森林火灾的成因及防控对策——以“3·30”木里火灾为例

李维强

(成都理工大学地球物理学院，四川 成都 610059)

森林是国家重要的自然资源，也在国家经济发展中具有重要的地位，在维持和保护生态环境方面具有十分重要的作用。如果发生火灾森林的这些功能将会减弱,甚至消失[1]。同时森林是人类赖以生存的物质基础，森林防火关系到人民的幸福生活和社会安定。一旦发生火灾将直接威胁人民的生命财产安全，甚至造成家破人亡,使失去家园。因此森林火灾预防与控制具有极其重要的意义。

2019年3月30日17时，四川省凉山州木里县雅砻江镇立尔村境内发生森林火灾。31日下午，四川森林消防总队凉山州支队消防官兵和当地扑火队员共689人，在海拔 4 000余m的火场展开扑救。扑火人员在向山谷火点进发过程中，突然风向转变，着火点爆燃，造成了重大的人员伤亡。分析“3·30”木里火灾的起因和爆燃条件，提出山地森林火灾防控的对策和建议，为减少森林火灾和提高防控能力提供依据。

1 研究方法

本文收集了国家气象信息中心(http://data.cma.cn/)木里气象站近年来气候变化数据，了解当地地理环境特征，并且反复观看和研究《新闻调查》——木里森林火灾扑救纪实视频。查阅相关文献资料和凉山彝族自治州林业和草原局官方网站(http://lcj.lsz.gov.cn/)发布的相关森林防火通知公告等信息。利用这些资料数据、图表信息进行了分析研究。

2 结果与分析

2.1 气候环境

木里县气候特点为冷热两季交替、干湿分明，天气干燥，日照强。按照联合国政府间气候变化委员会(IPCC)相关报告，20世纪全球表面平均气温升高了0.6℃。我国基本与全球气候变暖一致，气温逐年升高，是森林气象灾害频发的主要原因。从图1可看出，1960—2013年木里地区年平均气温、年平均最高气温及年平均最低气温都呈缓慢上升趋势，单从平均气温变化来看，其增幅为0.73℃/10 a,同时降水量也逐年呈减少趋势(见图2),减少幅度约为16.02 mm/10a，这种趋势远小于气温变化趋势[2]。

图1 1960—2013年木里气温变化Fig.1 Temperature changes in Muli during 1960—2013

图2 1960—2013年木里降水量变化Fig.2 Precipitation changes of Muli during 1960—2013

总体而言，由木里地区气候资料不难看出，该区域呈相对较强变暖和较弱的变干旱趋势。而此次火灾正好发生在3月底，连续的干燥天气，相对较高的温度，是导致火灾发生的主要原因之一。

2.2 自然植被

木里县位于青藏高原东南部，横断山脉中段，最高海拔 5 958 m,最低海拔 1 470 m，相对高差达 4 488 m，是典型的高山峡谷区。森林资源丰富多样，林业用地面积达94.14万hm2。其中天然林面积79.62万hm2占85%，人工林面积14.52万hm2占15%[3]。据调查，木里县境内有野生植物119科、415属、1242种，受自然地理条件差异，它们呈明显垂直分布(见表1)[3，4]。为保护生态环境和物种的多样性，我国自1998年开始实行天然林区保护工程。自此之后，落叶、枯枝等凋落物常年在地表堆积。经统计，我国森林凋落物现存量的变化范围在0.27 t·hm-2～246.94 t·hm-2之间，其中南方现存量平均为14.73 t·hm-2 [5]。凋落物成分主要以枯叶、小枯枝和落皮等为主(见表2)。森林凋落量也与气温、降水量密切相关，气温与凋落量正相关，降水量与凋落量负相关[6]。受重力、风力和地形等因素影响，凋落物会大量聚集在沟谷，而山脊较少。由森林分解速率规律可知，高温、降水少的环境，凋落物分解速率缓慢。大多数研究将凋落物分为3层，即未分解层(L层)，由新鲜凋落物组成，保持原有形态，外表无分解痕迹；半分解层(F层)，凋落物无完整外观轮廓，大多数已经粉碎；完全分解层(H层)，基本腐烂，已不能辨识原型[7]。每年秋季是温带森林凋落的高峰期。而木里地区所处地理位置和近年来气候环境变化，致使高山沟谷内常年堆积了干燥且较厚的有机物堆积物，为“3.30”火灾的发生提供了天然、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植被种类胡颓子、黄荆、栌菊木、蔷薇、山蚂蝗等 云南松、高山松、云杉、冷杉、青、杜鹃、桦木等高山灌丛、极地流石滩植物等凋落物类型枯枝、枯藤、落叶等枯枝、落叶、树皮等少量枯茎

表2森林凋落物成分占比

Tab.2 Proportion of forest litter components 单位：%

2.3 雷击频繁

由国家气象局大气探测中心2009—2015年的雷电监测数据(由于2013年气象数据缺失，因此该年度不计入统计范畴)看出(见图3a)[2]，2014年雷电发生次数最少，并以此年度为界，之前的雷电发生次数呈弱减趋势，而从2015年又开始上升。从月份雷电发生频率(见图3b)[2]来看，多发生在4—10月份，平均每月达到接近 2 000余次，1、2、12 月份由于是在冬季，所以几乎不发生。

根据木里县森林公安局相关人员现场走访调查，离火灾事故现场200 m左右的山脊上发现一棵高17 m，树干表层有宽6 cm，深3cm的凹槽呈旋转螺纹状的树木，此类现象完全符合雷击木的特征[8，9]。原本此棵树木生长在山脊上，根部土壤电阻率低，个头相对周围树木较高大，雷电瞬间产生的数十万甚至数百万的冲击电压，极易顺着树干自上而下，在树皮上形成螺旋槽痕。雷电落地后瞬间爆炸，引起枯枝、落叶的燃烧，随后这些固体燃烧物顺着山坡滚落山谷，引燃了谷内厚厚的凋落物[9，10]。据当地村民反应，“3·30”木里火灾发生前多次听到打雷声。此次着火点周边无人居住，发生火灾时又无人在此经过，可以排除人为因素。因此最终判定雷击是引发本次火灾的火源。

图3 2009—2015年木里发生雷电次数年(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 引发爆燃

“3·30”火灾事故地点发生在半山沟谷内，沟谷西高东低呈葫芦峪状。临近傍晚，气压下降，沟谷内气流相对稳定。火点在厚厚的凋落物内部缓慢侵燃，消耗大量氧气，使得火点附近含氧量减少，产生大量的一氧化碳和挥发分物质。如果氧气浓度突然增加，挥发分与氧气接触面增大，加速了凋落物质挥发分的析出，缩短了燃烧过程，使得物质燃烧更加剧烈[11]。同时产生大量的热和气态物质，形成较高的温度和压力，达到爆炸浓度的下线，瞬间形成破坏性极大的爆燃。燃烧产物推动空气向前运动，产生急转的旋流形成高温气体，并从爆炸中心以每秒数十至百米的速度呈半球面形迅速向四周扩散，产生较大的冲击波，高温气体经过火点周边低燃点的物质可瞬间起火，火焰高度可以达到几十米[12]。随着冲击波压力的快速释放和高温气流的扩散，温度下降，压力随之下降，导致了火点周围产生一个很大的负压，形成伴有浓烟的蘑菇云团[13]。据了解，“3·30”火灾事故发生前，扑火人员即将到达着火点时，突然从山坡下方谷口刮来一阵风。扰乱了谷内平稳的气流，同时空气交换为着火点补充了大量氧气，燃烧物瞬时氧化分解，产生巨大压力发生爆燃。因此最终导致了此次事故的发生。

3 结论及建议

森林防火是世界性难题。植被茂密、路途遥远、交通不便、气候和地形复杂等因素，都给现场灭火带来严峻的挑战。在经济社会快速发展的今天，没有任何一个国家对森林火灾放任其自燃[14]。因此为了更好的保护森林资源，降低和减少森林火灾及人员伤亡事故的发生。提出几点探索性建议和措施。

3.1 增强防火意识，加大防火力度

首先在林区人口聚居区，交通主干道设置消防标识标牌等[15]。认真组织召开森林防火宣传教育会，要向村民传授各种扑火技能和常识，利用电视、互联网、手机微信等媒介扩大森林防火宣传。同时举办消防走进校园行活动，加强中小学生防火安全教育。提高全民森林防火意识。其次，在森林防火重点区域设置关卡，外来人员进入，必须通过严格登记手续，并且不得携带任何易燃物品。最后如果一旦发生火情，森林公安人员必须依照法律法规，严查严惩肇事者责任，坚决杜绝人为因素引起火灾。

3.2 增加消防物资设备

随着科学技术的发展，很多发达国家的消防设备也越来越先进，投入也不断增大。据美国林务局相关资料统计，从2001年至2012年美国航空森林消防每年平均拥有消防飞机745架，年平均飞行 76 458.8 h[16]。据不完全统计，我国目前共有航空护林机场7个、航空护林基地和航空护林点约25个，每年租用军民飞机100架，飞行时间 3 000 h以上[8]。另据报道澳大利亚的一场草原火灾动用100多架飞机、100多辆消防车，无人与火场近距离接触。而“3.30”木里火灾投入直升机5架次，无人机侦察1架次(未成功)。与发达国家相比较差距甚大，因此首先在消防物资设备方面必须加大设计和投入，尽可能减少人员直接与火接触，同时还需大力发展先进的专用灭火无人机。

3.3 加大林区交通建设

木里县原始森林越是茂密的地方,居住村民也会越少。此次发生火灾点偏远，运输车辆无法直接快速到达火场，机具只能靠人力背上火场，没有任何成型的山路，到处都是杂草丛生，消防官兵只能在当地百姓的指引下，慢慢摸索进入火场。这样不但消耗他们大量的体力，还延误扑火的黄金时间，使火情不能得到有效控制。此次火灾也是因为凋落物质燃烧时间过久，产生了大量的一氧化碳。因此加大林区乡村公路建设势在必行，同时在森林中修筑可通往山顶的简易台阶、栈道，以及火灾频发区域山顶修建直升机起降平台等，为日常巡视和救火提供交通便利。

3.4 加强凋落物管理和监测

森林凋落物及其形成的腐殖质是森林土壤的重要组成部分，不仅能够涵养水源，减缓地表径流、维持土壤肥力、保持生物多样性[17]，同时还能为食用菌类松茸提供良好的生长环境，给当地百姓带来经济效益。木里地区森林凋落物大多数聚集在沟谷地带，常年累月经过分解、压实，中下层形成厚厚的腐殖层。一旦有火源引入腐殖层，将会缓慢侵燃，最终可能引发森林火灾。凋落物的侵燃具有很强的隐蔽性，没有明显的火焰特征和浓烟产生，不易被人们及时发现和察觉，而且燃烧持续时间比较长，可达几天甚至几个月[18]。因此加强凋落物的管理和监测势在必行，首先严禁任何人私自运移、堆存林下凋落物，如需使用必须经过相关林业部门的批准。其次加大先进红外探测技术研发力度，大力推广红外热像仪在森林凋落物中的监测应用。特别是雷击多发的3、10月份，更需加密监测。