內蒙古是我國草地資源非常豐富的地區(qū),也是草原火易發(fā)、多發(fā)地區(qū),年均草原火面積居全國之首。草原火是草原生態(tài)系統(tǒng)中不可避免的干擾因子,如果草原火失去控制形成災害就會造成嚴重的損失。草原火的燃燒和蔓延機理直接關系到草原火預測預警、草原火生態(tài)環(huán)境影響評價以及管理等政策的制定與實施。
《內蒙古草原火行為及其模擬研究》有以下幾個特點和發(fā)現。①以野外調查為基礎,獲取了內蒙古草原火多發(fā)的草甸草原和典型草原地區(qū)的70種主要草原可燃物。應用錐形量熱儀進行燃燒實驗,獲取可燃物的10個燃燒參數。通過統(tǒng)計方法中的聚類分析和主成分分析等方法對草地類型進行了可燃物燃燒難易程度低、中、高定級,為模型模擬提供參數支撐。②結合遙感與地面監(jiān)測數據,對內蒙古草原火以及可燃物量時空動態(tài)進行分析,結果顯示內蒙古草原火的年動態(tài)呈現波動下降趨勢。內蒙古草原火主要集中在春季,秋季的9月和10月也為草原火多發(fā)期?臻g分布上,內蒙古草原火主要分布在呼倫貝爾、錫林郭勒兩大草原以及阿爾山西部的草原地區(qū)。③通過大量野外調查與采樣,結合室內控制燃燒實驗,測定并計算了內蒙古草原火碳排放計量參數和單位質量可燃物的碳釋放量,分析了內蒙古草原火碳排放的時空分布格局及變化規(guī)律。碳排放量有稍稍下降的趨勢?臻g上,碳排放呈現出內蒙古東中部為高碳排放區(qū),向西部遞減為低排放區(qū),整體呈由東向西遞減的趨勢,邊境地區(qū)排放量尤為集中。④基于王正非原始模型,利用野外調查與室內實驗相結合的手段,輔以遙感技術將王正非火速模型進行了修正,重要針對可燃物配置格局系數和風速更正兩項指標進行了優(yōu)化和修正,使部分模型參數本地化。根據改進的王正非火速模型模擬值與衛(wèi)星遙感監(jiān)測結果對比進行分析,發(fā)現改進參數模型模擬結果精度具有一定可靠性。⑤基于改進后的王正非草原火蔓延模型,在模型中引入元胞自動機(CellularAutomaton,CA),利用地理信息系統(tǒng)技術構建草原火蔓延CA-王正非模型,實現了草原火場的動態(tài)模擬。此外,基于模型模擬的4個時段的過火面積和監(jiān)測的實際燃燒的過火面積的重疊部分占監(jiān)測的實際燃燒面積的87.49%。CA與GIS結合的模型具有一定的應用價值。
內蒙古是我國草地資源最豐富的地區(qū),也是草原火易發(fā)、多發(fā)地區(qū),年均草原火面積居全國之首。草原火是草原生態(tài)系統(tǒng)中不可避免的干擾因子,如果草原火失去控制形成災害就會造成嚴重的損失。草原火的燃燒和蔓延機理直接關系到草原火預測預警、草原火生態(tài)環(huán)境影響評價以及管理等政策的制定與實施。
《內蒙古草原火行為及其模擬研究》有以下幾個特點和發(fā)現。①以野外調查為基礎,獲取了內蒙古草原火多發(fā)的草甸草原和典型草原地區(qū)的70種主要草原可燃物。應用錐形量熱儀進行燃燒實驗,獲取可燃物的10個燃燒參數。通過統(tǒng)計方法中的聚類分析和主成分分析等方法對草地類型進行了可燃物燃燒難易程度低、中、高定級,為模型模擬提供參數支撐。②結合遙感與地面監(jiān)測數據,對內蒙古草原火以及可燃物量時空動態(tài)進行分析,結果顯示內蒙古草原火的年動態(tài)呈現波動下降趨勢。內蒙古草原火主要集中在春季,秋季的9月和10月也為草原火多發(fā)期?臻g分布上,內蒙古草原火主要分布在呼倫貝爾、錫林郭勒兩大草原以及阿爾山西部的草原地區(qū)。③通過大量野外調查與采樣,結合室內控制燃燒實驗,測定并計算了內蒙古草原火碳排放計量參數和單位質量可燃物的碳釋放量,分析了內蒙古草原火碳排放的時空分布格局及變化規(guī)律。碳排放量有稍稍下降的趨勢。空間上,碳排放呈現出內蒙古東中部為高碳排放區(qū),向西部遞減為低排放區(qū),整體呈由東向西遞減的趨勢,邊境地區(qū)排放量尤為集中。④基于王正非原始模型,利用野外調查與室內實驗相結合的手段,輔以遙感技術將王正非火速模型進行了修正,重要針對可燃物配置格局系數和風速更正兩項指標進行了優(yōu)化和修正,使部分模型參數本地化。根據改進的王正非火速模型模擬值與衛(wèi)星遙感監(jiān)測結果對比進行分析,發(fā)現改進參數模型模擬結果精度具有一定可靠性。⑤基于改進后的王正非草原火蔓延模型,在模型中引入元胞自動機(Cellular Automaton,CA),利用地理信息系統(tǒng)技術構建草原火蔓延CA-王正非模型,實現了草原火場的動態(tài)模擬。此外,基于模型模擬的4個時段的過火面積和監(jiān)測的實際燃燒的過火面積的重疊部分占監(jiān)測的實際燃燒面積的87.49%。CA與GIS結合的模型具有一定的應用價值。
本書可為相關行業(yè)科研、教學與生產單位的廣大讀者提供參考。由于作者水平有限,不足之處懇請讀者、同行及專家批評指正!
第一章 緒論
第一節(jié) 研究背景
第二節(jié) 國內外研究進展
一、可燃物燃燒特性研究
二、基于遙感的草原可燃物載量估算
三、草原火碳排放研究
四、草原火行為研究
第三節(jié) 研究意義和目的
一、研究意義
二、研究目的
第四節(jié) 研究內容
一、可燃物燃燒特性分析
二、內蒙古草原地上可燃物載量時空規(guī)律分析
三、內蒙古草原火碳排放估算及時空規(guī)律分析
四、草原火行為分析
五、基于CA的草原火蔓延模擬研究
第五節(jié) 研究方法、技術路線和創(chuàng)新點
一、研究方法
二、技術路線
三、創(chuàng)新點
第二章 研究區(qū)概況與數據處理
第一節(jié) 研究區(qū)概況
一、地理位置
二、地形地貌
三、土壤
四、水資源
五、草地類型
六、植物資源
七、光能
八、降水
九、風能
第二節(jié) 數據來源與簡介
一、土地覆被數據
二、歸一化植被指數數據
三、草原火點數據
四、Himawari-8衛(wèi)星數據
五、歷史統(tǒng)計資料
六、野外樣點采集
……
第三章 草原可燃物燃燒特性分析
第四章 可燃物量和草原火的時空特征
第五章 內蒙古草原火碳排放估算
第六章 草原火行為模型與分析
第七章 基于CA和GIS的草原火蔓延模擬研究
第八章 結論與展望
參考文獻