神秘地下火之谜为何夏季雷击火极易形成森林地下火？

　　

　　雷击火是由雷暴形成的“连续电流”接触地面具备燃烧条件的可燃物而引发的森林草原火灾。干旱、干雷暴、地表枯死可燃物和地下可燃物丰富等是有利于雷击火发生的火环境条件。大兴安岭是我国雷击火集中分布区，呼中林业局是雷击火发生最多的林业局之一。雷击火主要发生在夏季的6-8月，其中6月是雷击火发生最多的月份。

　　地下火是森林草原火灾类型的一种，根据燃烧可燃物的不同，分为两类：在腐殖质中燃烧的火称为腐殖质地下火，也称浅层地下火；在泥炭层中燃烧的火称为泥炭地下火，也称深层地下火。地下火作为森林中一种难以控制的燃烧现象其形成机理极为复杂，丰富的近土壤层和地下可燃物是森林地下火发生的物质条件，特殊气象条件会有助于森林地下火的发生，特别是遇到降水少、长期干旱、温度增加、湿度降低、可燃物干燥的情况就很容易引起地下火（图1）。

　　

　　图1 森林草原地下火示意图

　　国家林草局“森林雷击火防控应急科技项目”研究团队对黑龙江省森林地下火调查结果表明，针叶林和针阔混交林中浅层地下火发生的概率大，而一般在针阔混交林和草甸中发生深层地下火概率大。森林地下火蔓延缓慢，浅层地下火蔓延速度约1.5-3 米/小时，在草甸中减为1-3 米/小时；深层地下火的蔓延速度小于1.2米/小时，在草甸中的蔓延速度小于0.05米/小时。由于地下火在地表下可燃物中蔓延，且蔓延速度非常缓慢，导致燃烧彻底，对林木的根部危害极其严重，不仅蔓延区域林木全部死亡，且导致土壤环境和生态系统受损严重，很难恢复。

　　历史火灾分析表明，夏季雷击火很容易引发地下火。如2022年6月15日，黑龙江大兴安岭阿木尔林业局雷击火就引发了地下火（图2-3）。“森林雷击火防控应急科技项目”研究团队从气象因子年度变化规律和植物物候特征的角度解析夏季雷击火易引发地下火的原因。

　　

　　图2 雷击火引发地下火燃烧（冒烟位置）

　　

　　图3 地下火蔓延区域的灰烬残留物（灰白色）

　　数据分析表明4-5月是大兴安岭的春季，气温逐步回升（表1），平均4.6℃；平均空气相对湿度55.5%，全年最低；降水量61.1毫米，占全年降水量的12.5%；风速2.35米/秒，全年最大。春季地表积雪逐步消失，冻土缓慢融化，植被根系从深层土壤中吸收水分，地上植被含水率增加，出现萌芽，最后进入旺盛生长阶段。

　　从植被从土壤层中吸收水分到进入旺盛生长期是一个非常缓慢的过程，其中要经历很长一段地面无积雪，植被无萌芽的阶段，且此阶段降水少、风速大，会导致地表枯落可燃物非常干燥，易被引燃，因此大兴安岭春季火灾以地表火为主，蔓延速度快，火快速掠过地表，燃烧不彻底，较少引燃深层次的腐殖质和泥炭层，对土壤中的根系伤害小。

　　研究表明6-8月是大兴安岭的夏季季节，这段时间气温达到全年最高，平均15.9℃；空气相对湿度全年最高，平均79%；降水量316毫米，占全年降水量的65%；风速1.53米/秒，与全年平均风速基本一致。夏季是植被生长季节，枝叶繁茂，活植被含水率高；相较于春季，林内空气湿度大，枯落可燃物含水率高，一旦发生火灾，火蔓延会很缓慢，燃烧彻底，且会向更深层次的腐殖质和泥炭层蔓延，引发地下火。

　　雷击火发生时的特殊火环境，如降水少、长期干旱、腐殖质层和泥炭层深厚且含水率低等，也都为雷击火引发地下火创造了有利条件。夏季的3个月中，6月降水最少，空气相对湿度最低，大兴安岭常年冻土表层融化，露出地表下干燥的腐殖质层，因此夏季雷击火发生概率最大，引发地下火的概率也最大。

　　地下火在地表下的腐殖质层或泥炭层里燃烧，速度慢，持续时间长，一般很难发现明火，特别是在晚间温度低、湿度大时，火行为隐蔽性更大。在上午10时到傍晚之前可出现明火和烟，但都不如树冠火和地表火明显。火的燃烧方向也不易确定，火场的边缘也很难判断清楚，导致火灾扑救非常困难。由于夏季地下火成洞穴状隐藏分布，容易造成扑火人员四肢受伤安全事故，应引起高度重视。需加强雷击火引发地下火和地下火发展为地表火的机理研究，制定合理高效的夏季森林火灾防控措施。

　　作者丨赵凤君 王明玉 司莉青 李伟克

　　单位丨中国林科院森林生态环境与自然保护研究所

　　【来源：蒙阴县防火办】

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