[发明专利]一种森林火灾天气指数预警系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种森林火灾天气指数（FWI指数）预警系统及其具体应用。 

背景技术

虽然在人类历史栖息地迁移中一直伴随着森林火灾，但是森林大火不是一般的自然灾害，而是严重破坏生态环境的自然灾害，威胁着人类生命财产安全。森林火灾不仅破坏森林资源，而且严重破坏生态环境。森林火灾突发性强、破坏力大，已成为21世纪全球生态安全最大威胁。目前全球年均发生森林火灾20多万起，烧毁森林640万公顷，占全球森林总面积的1.8‰。我国是森林火灾较为严重的国家之一，由于自然与历史的原因，森林火灾频频发生，对我国森林资源和生态环境的破坏十分严重，不仅烧毁森林，降低林分密度，还破坏森林结构、降低森林的利用价值。近年来，我国森林火灾愈加频繁，1950年至2012年的63年间，累计发生森林火灾79.8万起，受害森林面积3806万公顷，相当于目前年均造林面积的6倍多，因灾伤亡33551人。其中，1987年5月6日发生在大兴安岭林区的森林大火震惊中外，过火林地面积为114万hm²，烧毁了二个林业局所在的城镇，9个林场，211人丧生，5万人无家可归困。尽管2012年为火灾损失较少的年份，仍然发生森林火灾3966起，受害面积近1.4万公顷，伤亡21人。 

林火的高发性和破坏性决定了林火防控的重要性。而随着技术的进步，利用先进的技术手段和方法实现林火的高效防控和自动监测已逐渐成为可能，国家林业局也明确提出了“加快林业信息化，带动林业现代化”的奋斗目标。因此，研究高效的基于信息技术的林火防控系统和关键技术已迫在眉睫。因此如何科学有效的对林火进行预警预报，最大限度的减少林火发生以及由火灾带来的损失一直是我国林业管理部门和科研部门十分关注的问题，多年来产生了很多的研究成果，但由于我国林火研究起步较晚，与发达国家相比还有较大的差距。 

在关于森林火灾预防预警方面的研究中，国外一直走在前列，其中最为著名的为加拿大森林火灾指标系统。该系统诞生于1972年。其科研人员参考了大量的加拿大国内的火灾资料和天气资料，利用水热平衡原理，加拿大林务局于1968年提出以模型的形式研究国家级林火预报系统。加拿大森林火险系统(CFFDRS)由四个子系统构成，火险天气指标子系统(WI)，火灾行为子系统(FBP)，火灾发生子系统(FOP)和火灾负荷子系统。加拿大火险天气指标系统是建立在三方面的基础资料（气象因子、可燃物含水率计算、小型野外点火试验） 的基础上，以数学分析同野外试验相结合的方法研制出的经验火险预报系统。系统以中午降水量相对湿度、温度、风速和前24小时降雨量为4个基本输入变量，以3个湿度码来反映火灾难易程度、蔓延速度以及能量释放速率。 

加拿大森林火险等级系统是当前世界上发展最完善、应用最广泛的系统之一。森林火险气候指数系统是其重要组成部分，该指标体系以时滞-平衡含水率理论为基础，将气象条件和可燃物含水率有机地联系起来，通过天气条件的变化计算可燃物含水率的变化。再根据不同大小或位置的可燃物含水率确定潜在火险等级。由于该系统将火险与可燃物含水率有机结合在一起，使得该系统得到了世界各国森林防火界的普遍认同。 

我国在1978年以后，林火预报研究由火险天气预报向林火发生预报和林火行为发生预报发展，并开始研制全国性的林火预报系统。1987年黑龙江省森保所与黑龙江省科学院自动化所合作，研制出我国的“森防SF森林天气自动遥测系统”。香港科技大学联合清华大学等设计了“绿野千传”无线传感网系统。此外，北京林业大学、南京林业大学、东北林业大学、华中农业大学、南京邮电大学以及西安电子科技大学等在积极努力研究基于无线传感网的林火预测系统中的关键技术，取得一定成果。但到目前为止，我国还没有建立国家级林火预警预报系统。 

由于森林火灾发生影响因素众多，并且原因复杂，很难从理论上进行准确量化，所以目前在森林火灾研究中，主要以火灾监测为主，在火灾发生时第一时间掌握火灾情况。本发明首先分析了引起火险的潜在因素，对各种火险指标的量化数据运行和分析发展中国的森林火险等级系统。 

发明内容

本发明根据具体气候条件，对加拿大森林火险指数系统进行改进，形成了更加通用的森林火险天气指数预警系统FWI系统，加入了参数CBI（钱德勒燃烧指数），与原有的ISI（初始蔓延速率）和BUI（累积指数）一起，通过调整相关参数的权重，可以对全国大部分地区的森林火险情况进行预警。计算公式如公式（1）， 

FWI＝α*CBI+β*ISI+γ*BUI  (1)