森林火災的成因及防控對策
——以“3·30”木里火災為例

李維強

(成都理工大學地球物理學院，四川 成都 610059)

森林是國家重要的自然資源，也在國家經濟發(fā)展中具有重要的地位，在維持和保護生態(tài)環(huán)境方面具有十分重要的作用。如果發(fā)生火災森林的這些功能將會減弱,甚至消失[1]。同時森林是人類賴以生存的物質基礎，森林防火關系到人民的幸福生活和社會安定。一旦發(fā)生火災將直接威脅人民的生命財產安全，甚至造成家破人亡,使失去家園。因此森林火災預防與控制具有極其重要的意義。

2019年3月30日17時，四川省涼山州木里縣雅礱江鎮(zhèn)立爾村境內發(fā)生森林火災。31日下午，四川森林消防總隊涼山州支隊消防官兵和當地撲火隊員共689人，在海拔 4 000余m的火場展開撲救。撲火人員在向山谷火點進發(fā)過程中，突然風向轉變，著火點爆燃，造成了重大的人員傷亡。分析“3·30”木里火災的起因和爆燃條件，提出山地森林火災防控的對策和建議，為減少森林火災和提高防控能力提供依據。

1 研究方法

本文收集了國家氣象信息中心(http://data.cma.cn/)木里氣象站近年來氣候變化數據，了解當地地理環(huán)境特征，并且反復觀看和研究《新聞調查》——木里森林火災撲救紀實視頻。查閱相關文獻資料和涼山彝族自治州林業(yè)和草原局官方網站(http://lcj.lsz.gov.cn/)發(fā)布的相關森林防火通知公告等信息。利用這些資料數據、圖表信息進行了分析研究。

2 結果與分析

2.1 氣候環(huán)境

木里縣氣候特點為冷熱兩季交替、干濕分明，天氣干燥，日照強。按照聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(IPCC)相關報告，20世紀全球表面平均氣溫升高了0.6℃。我國基本與全球氣候變暖一致，氣溫逐年升高，是森林氣象災害頻發(fā)的主要原因。從圖1可看出，1960—2013年木里地區(qū)年平均氣溫、年平均最高氣溫及年平均最低氣溫都呈緩慢上升趨勢，單從平均氣溫變化來看，其增幅為0.73℃/10 a,同時降水量也逐年呈減少趨勢(見圖2),減少幅度約為16.02 mm/10a，這種趨勢遠小于氣溫變化趨勢[2]。

圖1 1960—2013年木里氣溫變化Fig.1 Temperature changes in Muli during 1960—2013

圖2 1960—2013年木里降水量變化Fig.2 Precipitation changes of Muli during 1960—2013

總體而言，由木里地區(qū)氣候資料不難看出，該區(qū)域呈相對較強變暖和較弱的變干旱趨勢。而此次火災正好發(fā)生在3月底，連續(xù)的干燥天氣，相對較高的溫度，是導致火災發(fā)生的主要原因之一。

2.2 自然植被

木里縣位于青藏高原東南部，橫斷山脈中段，最高海拔 5 958 m,最低海拔 1 470 m，相對高差達 4 488 m，是典型的高山峽谷區(qū)。森林資源豐富多樣，林業(yè)用地面積達94.14萬hm2。其中天然林面積79.62萬hm2占85%，人工林面積14.52萬hm2占15%[3]。據調查，木里縣境內有野生植物119科、415屬、1242種，受自然地理條件差異，它們呈明顯垂直分布(見表1)[3，4]。為保護生態(tài)環(huán)境和物種的多樣性，我國自1998年開始實行天然林區(qū)保護工程。自此之后，落葉、枯枝等凋落物常年在地表堆積。經統(tǒng)計，我國森林凋落物現(xiàn)存量的變化范圍在0.27 t·hm-2～246.94 t·hm-2之間，其中南方現(xiàn)存量平均為14.73 t·hm-2 [5]。凋落物成分主要以枯葉、小枯枝和落皮等為主(見表2)。森林凋落量也與氣溫、降水量密切相關，氣溫與凋落量正相關，降水量與凋落量負相關[6]。受重力、風力和地形等因素影響，凋落物會大量聚集在溝谷，而山脊較少。由森林分解速率規(guī)律可知，高溫、降水少的環(huán)境，凋落物分解速率緩慢。大多數研究將凋落物分為3層，即未分解層(L層)，由新鮮凋落物組成，保持原有形態(tài)，外表無分解痕跡；半分解層(F層)，凋落物無完整外觀輪廓，大多數已經粉碎；完全分解層(H層)，基本腐爛，已不能辨識原型[7]。每年秋季是溫帶森林凋落的高峰期。而木里地區(qū)所處地理位置和近年來氣候環(huán)境變化，致使高山溝谷內常年堆積了干燥且較厚的有機物堆積物，為“3.30”火災的發(fā)生提供了天然、充足的燃料。

表1木里森林植被垂直分布表

Tab.1 VerticaldistributionofMuliforestvegetation

海拔/m<2 0002 000～3 800>4 000植被種類胡頹子、黃荊、櫨菊木、薔薇、山螞蝗等 云南松、高山松、云杉、冷杉、青、杜鵑、樺木等高山灌叢、極地流石灘植物等凋落物類型枯枝、枯藤、落葉等枯枝、落葉、樹皮等少量枯莖

表2森林凋落物成分占比

Tab.2 Proportion of forest litter components 單位：%

2.3 雷擊頻繁

由國家氣象局大氣探測中心2009—2015年的雷電監(jiān)測數據(由于2013年氣象數據缺失，因此該年度不計入統(tǒng)計范疇)看出(見圖3a)[2]，2014年雷電發(fā)生次數最少，并以此年度為界，之前的雷電發(fā)生次數呈弱減趨勢，而從2015年又開始上升。從月份雷電發(fā)生頻率(見圖3b)[2]來看，多發(fā)生在4—10月份，平均每月達到接近 2 000余次，1、2、12 月份由于是在冬季，所以幾乎不發(fā)生。

根據木里縣森林公安局相關人員現(xiàn)場走訪調查，離火災事故現(xiàn)場200 m左右的山脊上發(fā)現(xiàn)一棵高17 m，樹干表層有寬6 cm，深3cm的凹槽呈旋轉螺紋狀的樹木，此類現(xiàn)象完全符合雷擊木的特征[8，9]。原本此棵樹木生長在山脊上，根部土壤電阻率低，個頭相對周圍樹木較高大，雷電瞬間產生的數十萬甚至數百萬的沖擊電壓，極易順著樹干自上而下，在樹皮上形成螺旋槽痕。雷電落地后瞬間爆炸，引起枯枝、落葉的燃燒，隨后這些固體燃燒物順著山坡滾落山谷，引燃了谷內厚厚的凋落物[9，10]。據當地村民反應，“3·30”木里火災發(fā)生前多次聽到打雷聲。此次著火點周邊無人居住，發(fā)生火災時又無人在此經過，可以排除人為因素。因此最終判定雷擊是引發(fā)本次火災的火源。

圖3 2009—2015年木里發(fā)生雷電次數年(a)和月(b)分布Fig.3 Distribution of lightning frequency per year (a) and per month (b) in Muli during 2009—2015

2.4 引發(fā)爆燃

“3·30”火災事故地點發(fā)生在半山溝谷內，溝谷西高東低呈葫蘆峪狀。臨近傍晚，氣壓下降，溝谷內氣流相對穩(wěn)定?；瘘c在厚厚的凋落物內部緩慢侵燃，消耗大量氧氣，使得火點附近含氧量減少，產生大量的一氧化碳和揮發(fā)分物質。如果氧氣濃度突然增加，揮發(fā)分與氧氣接觸面增大，加速了凋落物質揮發(fā)分的析出，縮短了燃燒過程，使得物質燃燒更加劇烈[11]。同時產生大量的熱和氣態(tài)物質，形成較高的溫度和壓力，達到爆炸濃度的下線，瞬間形成破壞性極大的爆燃。燃燒產物推動空氣向前運動，產生急轉的旋流形成高溫氣體，并從爆炸中心以每秒數十至百米的速度呈半球面形迅速向四周擴散，產生較大的沖擊波，高溫氣體經過火點周邊低燃點的物質可瞬間起火，火焰高度可以達到幾十米[12]。隨著沖擊波壓力的快速釋放和高溫氣流的擴散，溫度下降，壓力隨之下降，導致了火點周圍產生一個很大的負壓，形成伴有濃煙的蘑菇云團[13]。據了解，“3·30”火災事故發(fā)生前，撲火人員即將到達著火點時，突然從山坡下方谷口刮來一陣風。擾亂了谷內平穩(wěn)的氣流，同時空氣交換為著火點補充了大量氧氣，燃燒物瞬時氧化分解，產生巨大壓力發(fā)生爆燃。因此最終導致了此次事故的發(fā)生。

3 結論及建議

森林防火是世界性難題。植被茂密、路途遙遠、交通不便、氣候和地形復雜等因素，都給現(xiàn)場滅火帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。在經濟社會快速發(fā)展的今天，沒有任何一個國家對森林火災放任其自燃[14]。因此為了更好的保護森林資源，降低和減少森林火災及人員傷亡事故的發(fā)生。提出幾點探索性建議和措施。

3.1 增強防火意識，加大防火力度

首先在林區(qū)人口聚居區(qū)，交通主干道設置消防標識標牌等[15]。認真組織召開森林防火宣傳教育會，要向村民傳授各種撲火技能和常識，利用電視、互聯(lián)網、手機微信等媒介擴大森林防火宣傳。同時舉辦消防走進校園行活動，加強中小學生防火安全教育。提高全民森林防火意識。其次，在森林防火重點區(qū)域設置關卡，外來人員進入，必須通過嚴格登記手續(xù)，并且不得攜帶任何易燃物品。最后如果一旦發(fā)生火情，森林公安人員必須依照法律法規(guī)，嚴查嚴懲肇事者責任，堅決杜絕人為因素引起火災。

3.2 增加消防物資設備

隨著科學技術的發(fā)展，很多發(fā)達國家的消防設備也越來越先進，投入也不斷增大。據美國林務局相關資料統(tǒng)計，從2001年至2012年美國航空森林消防每年平均擁有消防飛機745架，年平均飛行 76 458.8 h[16]。據不完全統(tǒng)計，我國目前共有航空護林機場7個、航空護林基地和航空護林點約25個，每年租用軍民飛機100架，飛行時間 3 000 h以上[8]。另據報道澳大利亞的一場草原火災動用100多架飛機、100多輛消防車，無人與火場近距離接觸。而“3.30”木里火災投入直升機5架次，無人機偵察1架次(未成功)。與發(fā)達國家相比較差距甚大，因此首先在消防物資設備方面必須加大設計和投入，盡可能減少人員直接與火接觸，同時還需大力發(fā)展先進的專用滅火無人機。

3.3 加大林區(qū)交通建設

木里縣原始森林越是茂密的地方,居住村民也會越少。此次發(fā)生火災點偏遠，運輸車輛無法直接快速到達火場，機具只能靠人力背上火場，沒有任何成型的山路，到處都是雜草叢生，消防官兵只能在當地百姓的指引下，慢慢摸索進入火場。這樣不但消耗他們大量的體力，還延誤撲火的黃金時間，使火情不能得到有效控制。此次火災也是因為凋落物質燃燒時間過久，產生了大量的一氧化碳。因此加大林區(qū)鄉(xiāng)村公路建設勢在必行，同時在森林中修筑可通往山頂的簡易臺階、棧道，以及火災頻發(fā)區(qū)域山頂修建直升機起降平臺等，為日常巡視和救火提供交通便利。

3.4 加強凋落物管理和監(jiān)測

森林凋落物及其形成的腐殖質是森林土壤的重要組成部分，不僅能夠涵養(yǎng)水源，減緩地表徑流、維持土壤肥力、保持生物多樣性[17]，同時還能為食用菌類松茸提供良好的生長環(huán)境，給當地百姓帶來經濟效益。木里地區(qū)森林凋落物大多數聚集在溝谷地帶，常年累月經過分解、壓實，中下層形成厚厚的腐殖層。一旦有火源引入腐殖層，將會緩慢侵燃，最終可能引發(fā)森林火災。凋落物的侵燃具有很強的隱蔽性，沒有明顯的火焰特征和濃煙產生，不易被人們及時發(fā)現(xiàn)和察覺，而且燃燒持續(xù)時間比較長，可達幾天甚至幾個月[18]。因此加強凋落物的管理和監(jiān)測勢在必行，首先嚴禁任何人私自運移、堆存林下凋落物，如需使用必須經過相關林業(yè)部門的批準。其次加大先進紅外探測技術研發(fā)力度，大力推廣紅外熱像儀在森林凋落物中的監(jiān)測應用。特別是雷擊多發(fā)的3、10月份，更需加密監(jiān)測。