大兴安岭林火历史与气候的关系

发布时间：2020-07-31 08:19

【摘要】：林火是森林生态系统中重要的因子,其直接影响着生态系统的结构、功能以及生物化学循环,并间接影响生物的多样性、森林水文循环等。森林火灾严重威胁着人民生命财产安全,制约着经济发展和社会的稳定。在全球气候变化的大背景下,伴随着人类生产经营活动的加剧,林火的蔓延速度、过火面积以及火灾的强度都在持续增长。研究发现,这主要是由于持续的增温,降水的不均匀分布,冬季积雪在春季的过早融化,森林防火期的延长等多因素造成。森林火灾的动态变化主要受区域气候和大尺度环流变化影响,并且这种影响不仅存在于时间尺度上,还存在于空间尺度上。相关研究还发现,森林火灾与大尺度气候环流具有遥相关关系,例如厄尔尼诺,太平洋年代际涛动,大西洋年代际涛动等。这些大尺度气候通过影响区域的干湿状况,进而影响森林的可燃物含水率和森林火灾的发生。本研究定年207个火疤木,火疤圆盘取自大兴安岭地区,其中4个样点是单点取样,2个样点是区域取样。最长的火灾年表是1693-2007年,各样点的火灾频率在1947年前均较高,但此后,火灾数量以及火灾频率都有明显的下降。本研究共确定31个区域大火(两个或者两个以上地点同时发生火灾时,定义为1次区域大火),有效火灾年表为1774至1987年。其中1947年前,大兴安岭地区火灾平均每7年发生一次,但建国后仅发生3次区域大火:1947年、1974年、1987年。该区域火灾多发生在春季。同时,该地区大火与当地干旱指数显著负相关,并且与大尺度气候具有明显关系,火灾一般发生于厄尔尼诺年、太平洋年代际涛动(PDO)正相位、北大西洋年代际震荡(NAO)负相位。卡方检验的结果也表明,这几个相位组合时,发生火灾的实际值明显高于期望值。本研究采用时间跨度为1957-2009年的气象站季节性数据,分析大尺度气候与局地气候的关系。结果表明,前一年冬季的太平洋年代际涛动指数与大兴安岭地区的温度异常值存在显著正相关(0.28;p0.05);北大西洋年代际振荡指数与当年大兴安岭地区春季温度异常值显著负相关(-0.41;p0.01),与降水异常值显著正相关(0.39;p0.01)。同时,本研究通过旋转主成分分析,发现16个特征根大于1的向量,共解释4-10月干旱频率空间变异的84.3%;选点范围是中国东部85个帕默尔干旱指数点,其中PC1解释了23%,PC2解释了 12%,PC3解释了 11%。PCI scores与4-10月的北大西洋年代际振荡指数的相关性达到了显著水平(-0.33,p0.01);PCⅠ scores与4-10月的厄尔尼诺指数的相关性达到了显著水平(0.26,p0.05);PC3 scores与4-10月的太平洋年代际振荡指数的相关性达到了显著水平(0.31,p0.01)。研究未发现PC2 scores与任何大尺度气候的关系。同时,主成分分析载量的空间相关地图与大尺度指数的影响的空间地图存在显著的相关性。本研究还试着探讨大兴安岭地区与美国宰恩国家公园林火历史的差别,并首次构建了中国火灾数据库,发现火灾的驱动机制仍为气候。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S762
【图文】：

大兴安岭,高原相,永冻层

２大兴安岭林火历史的时空格局及其与大尺度气候的关系逡逑２．１研究区域概况逡逑研宄的地点选在黑龙江省大兴安岭地区（图２．１，表２．１）。大兴安岭地处黑龙江省北逡逑部，山系由内蒙古东北部延伸至中俄北部边境，同时，蒙古高原地区与我国的松辽平原逡逑被大兴安岭从南向北分割开来，大兴安岭是整个东北地区的主要山脉之一。大兴安岭南逡逑北长约１２００邋ｋｍ，东西宽约３００邋ｋｍ，总面积约为３６邋Ｘ邋ｌ0４ｋｍ２，北起黑龙江畔漠河，南逡逑至西喇木伦河左岸，西南角与内蒙古高平原在林西分界和克什克腾旗西界一线与锡林郭逡逑勒盟高原相邻，东侧由北安－黑河一线与小兴安岭低山、丘陵为界，西侧由吉拉林至阿逡逑尔山一线与呼伦贝尔高原相邻。该区域可分为南北中三段，北段呈中等切割，分布有岛逡逑状的永冻层，平均海拔在９００－１０００邋ｍ，河流呈放射状，与永冻层有关的沼泽广泛分布；逡逑终端山脉平均宽度为２００－３００邋ｋｍ

火灾,活树,交叉定年,时样

图２．２懫自中国大兴安岭的火疤木。逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｆｉｒｅ－ｓｃａｒｒｅｄ邋ｆｒｏｍ邋Ｄａｘｉｎｇ＇ａｎ邋Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ，邋Ｃｈｉｎａ逡逑２．２．３火灾年代与季节判断逡逑国际上一般采用ＦＨＸ２或者ＦＨＡＥＳ软件来进行火灾年代的分析。首先将测量并正后的数据输入到ＦＨＸ２或者ＦＨＡＳＥＳ程序里面，输入的数据涵盖：样品的名称，样编号，取样时样地树木开始年（活树，树芯），树皮的终止年龄（交叉定年后），火疤的－１４－逡逑

时间序列,火灾,年表,地点

即便森林火灾的发生是多种因素共同导致的，起火原因也不尽相同，但气候与火灾的关逡逑系最为紧密。逡逑如图２．４ａ所示，本研宄在区域年表中一共确定了邋３１次区域火灾（将每一个区域进行逡逑独立分析，由６个区域年表生成一个区域尺度的大兴安岭林火历史年表），由于植被的逡逑含水率受温度和降水的控制，所以在分析火灾与气候关系中，一般主要分析火灾与干旱逡逑的关系。为此，首先分析帕默尔干旱指数（ＰＤＳＩ），因为ＰＤＳ１是Ｐａｌｍｅｒ通过多种模型计逡逑算，并且可以很好的反应干湿状况的指标，同时Ｄａｉ等［８２］在２００４年通过网格状数据分逡逑析，建立了邋２．５度的全球ＰＤＳＩ网格数据，这也是北美地区分析火历史与干旱关系采用逡逑的指标。按照６个点的区域（如图２．１），选取６个点的ＰＤＳＩ指数，将６个点的ＰＤＳＩ进逡逑行平均，得到时间序列（１９００－２０１４）。通过图２．４ｂ发现火灾多发生在ＰＤＳＩ数值偏低的年逡逑份（由于ＰＤＳＩ是实测数据

【参考文献】