本项目属于社会发展领域下社会事业范畴,防灾减灾关键技术研究与集成推广应用示范科学技术领域,同时也涉及灾害防控预警理论及以遥感、GIS及计算机通讯技术为核心的信息科学领域。我国是一个多森林火灾的国家,随着全球气候变暖,近年来我国特大和重大森林火灾的发生也呈上升趋势。预防控制森林火灾是人与自然灾害面对面的激烈抗争,具有极高的危险性,1950-2018年平均每年受伤人员950人,死亡近100人。特别是2019和2020年四川连续发生重大扑火人员伤亡事故,由于爆燃火和飞火,造成消防队员32人和19人死亡,引起国内外的广泛关注。我国约有5500个各级森林消防指挥机构,消防队员约65万人,本项目主要针对山地森林火灾中的爆燃火和飞火极端火现象发生机制进行研究,提出森林消防员危险环境下的预警和避险技术并实际应用。
2001-2020年期间,中国林科院森林生态环境与保护研究所组织国内大学、研究院所优势团队,历经近20年,依托国家973课题、“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”研究课题,针对森林火灾领域最紧迫的关键技术问题进行研究,形成实用技术。围绕爆燃火和飞火发生机制—预警—避险科学问题,通过对东北、西南和南方林区的火发生因子、可燃物和火源等调查,分析爆燃火和飞火发生规律及预警主导要素。完成了各预警因子的空间定量化建模,实现了森林火灾预警因子的空间模拟与表达。完成了基于各测报变量的单因子火险预警模型,综合各火险因子构建火发生综合预警模型,建立了极端火预警模型和危险等级的分级标准。实现了火灾数据快速采集、传递和集成,火情的标绘、极端火环境信息查询、极端火发展预警、极端态势预警发布和消防队员避险疏散技术等。开发了目前国内收录火灾信息最多、判定指标最全的森林火灾中极端火预警技术软件,具有较好的创新性。
项目应用推广及效益情况。(1)爆燃火和飞火发生机制—预警—避险技术系统可指导基层单位开展科学的火灾巡护、监测和预防,从而为极端森林火有效预警提供决策参考。研究结合森林消防工作的实际需要,以快速高效预防预警森林极端火为目标,开发研制了具有自主知识产权的森林火灾预警技术系统。将森林极端火发生机制、动态蔓延、危险性、避险防范和森林火环境参数模拟等功能集于一身,具备极端火发生蔓延和扩展危险性预警等,实现了对极端火发生多参数的预警科学决策。是我国目前功能最全、应用最多的极端火预警及避险技术,国内有关爆燃火和飞火预警与避险防范技术最详尽的研究。
(2)通过对极端森林火危险性机制和预警技术等研究工作的深入,综合考虑了火燃烧、地形、植被和气象要素的变化,解决了极端森林火预警技术中指标体系建立、模型构建和危险性预警等一系列配套技术问题。出版了与森林火灾预警技术相关的系列专著《森林火灾监测预警和扑救指挥数字化技术》、《气候变化背景下中国林火响应特征及趋势》、《森林火灾扑救安全学》、等专著和教材7部,具有较好的实践应用价值;发表论文39篇,其中SCI收录10篇,EI收录2篇。
(3) “山地森林火灾中的极端火发生机制、预警及避险技术”达到了实用化水平,就目前极端火的预警避险手段而言是较好技术选择。获授权专利20项(国家发明专利9项,国际专利1项,实用新型专利10项),获软件著作权20项,制订林业行业标准6项,通过现场示范、技术培训、印发技术资料等方式,成果已在四川、云南、黑龙江、内蒙古等的10多个市、县推广应用,效益显著。特别是对四川全省的地市州县森林草原防灭火指挥人员进行了培训,具有很好的推广应用价值和经济社会效益。