鄂伦春自治旗城市火灾高发期的气象条件分析

杜金玲

摘 要 通过分析2012—2014年鄂伦春范围内发生的城市火灾次数及时间分布，发现在2014年4月出现了一个城市火灾突发的高峰期，进而深入分析当月及前期的气象条件，并与当地历年同期的最高气温、最高地温、湿度等气象条件进行对比，并利用指数曲线分布理论进行分析，发现2014年4月极特殊的气象条件是造成当地当月城市火灾呈爆发式增长的主要原因。

关键词 城市火灾；气象条件；地温；气温；湿度；重现期

中图分类号：P456.7 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.073

鄂伦春自治旗地处呼伦贝尔市东北部，地域范围内林业资源极其丰富，研究火灾发生的天气条件在预防城市火灾、森林火灾等方面具有重要的现实意义。城市火灾的发生情况异常复杂，起火原因的调查也非常困难，但除人为刑事纵火案外，天气状况是导致火灾发生的极为重要的因素之一。

1 2014年鄂伦春地区城市火灾时间分布规律

鄂伦春自治旗2012—2014年各月城市火灾发生次数的统计数据显示，2014年4月共发生火灾14次，占全年火灾次数的36%，与前后两个月相比是一个突发高峰，达到了平均每2 d发生一起火灾的高发频率。其中4月18日至26日更是达到了9 d发生9起火灾的高发频率。2014年4月与2013年同期相比，增加了13起火灾事故，同比增长1 200%，呈爆发式增长。由相关文献得知，在正常情况下，森林火灾、城市火灾的发生频率-损失、发生频率-时间间隔分布都呈幂律关系，而城市火灾的发生频率因复杂的人为因素、样本不够大等原因存在一定的扰动，虽然没有明显呈幂律关系分布，但根据人类生产活动规律，大体上应该是较稳定而不随时间变化。相关研究表明：中国北方地区城市火灾发生次数随着温度升高而减少，其规律与森林火灾相反，在冬季温度较低时火灾发生频率较高[1]。但分析鄂伦春地区城市火灾数据发现，2014年当地火灾发生规律与上述结论相反，冬季、春节期间火灾发生次数正常，但4月火灾事故次数却呈爆发式增长，在剔除人为纵火的火灾数据中，这种现象极为罕见。

2 气象条件

2.1 降水及标准化降水指数SPI

通过分析降水资料发现，鄂伦春地区2014年2月27日—5月4日共67 d时间内，当地降水仅0.8 mm，连续2个月以上无有效降水，干旱程度异常严重。2014年3月降水距平（1981—2010年）为-98.5%，4月为-96.7%。

从55年（1961—2015年）的4月标准化降水指数SPI序列获知，SPI值随时间围绕0值的上下波动幅度有增大的趋势，也就是说，发生旱涝的概率在逐年增加，这也与近年来极端天气多发有关。特别是2014年是近55年来SPI值唯一一次超过极旱阈值的年份。

2.2 气温

2014年3月平均温度-6.1 ℃，较历年（1961—2015年，下同）同期均值偏高3.0 ℃；月最高气温平均值3.4 ℃，较历年同期均值偏高4.0 ℃；月最低气温平均值-14.6 ℃，较历年同期均值偏高2.4 ℃。2014年4月平均气温6.7 ℃，为1961—2015年同期最高，较历年同期均值偏高4.5 ℃；月最高气温平均值16.3 ℃，较历年同期均值偏高6.6 ℃；月最低气温平均值-3.5 ℃，较历年同期均值偏高1.7 ℃。分析数据可以发现，2014年3月和4月气温特高，且月最高气温平均值、月最低气温平均值均高于历年。

2.3 地温与湿度

相关研究表明，当相对湿度低于50%时，物体上的静电不易释放，形成高电位，火灾发生的频率大大增加。

在实际工作中常采用简单的Tetens经验公式计算水面的饱和水汽压：

若转换成以10为底的指数形式，则是：

式中t是摄氏温度。也就是说，当单位体积空气中水汽含量固定不变时，温度越高则饱和水汽压越高，相对湿度就越低，越不利于物体释放静电。这也印证了如下结论：当地面温度高于40 ℃，空气中水汽含量达到

0.5 g·cm-3时，极易诱发静电火灾事故，是火灾的主要发生原因[2]。而2014年3—4月持续高温少雨，4月平均相对湿度为1961—2015年同期最低，仅为35%。

分析2014年4月逐日最高地面温度与1962—2015年（鄂伦春自治旗最高地面温度从1962年开始有观测资料）同期最高地面温度平均值可以看出，全月仅4月4日最高地面温度低于历史同期值，其余29 d最高地面温度都高于历史同期，且中旬、下旬绝大多时间都大幅超出历史同期值。这也是造成火灾多发的主要诱因之一。

3 重现期

3.1 气温极值与地温极值的重现期

皮尔逊Ⅲ型分布的密度函数为：

式中α、β、a0经适当换算，可以用3个统计参数x、Cv、Cs表示。

其中，x为所求序列的平均数；，其中R为序列的标准方差；，其中T为序列的不对称度，n为序列样本数。通过概率分析，可求出相应于指定频率（P%）的数值xp，其运算公式如下。

将日降水量等可能有极端值出现的气象要素利用皮尔逊Ⅲ型分布进行拟合，将极值可能出现概率在0.01附近的定义为百年一遇、0.02附近的定义为50年一遇、0.05附近的定义为20年一遇、0.1附近的定义为10年一遇、0.2附近的定义为5年一遇。

利用指数曲线分布理论计算不同重现期的最高气温月平均值与最高地面温度的月平均值，设计气候极值结果见表1。可以看出，2014年4月最高气温月平均值

（16.3 ℃）超越了百年一遇的水平，而最高地温的月平均值（34.2 ℃）甚至超越了150年一遇的水平。

2014年4月月平均相对湿度为当地有资料以來最低，根据前面的分析，这种百年一遇的高气温和高地温条件也正是造成相对湿度较低的重要原因之一。而这种温湿条件共同发挥作用导致物体上的静电不易释放，形成高电位，火灾发生的频率大大增加，极易诱发静电火灾事故，是火灾的主要发生原因。

4 讨论

气象条件与森林、草原火灾的关系目前已有多家机构、个人在深入研究，也取得了大量的成果，火险预警机制也较成熟，而城市火灾的起因多种多样，受气象条件的影响相对来说更为复杂，在相同的天气背景下，因为起火地点、起火方式、可燃物的不同，火势的发展也完全不同，处置方法也有很大的区别[3]。因为目前城市火灾的长期资料积累较少，获取难度较大，在这方面的研究，相对来说还比较少，定量化分析困难，仅有少数城市进行过尝试。在特定起火原因下，扑救的难度及损失的大小也和天气条件息息相关，深入研究此类问题，从而因地制宜、建立有效的城市火险预报、预警服务机制，不仅能够避免巨额的经济损失，更有可能避免发生人员伤亡等重大事故。而对特定区域，如危化品储存场所、易燃易爆场所、人员密集场所，进行火险预警，更是能够避免大量人员伤亡，避免发生灾难性事故。

5 结论

从上面数据分析可以看出。1）从2014年2月末开始，持续到5月初的干旱是火灾事故高发的主要诱因，期间长达67 d无有效降水，导致空气中水分含量极低，连续无降水日数更是分别达到了32 d和30 d。2）创有资料至2015年以来最高月平均气温的持续高温条件，导致地面温度、地面最高温度也远高于历史同期，是火灾事故高发的重要条件。3）城市火灾事故发生的原因复杂，正常情况下，人为因素为主要因素，气象条件为次要因素，但在长期少雨、干燥、高温的气象条件下，气象条件将变为城市火灾发生的主要因素与重要条件。在这种气象条件下，气温、湿度、地温，甚至日照等气象因素共同作用，导致环境长期处在高温、低湿的状态下，火灾事故极易呈大幅爆发式增长，而分析的2014年春鄂伦春地区的极端干旱天气诱发火灾事故爆发式增长的事例极具代表性。

参考文献：

[1] 宋卫国，王强，王健，等.葫芦岛市城市火灾分布的特点极其对城市火险分析的启示[J].科技导报，2005（8）：67.

[2] 赵慧颖，孟军，宋卫士，等.2004年红花尔基樟子松林重大火灾发生的气象条件[J].气象，2007（2）：107-111.

[3] 杨念东，施妮.咸宁市城区火灾发生热点热区分析[J].湖北科技学院学报，2014（1）：3-5.

（责任编辑：赵中正）