云南松树冠火发生的关键机制研究

Crown fire which can cause huge damage to forest and hard to control is difficult and important for forest fire research. The study takes Pinus yunnanensis forest typically distributed in southwest China as the research object, aims to establish an index model for fuel vertical continuity to evaluate the forest fuel vertical continuity by studying distribution of different layers of fuel loading for ladder fuel in crown canopy, shrubs, grass and litter. Through simulation and fire experiments on the combustible state of different structures, the study also research the effects and laws of surface combustible structure on fire behavior to determine the threshold of surface fire intensity which caused the fire to spread upward. By simulating the different state of vertical distribution of latter fuel and fuel loading and carrying out the fire experiment on latter fuel under different degrees of surface fire intensity, the research measure the fire spread, intensity and distribution of temperature field, and analyze influence of vertical distribution of ladder fuel on flame propagation, to determine the lowest threshold for fuel loading and vertical continuity causing crown fire occurrence, thus investigate the key mechanism of crown fire occurrence in Pinus yunnanensis forest, which can lay a theoretical and technical foundation for model building and control system for crown fire occurrence. The study is of great significance to prevent or reduce the occurrence of crown fire, and greatly reduce loss caused by forest fire and ensure forest health.

树冠火给森林造成的损失巨大并很难控制，是林火研究的难点和重点。本研究以我国西南林区特有的云南松林为研究对象，通过研究森林地表枯枝落叶层、草本层、灌木层和树冠层梯状可燃物的种类、负荷量的分布规律，建立可燃物垂直连续性指数模型，对森林可燃物垂直分布连续性进行评估；对不同结构可燃物状态进行模拟和火烧实验，研究地表可燃物结构对火行为的影响，确定引发火向上传播的地表火强度阈值；模拟梯状可燃物不同的垂直分布状态和负荷量，进行不同地表火强度的梯度可燃物火烧实验，测定火焰沿梯状可燃物的传播状态、强度特征和温度场分布，分析梯状可燃物垂直分布对火焰传播的影响，确定引发树冠火的最低梯状可燃物负荷量阈值和可燃可燃物连续性阈值，探讨云南松树冠火发生的关键机制，为建立云南松树冠火发生模型和树冠火的控制机制奠定理论和技术基础。本研究对防范或减少树冠火发生，大幅度降低森林火灾损失，保障森林健康，具有极其重要的意义。

树冠火给森林造成的损失巨大并很难控制，是林火研究的难点和重点。本研究以我国西南林区特有的云南松林为研究对象，通过对不同林龄组云南松林地表枯枝落叶层、草本层、灌木层和树冠层梯状可燃物的种类、负荷量的调查，研究云南松林可燃物空间上的垂直分布特征，建立可燃物垂直连续性模型，对可燃物垂直连续性进行定量评价；基于云南松林可燃物负荷量的分布，模拟了不同坡度和不同可燃物湿度条件下的云南松地表火的蔓延速度、火强度、火焰高度，并对不同燃烧条件下（轻度、中度、重度）云南松林地表火转化为树冠火的风险进行了模拟，确定了不同燃烧条件下云南松地表火转化为树冠火的临界地表火强度，为云南松树冠火的发生风险评估提供关键参数依据，为云南松林树冠火的防控提供理论基础。研究成果对于防范或减少树冠火发生，大幅度降低森林火灾损失，保障森林健康，具有极其重要的意义。研究结果如下：.（1）云南松幼龄林和中龄林的树冠可燃物的分布较连续，树冠下沿可燃物与地表灌草可燃物形成梯状，可燃物垂直连续性较强；而云南松近成熟林和成熟林的树冠可燃物的分布较不连续，树冠下沿可燃物与地表灌草可燃物形成断层，可燃物垂直连续性较弱。.（2）在低湿度条件下，坡度对于火的蔓延速度的影响尤为明显；在不同的可燃物湿度和坡度条件下，云南松幼龄林蔓延速度、火强度、火焰高度均较大，蔓延速度最大时接近9m/min，火强度达到1200kw/m，火焰高度达到2m；在高湿度下，云南松成熟林和过成熟林的火焰高度低于0.6m，地表火强度较弱，火险较低，对林分威胁较小。.（3）低燃烧条件下，云南松林不易形成树冠火；中度燃烧条件下，云南松幼龄林和中龄林地表火容易转化为树冠火，成熟林和过成熟林不易形成树冠火；高燃烧条件下，云南松地表火易转化为树冠火。.