火災(zāi)系統(tǒng)時(shí)空分布規(guī)律及相關(guān)性分析.pdf

1、自人類有史以來，火災(zāi)就成為危害人類最持久、最劇烈的災(zāi)害之一，其影響和危害涉及到能源、資源與環(huán)境、人口與健康等重要領(lǐng)域。防治火災(zāi)、減少火災(zāi)損失已經(jīng)成為目前迫切需要解決的重大問題之一。 森林火災(zāi)是森林生態(tài)系統(tǒng)的一部分，涉及到人類活動(dòng)、植被、動(dòng)物、氣象、地理等多種因素，森林火災(zāi)與它們之間存在著復(fù)雜相互作用，使得火災(zāi)事件之間也產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)?；馂?zāi)防治中，對不同條件下的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測分析，需要考慮各種影響因素對火災(zāi)系統(tǒng)的定量影響，以及人類

2、活動(dòng)對森林火災(zāi)的發(fā)生所產(chǎn)生的作用。所以我們首先研究了火災(zāi)發(fā)生同各種影響因素之間的一元相關(guān)性。研究主要基于火災(zāi)發(fā)生原理法，分析各種氣象因素、人口因素等對森林火災(zāi)發(fā)生概率的影響，對其進(jìn)行定量化，特別是對人口密度對森林火災(zāi)的影響進(jìn)行了定量化。同時(shí)針對城市火災(zāi)系統(tǒng)，研究幾種典型氣象參數(shù)對火災(zāi)的影響規(guī)律。 1998年，Malamud等人將真實(shí)森林火災(zāi)數(shù)據(jù)與森林火災(zāi)模型的模擬結(jié)果進(jìn)行了對照，發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)系統(tǒng)具有自組織臨界性特征，隨后對森林火

3、災(zāi)系統(tǒng)自組織臨界性的研究工作逐步開展起來。但是還有一些問題尚待解決，比如：“森林火災(zāi)的自組織臨界性特征是不是具有普遍性？”、“不同國家或地區(qū)森林火災(zāi)系統(tǒng)的自組織臨界性特征有什么不同？”等。另外，當(dāng)前火災(zāi)系統(tǒng)自組織臨界性的研究集中于森林火災(zāi)系統(tǒng)，Song等人對中國城市火災(zāi)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)中國城市火災(zāi)具有自組織臨界性特征。那么，城市火災(zāi)系統(tǒng)的自組織臨界性特征是否也具有普遍性？因此，本文第二部分主要研究了火災(zāi)系統(tǒng)的空間尺寸分布規(guī)律。這里所

4、說的空間分布，對于森林火災(zāi)而言是指火災(zāi)的強(qiáng)度大小即面積，對于城市火災(zāi)而言，則以火災(zāi)損失來表示。這部分首先研究了日本森林火災(zāi)空間尺寸分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)日本的森林火災(zāi)“頻率—面積”分布滿足冪律關(guān)系，這與美國、中國等國的森林火災(zāi)具有類似的性質(zhì)。自組織臨界性的一個(gè)重要表現(xiàn)是穩(wěn)定的“頻率—尺度”冪律關(guān)系，本文進(jìn)一步對不同時(shí)期、不同地區(qū)的森林火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，結(jié)果驗(yàn)證了“頻率—面積”的冪律關(guān)系具有穩(wěn)定性和尺度不變性。接著對日本的城市火災(zāi)及中國部分城

5、市的城市火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)其“頻率—損失”分布具有兩段冪律關(guān)系，并且這種冪律關(guān)系也具有穩(wěn)定性和尺度不變性。因此，城市火災(zāi)系統(tǒng)同樣具有自組織臨界性特征。 另外，一個(gè)系統(tǒng)除了具有空間分布特征，還有時(shí)間分布特征。那么森林火災(zāi)系統(tǒng)的時(shí)間分布規(guī)律是什么樣的？城市火災(zāi)系統(tǒng)的時(shí)間分布又會(huì)有什么樣的表現(xiàn)形式？不同規(guī)模火災(zāi)的時(shí)間分布是否相同？因此，針對這些問題，在本文第三部分，我們利用變異系數(shù)、“頻率—時(shí)間間隔”、火災(zāi)時(shí)間序列的Allan