森林燃烧生物量和林火时空特征卫星遥感监测方法

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hong_77521
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森林火灾不仅损毁了大量的植被,改变了火后生态格局;同时森林火灾燃烧生物量的多少与碳排放密切相关。为了反映我国近14年来森林燃烧生物量消耗和森林火灾时空特征分布情况,本文选择全国陆地森林作为研究区,探讨利用长时间序列的卫星遥感数据产品,从定性和定量的角度对森林燃烧生物量和森林火灾时空特征进行了分析。采用覆盖我国陆地区域的2001-2014年MODIS火点产品数据集(MOD14A2)和火烧迹地数据集产品(MCD45A1),首先按森林类型分析MOD14A2数据产品中的火灾辐射率(fire radiative power,FRP)的幂律分布特性,并按森林类型构建基于幂律分布的燃烧生物量估测模型,采用对数形式的概率分布函数线性回归拟合方法求解幂参数m;通过选取每年10场左右的典型森林火灾建立回归方程,修正每年的火灾持续时间d,并以年为单位估算出我国不同森林类型因林火消耗掉的生物量;同时,利用林火排放物计算模型结合MCD45A1火烧迹地数据集,对估算的年森林燃烧生物量结果进行对比分析;其次,利用ArcMap10.0中的空间统计分析方法以及Excel统计软件分析MCD45A1火烧迹地数据,对我国森林火灾时空特征分布进行评价,并构建单一指标和综合指标分析我国森林火灾区域敏感性。本文主要的工作如下:(1)建立了基于幂律分布的森林燃烧生物量估测模型通过对14年间由MODIS生成的FRP数据分析,得到阔叶林、针叶林以及灌木林的FRP数据均呈现出幂律分布规律,分别构建了这三种森林类型因林火消耗的全国年森林生物总量估测模型,并对我国2001-2014年逐年的林火消耗森林生物总量进行了估算;在这14年中,林火导致全国阔叶林年消耗总生物量在0.94Tg-1.37Tg、针叶林在0.80Tg-1.92Tg、灌木林在0.37Tg-0.53Tg。通过与林火排放物计算模型估测结果对比分析发现,两种方法估测结果在某些年份差异显著,甚至林火排放物计算模型方法估测的某些年森林燃烧生物量值超过了本文研究方法估测14年间的总结果;同时,通过与国家统计局公布的森林火灾发生次数和森林过火面积对比分析,本文研究方法估测的结果和年际变化规律更符合我国森林火灾发生规律。(2)形成了全国森林火灾时空特征分布和区域敏感性遥感评价方法利用MCD45A1火烧迹地数据集结合其他统计数据,对我国2001-2014年森林火灾时空分布和区域敏感性的遥感评价方法进行了研究。首先,得到了我国近14年逐年的森林火烧迹地时空分布图和全国月森林火烧迹地面积统计图等专题分析结果。同时分析了我国近14年来季节性森林火灾的发生特点,即春秋季节火烧迹地面积占四季总面积的84%,而且秋季火烧迹地面积要比春季高出40%,说明春季森林火灾燃烧面积比秋季要小,也表明更要加强秋季的森林防火意识和管理力度。其次,构建三种单一指标和综合指标对全国森林火灾区域敏感性进行评价。构建的森林燃烧率、森林过火面积比率和森林过火面积变异系数等单一指标计算的结果具有显著差异;在单一指标评价结果的基础上,拟合方程求解各省(市)区综合指标值(CI)后,将31个CI值视为31个样本进行T检验,在99%的可靠性下得出CI平均值的置信区间为13.06-18.94。将综合指标值落入此区间的省(市)区视为森林火灾“中度”危害区,其中有10个省(市)区落入该区间;有11个省(市)区高于此区间被视为“低度”危害区;同样有10个省(市)区低于此区间被视为“高度”危害区。
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