雷击木的特征研究

2018-05-11杜野

森林防火 2018年1期

杜野

（内蒙古北部原始林区森林公安局，内蒙古根河 022363）

雷击木是森林公安在调查起火原因时认定或排除雷击火的重要物证之一，对于火因的鉴定有着至关重要的作用[1]。笔者以前对雷击木的形成以及样式没有直观认识，对于雷击火案件的现场勘验缺乏经验，导致在调查雷击火案件时往往事倍功半。近年来，有意识地去收集归纳雷击木的相关数据与现场图片，从而让自己形成了对雷击木的直观认识，提高了工作效率，为确定森林火灾性质奠定了基础。笔者认为，“做到心中有图”，对查找雷击木很重要。在此，通过相关数据的呈现，向森林公安与森林防火战线的同行们报告一些雷击木的研究成果以供参观。

1 雷击木树种与劈型的统计

根据内蒙古大兴安岭北部原始林区2008—2017年127起雷击火的现场勘查经验和相关资料，对雷击木的树种与劈型进行收集、归纳和统计。结果如下：10年间内蒙古大兴安岭北部原始林区发生雷击火127起，烧毁森林面积7 588.4 hm2，雷击点均位于海拔770～1 000 m，雷击木为枯立木的占2.5%（其中落叶松占60%，樟子松占40%）；老龄木占13.3%（其中落叶松占35.1%，樟子松占53.2%，桦树占11.7%）；病腐木占17.3%（其中落叶松占36%，樟子松占55%，桦树占9%）；正常林木占66.9%（其中落叶松占22%，樟子松占66%，桦树占12%）。树木被雷击的部位距离地面高度为1～7 m的占62.3%，其余的占37.7%。雷击痕迹为螺旋线状雷击痕迹的占14.7%，竖立线状雷击痕迹的占29.6%；树干折断的占23.6%，树干开裂的占19.6%，树干折断开裂的占12.5%。

上述统计数据说明，乔木类植物的雷击概率高于灌木类植物和枯草，乔木类植物中针叶类树木雷击概率高于阔叶类树木[2]。雷击木中正常林木遭受雷击概率远高于枯立木、病腐木和老龄木。从统计的雷击木劈型来看，出现了螺旋线状与竖立线状雷击痕迹，以及树干或树根断裂、开裂的状态。雷击木一般不会形成火灾，只有少部分细小可燃物丰富的地段，被雷击后会蔓延到林下形成持续燃烧[3]。另外，实地观察到一般情况下被雷击的树木是一棵树，但较少场合也会出现雷击多棵树的情况；雷击从树根部到树顶部都有，以树干部位遭雷击居多[4]。根据这些认识，我们在现场勘查时，就可以有针对性地进行排查，有效提高工作效率。

2 雷击树木劈裂痕迹的成因与特点

落雷在能量释放过程中产生数十万甚至是数百万的冲击电压。当落雷接触到树木时就会转化成热效应、机械力效应，并伴随着一些物理变化或化学变化。这是判断森林火灾是否由雷电引起的重要依据[1]。但是，由于不同的天气情况、地势条件等诸多因素，造成了雷击木中雷击点的位置不同，雷击木的雷击痕的形态更是千差万别。有的雷击痕十分明显，有的却相当隐蔽。

雷击木劈痕的形成，首先是由于雷击带来的热效应。雷击点的发热量约为500～200 000 MJ，可以使雷击点位置的表面出现变色、烧焦甚至是融化的现象。然后，雷电流的高温使它通过树木时被击物体内部水分受热急剧气化，封闭于树体内的气体剧烈膨胀，致使内外压差逐步变大，进而在被击物体内部出现了强大的机械力，使树木遭受破坏，甚至出现炸裂成碎片的情况[5]。

树内水分气化膨胀，树体内压力变大。为了平衡压差，水汽冲破薄弱的部位，造成树体相应部位沿木纹方向的纵向劈裂。由于树皮与木质部之间的水分较其他树体部位多，一旦雷击树木，含水量较大的树皮就不容易引燃。因而，在雷击火的现场，经常可见被劈裂掉落的树干和树皮。这其实也是判断雷击火的一项依据。

雷击木的雷击痕一般可分为：线性劈痕与非线性劈痕。其中螺旋线状雷击痕迹与竖立线状雷击痕迹为线性劈痕，树干折断、树干开裂、树干折断开裂以及炸裂的痕迹为非线性劈痕。

2.1 线性痕迹

相较于非线性劈痕，线性痕迹更为隐蔽，疤痕不深，在勘察过程中常与树缝相混淆。

图1为白桦树遭受雷击所产生的线性雷击痕。在树皮完好时，雷击痕迹被树皮包裹，十分不明显。为了方便观察，我们扒开了这颗白桦树雷击痕附近的树皮，暴露出雷击痕。可以清楚地看到，从树梢至树根有一条直线型的雷击线，雷击线长6 m、宽1 cm，沿着木纹方向向下；树中段韧皮部有炸裂痕迹。雷击痕表面干燥、变色，但雷击痕整体不深，未伤及木质部。这就是比较标准的线性疤痕。在查找这种劈型的雷击木时要十分仔细，对于可疑树木与痕迹要反复观察；在必要时，可以在不破坏现场的情况下，翻开少量树皮借助灯光来观察，看可疑痕迹是否干燥，新鲜。

2.1.1 竖立线痕迹

线性雷击痕中的竖立线痕迹在现实案例中出现较多。竖立线痕迹的雷击树，一般都是正常林木，含水量丰富，树体内没有死木质。主干正直，枝杈均匀，无缺皮死皮。由于被击树的木质细密结实，木纹笔直，所以雷击时沿着木纹笔直向下形成竖立线痕迹。

图2为落叶松遭受雷击所产生的竖立线痕迹，该树距离岭顶40 m，属正常林木，树体健康，树高13.4 m、胸径43 cm。雷击树树头至地面约2 m处有一条不间断的雷击线，雷击线宽1.8 cm。雷击痕树皮部分脱落，韧皮部有明显雷击线，但未伤到木质部位。

图3为图2雷击树的下端雷击痕，从图3中可以看出，雷击树下端被火烧严重，树皮碳化，但是雷击线保存完好。这个案例以及过往的很多案例证实，火场的雷击痕，在很大程度上是可以保存下来的，这给判断火灾起因的勘查工作提供了便利。

图1 线性雷击痕

图2 雷击所产生的竖立线痕迹

图3 雷击树的下端雷击痕

2.1.2 螺旋线痕迹

在线性劈痕中还有一种比较特殊的劈痕，这就是螺旋线痕迹。它的形成比较特殊，雷击点都在树干的树瘤、树疖子等树干凸出部位上。这样的凸出部位的存在，改变了原有树的木纹路，使其由直线变曲线。在雷击时产生的高热能遇水气化产生的机械能，沿着树木凸出部位的线路劈裂，就产生了雷击树的螺旋线痕迹。

图4为落叶松遭受雷击所产生的螺旋线痕迹。该树距离岭顶20 m，是老龄树，树高18 m、胸径31 cm，树体可见虫洞、树节子。雷击树树干上部至地面高约4 m处，有一条不间断的雷击线，雷击线宽2 cm，绕开树疖子成曲线斜向下劈型。雷击痕树皮部分脱落，韧皮部有明显雷击线，且未伤到木质部位。这是一例非典型的环状疤痕，由于该树干树疖子不大，木纹路可绕开树节子向下。如果树干凸出部位较大，树节子较多，可以看到典型的雷击树的螺旋线痕迹。

图4 雷击所产生的螺旋线痕迹

2.2 非线性劈痕

相较于线性劈痕，非线性劈痕更为明显，劈痕很深，甚至是让树体的一些部位离断，对林木伤害较大，在勘察过程中相对容易发现。

2.2.1 树干折断

在非线性雷击痕中，树干折断的现象是很常见的。树干折断的雷击树可以出现在各类林木中。因为雷电力量大，且雷击部位含水量丰富，所以出现因机械能过大而致树干被折断的现象。

图5为遭受雷击后树冠被劈断的樟子松。该树距离岭顶20 m，是老龄树，树高20 m、胸径70 cm，树体粗壮健康，树冠稀松。雷击树树冠有明显被雷击劈断痕迹，树冠部分离断，断端平滑干燥，属典型的雷击树干折断。

在特殊情况下，在现场一颗被劈断的树干旁边可见其他雷击树。

图6为位于山岭北坡，距离岭顶30 m处的两棵东西走向松树被雷击的现场图。其中，东侧雷击树树高10 m、胸径15 cm，树头被击断。东侧雷击树的北侧从击断处至树根有一条直线型的雷击线，该线长9 m、宽1.5 cm。图7为西侧雷击树，该树高15 m、胸径16 cm，树的北侧从树梢至树根有一条直线型的雷击线，雷击线长14 m、宽2 cm。该案例的成因为，东侧树被雷击断，后雷又击中西侧的树形成竖状疤痕。可见，特殊情况下，一次雷击可以形成两棵甚至多棵雷击树。

图5 雷击后树冠被劈断的樟子松

图6 松树被雷击的现场

图7 直线型的雷击线

2.2.2 树干开裂及树干折断开裂

在非线性雷击痕中，树干开裂及树干折断开裂的现象同样很常见。树干开裂的雷击树，多出现在老树与病树上，树体内有死木质，有空心积水。电击释放的热量使水气化，气体剧烈膨胀，因而在被击物体内部出现了强大的机械力，使树木出现树干开裂及树干折断开裂。

图8为落叶松被雷击中，树干折断开裂。该树位于缓坡距离岭顶20 m。该树是病腐樟子松，树高11 m、胸径67 cm，树质松散。雷击树从树冠一直劈至树根部，雷击现象明显；距根部3 m处离断，断端参差不齐并见有树体碎片，断端下缘树干开裂至树根部。此案例是典型的雷击树干折断开裂案例。图9可以看到劈开树的断面平滑，树心部可见雷击后的灼烧痕迹[6]。

图8 落叶松被雷击中树干折断开裂

图9 树心部雷击后的灼烧痕迹

2.2.3 树干炸裂

在非线性雷击痕中树干炸裂的现象出现较少，主要出现在老树与病树上。因这些树体内有大量死木质，树空心严重，空心内存有大量的水，电击热量使水气化，树体内压力急剧增加，最终使树体产生炸裂的现象。

图10为樟子松被雷击中树干炸裂。该树距离岭顶26 m，树高16 m、胸径19 cm，且松树从树根被击碎。雷击树东北侧从树头至击断处有一条长10 m、宽1.5 cm的直线型雷击线。该树为病腐的老树，树体内有大量死木质，并有空心。空心内积水，水遇热气化膨胀，强大压力使得树体炸裂。该案例比较罕见，但是典型的树干炸裂。