以上高溫天氣。單日高溫站數(shù)最多為45 站， 出現(xiàn)在2010 年6 月9 日。 高溫極值于2017 年5 月18 日出現(xiàn)在洮南，為42.7℃。

4.2 大風(fēng)天氣

2010—2019 年， 全省年平均大風(fēng)日數(shù)為10.0d。 其中延邊最多，為34.9d；白城大部、四平大部、長(zhǎng)春大部為10.2～20.0d；其他地方為1.8～9.8d。全省春季平均大風(fēng)日數(shù)（圖7a）為6.6d。 中部四平和長(zhǎng)春部分縣（市）在10d 以上；東部通化大部等為1.3～5.0d；其他地方為5.1～9.9d。 全省秋季平均大風(fēng)日數(shù)（圖7b）為1.3d。 其中公主嶺、吉林市區(qū)、延吉、圖們和琿春為2.4～7.1d；通化市區(qū)和通化縣無(wú)大風(fēng)天氣發(fā)生；其他地方為0.1～2.0d。

圖7 2010—2019 年吉林省春季（a）、秋季（b）平均大風(fēng)日數(shù)（單位：d）

10a 全省春季共出現(xiàn)大范圍（10 縣市以上）大風(fēng)天氣106d，多發(fā)生在4—5 月。 除2014 年無(wú)大范圍大風(fēng)天氣出現(xiàn)， 其他年份出現(xiàn)5～18d， 其中2011 年最少，2016 年最多。 10a 共出現(xiàn)20 次連續(xù)2d 以上大風(fēng)天氣過(guò)程，其中2015 年5 月4—7 日和2016 年4 月6—9 日均出現(xiàn)連續(xù)4d 大風(fēng)天氣，分別出現(xiàn)121 站日和88 站日。單日大風(fēng)站數(shù)最多為50 站，出現(xiàn)在2017 年5 月6 日。

與春季相比，秋季出現(xiàn)大風(fēng)天氣較少。 10a 出現(xiàn)大范圍大風(fēng)天氣15d， 多發(fā)生在10 月下旬之后。 其中2010 年、2012 年和2013 年無(wú)大范圍大風(fēng)天氣發(fā)生； 其他年份出現(xiàn)1～5d，2016 年最多。2017 年和2018 年均出現(xiàn)1 次連續(xù)2d 大風(fēng)天氣，分別出現(xiàn)31 站日和53 站日。 單日大風(fēng)站數(shù)最多為30 站，出現(xiàn)在2018 年11 月27 日。

4.3 少雨段

一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)降水或降水偏少，會(huì)導(dǎo)致林區(qū)可燃物含水率下降[16]， 森林火險(xiǎn)等級(jí)升高。2010—2019 年，吉林省春季有7a 出現(xiàn)階段性少雨雪，共出現(xiàn)9 個(gè)明顯少雨雪時(shí)段，氣象火險(xiǎn)等級(jí)較高，對(duì)森林防火工作不利。春季少雨雪段主要出現(xiàn)在3 月下旬至4 月上旬， 少雨日大多持續(xù)20d 以上，僅有2 個(gè)年份在5 月上半月出現(xiàn)少雨雪時(shí)段。2019 年春季少雨時(shí)間最長(zhǎng)，為55d（3 月22 日—5月15 日），氣象干旱明顯，防火形勢(shì)極為嚴(yán)峻。

2010—2019 年，吉林省秋季有6a 出現(xiàn)階段性少雨雪。與春季少雨段相比，秋季少雨段持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，一般在1 個(gè)月以上。 2011 年和2019 年秋季吉林省少雨段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2 個(gè)月， 氣象干旱明顯，防火形勢(shì)最為嚴(yán)峻。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）2010—2019 年春季和秋季森林防火期火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)均呈增大趨勢(shì)， 春季氣候向暖干化方向演變，秋季向干燥化方向演變。春季和秋季降水量和相對(duì)濕度均呈下降趨勢(shì)，平均風(fēng)速均呈上升趨勢(shì)；春季平均氣溫呈上升趨勢(shì)， 秋季氣溫呈微弱的下降趨勢(shì)。

（2）從空間分布上看，春季和秋季吉林省中西部地區(qū)氣溫較高、風(fēng)速較大、降水量較少、空氣相對(duì)濕度較低，東部地區(qū)氣溫較低、風(fēng)速較小、降水量較多、空氣相對(duì)濕度較高。

（3）在春季森林防火期，4 月、5 月多大范圍大風(fēng)天氣，秋季相對(duì)出現(xiàn)較少。春季森林防火期高溫（日最高氣溫≥32℃）天氣多發(fā)于5 月下旬至6 月上旬，秋季無(wú)高溫天氣出現(xiàn)。 2010—2019 年，春季森林防火期有7a 出現(xiàn)階段性少雨雪， 秋季有6a。2019 年春季及秋季森林防火期少雨段均為10a 來(lái)最長(zhǎng)，氣象干旱明顯。

（4）2010—2019 年吉林省的氣候向有利于森林火災(zāi)發(fā)生的方向演變。 在全球氣候變暖的背景下，吉林省森林火險(xiǎn)天氣狀況會(huì)更為嚴(yán)峻。 因此，建議吉林省相關(guān)部門及時(shí)關(guān)注天氣形勢(shì)的變化，加大吉林省森林防火工作力度， 避免發(fā)生重大火災(zāi)事故。