长白山林区主要森林生态系统地表可燃物潜在火行为量化研究

火是多数森林生态系统的重要因子。一般而言，低强度火和一定周期的火烧能促进森林生态系统的物质和能量流，有利于维持生态系统的稳定，高强度和过频繁的火烧则会破坏森林生态系统稳定性。而森林可燃物是森林燃烧的物质基础，故对森林可燃物燃烧性进行定量研究是现代林火生态与管理中最重要、最基础的工作。并且以世界同纬度地区唯一具有原始状态的森林生态系统长白山林区作为研究区域，而且长白山林区的森林地表可燃物随着全球气候变暖大量积累，使林火爆发的危险性大大增加，因此有必要深入研究。本项目针对长白山林区主要森林生态系统地表可燃物潜在火行为展开研究，通过室内外调查实验和火灾资料分析，揭示不同森林生态系统可燃物特征和建立火行为模型；最后在此基础上结合气象资料和坡度，量化森林生态系统地表可燃物火行为。项目成果为我国特别是长白山林区可燃物管理、林火预报、灭火指挥、营林用火和生物防火等方面提供基本实验数据和科学方法。

本项目从可燃物特征参数、可燃物类型、可燃物模型、火行为等几大方面对我国吉林省长白山林区森林可燃物进行了全面、深入、系统的研究，并进行了基于大型变坡度燃料床的森林地表火蔓延的实验和模型研究。. 1. 通过各可燃物类型载量现状分析和对比分析，得出比较易燃的可燃物类型是云冷杉林（鱼鳞云杉80年）和落叶松林（115年），最不易燃的可燃物类型是白桦林（87年）。秋季防火期地表总可燃物载量最大的可燃物类型是落叶松林（115年），载量最小的可燃物类型是白桦林（87年）；第二年春季防火期地表可燃物总载量最大的可燃物类型是落叶松林（139年），载量最小的可燃物类型是阔叶红松林。. 2. 使用各可燃物类型的1hr可燃物载量和地表总可燃物载量进行聚类分析，结果秋季防火期时把13个可燃物类型分为6类，春季防火期时把13个可燃物类型分为7类。. 3. 根据各可燃物类型的蔓延速度和单位面积的热量运用聚类分析，在秋季防火期时把13个可燃物类型划为8类，在春季防火期时把13个可燃物类型划为9类。. 4. 利用BehavePlus软件对秋季防火期8种可燃物类型和春季防火期9种可燃物类型的蔓延速率、单位面积的热量、火线强度、火焰长度和最大可靠风速进行了计算并划出了曲线。. 5. 使用6m长可调坡度燃料床开展了一系列上坡火实验（0°-32°）。火蔓延速率随着坡度上升而增大，特别在坡度大于20°时，火蔓延速率增加极快。根据坡度对于测量数据和实验现象的影响，将实验坡度范围分为低中高三个坡度区。分析认为坡度的作用体现在两个方面：减小火前沿倾斜角和诱发产生斜坡风。 . 6. 根据实验结果，建立了一个基于能量守恒方程的火蔓延物理模型，并在模型中引入自然冷却对流传热项。在使用有效燃烧消耗率对模型进行修正后，预测结果与实验数据能够较好地吻合，特别是在大坡度时与其他模型比较，可靠性更好。