内蒙古自治区野火时空格局研究

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野火在全球范围内广泛发生,野火的分布呈现出复杂多样的格局,当火灾不受控制地或者异常频繁地发生时,则会对生态及人类社会生活产生威胁。同时,野火时空格局研究是发现其驱动因素的基础性工作,为森林草原火生态的研究、森林草原火灾风险评估及火灾精准预报等方面提供依据。本文主要目的是探测内蒙古自治区2001年至2018年野火火点在时间和空间上表现为相互独立还是存在交互作用,同时在跨时空视角下分析野火形成的聚类特征如何,并进一步探究这种高密度聚集野火的气象驱动条件,和野火高发季节。文中主要应用Ripley’s K函数、核密度估计等时空点模式分析方法探索空间上聚集的火点在时间上是否同样聚集,在不同的时空尺度下这种相互作用的表现如何,利用时空中的连续密度表面对野火的热点区域进行刻画。借助时空排列扫描统计方法和简单相关分析的方法,精确探测聚类的位置与持续时间,分析不同聚类间野火发生时间规律的关联程度。评估聚类形成的时间空间范围内相应的气象状况,同时根据聚类结果给出野火频发季节的范围。具体结果如下:(1)野火发生具有周期性变化,内蒙古全域内,每间隔4-5年,出现一次高峰。2001年至2018年间,2003年和2008年的森林草原火灾异常频繁,2014年、2015年和2018年火灾次数同样明显高于平均值。不同生态区内,野火发生仍具有周期性,但间隔时间略有不同,湿润区和半干旱区野火发生出现峰值的周期在2-3年,半湿润区和干旱区野火发生出现峰值的周期在4-5年。湿润区2003年野火极度易发,半湿润区2008年野火次数异常偏高,而半干旱区和干旱区野火分别在2014年和2017明显大规模高发。野火发生还具有月际变化,3月和9月是整个研究区野火高发的月份。不同生态区内,湿润区和半湿润区野火在3月的集中程度远高于9月,而半干旱区3月和9月野火频发情况接近,干旱区野火更多集中在4月和9月。按干湿地区来看,野火的空间分布数量情况是:半湿润区>湿润区>半干旱区>干旱区。(2)野火的时空分布在各生态区内均呈现出明显的聚集模式,即空间上相近的火点时间上也十分接近。其中,半湿润区的聚集程度最高。不同时空尺度下,火点聚集程度随空间范围增大而加强,随时间范围增大先增强而后减弱。湿润区和半干旱区野火在一年内聚集最明显,而半湿润区在持续两年内聚集度最高。(3)探测到的野火高密度区域,大多位于湿润区、半湿润区和半干旱区的两两交界处,且在不同时间野火聚集在不同位置。精确检测的年际野火聚类的形成时间与空间位置显示,野火在区域内的转移路径为,自2001年至2018年,由大兴安岭北段向南移动,至大兴安岭南段又再转移回北部。根据这些聚类间的相关性,发现它们在大兴安岭东西麓形成两类野火高发区,区域内野火发生的时间变化规律保持一致。检测到的月际野火聚类揭示了3月野火频发于大兴安岭北段的东侧,5-6月野火易发于内蒙古最北端,9-10月野火频发于大兴安岭南段,另外,大兴安岭西侧检测到唯一一处8月份聚集的夏季野火聚类。(4)基于时空排列扫描统计方法对聚类位置及时空范围的有效探测,对各生态区野火高发季节进行了识别,结果显示:湿润区野火季节为3月1日至6月2日,以及8月29日至9月26日;半湿润区野火季节是3月1日至3月31日、4月25日至5月31日,以及8月27日至10月15日,半干旱区野火季节2月28日至4月13日,5月3日至6月1日,以及6月20日至9月12日。(5)野火异常频发的气象条件分析结果表明,野火聚类的形成时间与空间范围内,气象特征表现为异常的高温和异常低的相对湿度。气温异常最高达10℃,最大相对湿度异常低于多年平均值15%。综上所述,可得出结论,野火的时空分布呈现显著的聚集模式,不同尺度下存在明显的时空交互作用。野火在不同时间的高度聚集出现在不同位置,但多数分布于湿润区、半湿润与半干旱区两两交界处。时空排列扫描精确探测到的聚类多数持续一年到两年的时间,随时间的空间转移体现为,2001年至2018年间自大兴安岭北部向南转移,至大兴安岭南部又逐渐回归北部。本文探测并发现了由高温和低相对湿度驱动的局部野火热点,同时,基于聚类结果识别了各生态区的野火季节。
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