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中国式防火

作者:袁越

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自1987年大兴安岭特大森林火灾之后,中国再也没有发生过接近这种级别的森林火灾了,这是为什么呢?

中国式防火

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2021年11月3日,内蒙古呼伦贝尔市新巴尔虎草原诺门罕布日德嘎查附近,森林消防指战员在一线重点火险区铺设防火隔离带(视觉中国 供图)

1987年5月6日,大兴安岭发生了一场震惊世界的特大森林火灾。这场大火持续了28天,烧毁了数百万公顷的珍贵的原始森林。事后统计,一共有211人在这场大火中丧生,受灾居民超过1万户,导致5万余人无家可归,直接经济损失高达5亿元,间接经济损失很可能高达70亿元。要知道,这可是1987年的人民币,有研究认为1980年代的一元钱相当于现在的255元。

这场大火不但是新中国成立以来规模最大的一场森林火灾,也是20世纪全球规模最大的一场山火。随着气候变化的加剧,全球范围内的自然火灾无论是数量还是规模都在成倍增加。21世纪以来,美洲和大洋洲相继爆发了数场大规模山火,打破了大兴安岭森林火灾过火面积的世界纪录。但中国却再也没有发生过如此大规模的森林火灾了,这是如何做到的?

为了解答这个问题,我采访了内蒙古农业大学林学院消防工程专业的周梅教授。她是全国森林草原防火标准化技术委员会委员,也是雷击火防控领域的国内知名专家。

内蒙古农业大学林学院消防工程专业教授周梅(受访者 供图)

三联生活周刊:中国自1987年大兴安岭特大森林火灾之后再也没有发生过类似级别的森林火灾了,但小规模的森林火灾仍然时有发生,请您简单介绍一下中国近年来的森林火灾情况。

周梅:中国这些年来确实发生过一些小规模的森林草原火灾,总体来说是北方的火灾次数少,但面积大,南方次数多,但面积相对较小。比如我熟悉的内蒙古大兴安岭地区2024年就发生了几十起森林火灾,额尔古纳河以及黑龙江靠近俄罗斯那边整个7月几乎一直在烧。当时正值呼伦贝尔旅游季,结果满天都是浓烟,影响范围很广。

全国范围内,2024年比较有名的火灾是2月份发生的贵州山火和3月份发生在四川雅江的山火。前几年四川还发生过两起比较大的山火,一次是2019年,导致27名森林消防员和4名地方扑火人员不幸牺牲。另一次是2020年,导致18名地方扑火人员和1名向导不幸牺牲。

但总的来说,因为中国政府一直非常重视森林防火,为此投入了大量人力物力,效果十分显著,所以中国自大兴安岭特大火灾之后便再也没有发生过类似级别的重大森林火灾了。

三联生活周刊:能否请您详细介绍一下这些年来中国在预警、扑救和预防这三方面都做出了哪些成绩?积累了哪些经验教训?

周梅:先从预警说起吧。1987年大兴安岭大火之后我们国家曾经派人去北美学习火灾预警技术,但并不是太成功,因为国情不同。比如加拿大森林火险等级系统(Canadian Forest Fire Danger Rating System,CFFDRS)是当前世界上发展最完善、应用最广泛的系统之一,也是世界上唯一能适应从区域到全球任何尺度的系统。其中,加拿大森林火险气候指数(Fire Weather Index,FWI)系统是CFFDRS的重要组成部分,这个FWI指数是以时滞-平衡含水率理论为基础,它通过天气条件的变化计算可燃物含水率的变化,然后根据不同位置或大小的可燃物含水率划分森林潜在火险等级。但是,这套系统的原始数据源自林区,而我们国家的防火气象站大都建在林场,周围多半有空地,所以我们测出来的气温、风力和风向等参数和FWI系统的参数有差别,不能完全照搬他们的经验。

我们国家最有效的预警办法就是靠前驻防,也就是事先把扑火队伍安排到最有可能着火的区域去。实践证明,这套人防体系还是很有效的。比如内蒙古的防火期是每年的3月15日到6月15日,大兴安岭北部原始森林一般是每年的6月15日到8月初更容易发生雷击火。如果你在防火期去林区走走的话,你会发现几乎每隔一公里就有1~2个装满水的大矿泉水瓶,而且你会经常看到很多地面巡护人员骑着摩托车或者开着汽车在巡逻,甚至还有骑马的,森林里的河道上还会有巡逻艇,天空上还有飞机在来回巡航。我们的口号是“打早、打小、打了”,尽量做到“早发现、早报告、早上人”,在森林火灾刚发生的时候就将其扑灭。

因为这个原因,我们国家的大部分森林火灾都在起火24小时之内被扑灭了。事实上,国内林区的一个很重要的考核指标就是24小时扑救率,其目的就是尽量保证林火不过夜。

三联生活周刊:国际上有很多国家是用卫星在做林火预警,请问中国有没有这么做呢?

周梅:中国应急管理部、国家林业和草原局都有防火信息中心,它们全都用上了基于北斗卫星系统的火灾卫星监测系统,这方面我们不比国际水平差。一旦某个卫星系统发现火情,当地林业局立刻就会派人去现场查看,因为卫星存在误报的情况,比如有些太阳能电池板会被卫星误以为是火点。

另外,我们国家的通信卫星也发展起来了。以前森林消防人员大都用超短波对讲机相互联系,但这种对讲机信息量小,传不了图片。如今我们已经有了一种单兵式卫星接收装置,一个人就可以背着它进入林区,迅速在火场附近形成一个半径500米范围的4G信号区,这样火场的扑火人员就可以通过手机随时把现场图片和视频传给后方的指挥部,方便后者进行远程调度。现在这个卫星接收器已经能够挂在无人机上了,随时可以为边远地区的火场提供通信保障。

2023年8月29日,神农架国家公园阴峪河管护中心的工作人员正在进行野外巡护工作,针对火灾预警,目前我国的人防体系还是很有效的(薛婷 摄/ 视觉中国 供图)

三联生活周刊:森林火灾的预警工作能否用直升机来完成?

周梅:完全可以。事实上我们国家的远程森林火灾监测系统在无人机和卫星监控之间还有一个中间系统,那就是航空护林站。比如内蒙古就有多个航空护林站,每天都有定时的航线巡护,多半用的是直升机。直升机飞得高,可以帮助后方的指挥中心全面了解火情。不过直升机也有局限性,因为太阳落山之后就不能飞了,有时会耽误事儿。比如2018年内蒙古的汗马国家级自然保护区着过一次大火,直升机当天下午就发现了,但因为太阳马上就要落山,直升机只能返航,等到第二天再去侦查的时候大火已经不可控了。

另一方面,飞机可以承担运输任务。比如我们的森林消防队在用的米-26直升机,机舱里能装4辆越野车,以及150名士兵。一旦出现山火火情,如果交通不便的话都会先用直升机把快速扑火队送到火场附近进行扑救。

当然了,直升机最大作用还是灭火,如今中国林区用于航空护林的飞机种类很多,直升机的洒水、吊桶灭火,固定翼飞机的腹式水箱灭火都在使用。

三联生活周刊:我看到一些发达国家的消防部门已经用上了化学阻燃剂,我国目前的情况是怎样的?

周梅:目前国内灭火主要还是通过以水灭火的方式,因为一些人担心化学阻燃剂会对森林生态造成长期的不良影响。我个人原来也是反对使用化学灭火剂的,不过后来我们通过研究发现,如果针对的是面积不大的火头,或者处于早期的小火,采用化学阻燃剂来灭火还是很有效的。我们雷击火与边境火防控技术国家创新联盟于2024年的9月在内蒙古大兴安岭北部原始林区的联合攻关中心进行过人工点火的化学阻燃剂灭火测试,正在对其生态影响进行研究。未来国家可能会推出一个化学阻燃剂的使用规程,我们已经做好准备了。

三联生活周刊:我看到很多国家已经采用无人机来灭火了,中国的无人机技术世界领先,不知道有没有利用这项技术来灭火?

周梅:据我所知,黑龙江大兴安岭一带的林业局已经用上了工业级的六旋翼无人机,但每个林业局大概只能分到1~2台,面对重大或者特大森林火灾时可能还起不到太大作用。不过我认为无人机机群可以承担小火的扑救工作,比如八旋翼无人机一次可以装25公斤水,试验表明它们可以精准地把水投放在火点上,未来可能会派上用场。

我们通过测试还发现六旋翼无人机的火场物资保障能力很强,比如某次试验时专业扑火队员背负15公斤重的风力灭火机,在当地高差很大和经常无路可走的情况下,大约走了6小时才走到火点,而六旋翼无人机只用了15分钟即把风力灭火机送到了。

除此之外,大家熟悉的大疆小型无人机因为体积太小,受火点上空气流的影响太大,飞行姿态不够稳定,容易炸机,所以没法用来灭火。另外,大疆无人机的红外热成像能力很强,可以用它来进行雷击之后的侦查和定期巡护。

三联生活周刊:最后我们来说一说预防的情况吧,国外很多原始森林都事先开辟出了防火隔离带,中国在这方面是怎么做的?

周梅:我们国家非常重视森林火灾的预防,我们的口号是“防火重于泰山”。隔离带当然能防止森林火灾的扩散,但目前大兴安岭原始林区内的防火隔离带非常少,主要原因在于这片林区的道路很少。国外的隔离带大都是在修路的时候顺便开辟出来的,我们连路都还没修,隔离带自然也就修不成了。另一个原因在于中国的原始森林本来就比较少,我们不愿意为了防火而去砍伐珍贵的林木。

话虽如此,我们国家专门拨款在边境地区修了一批防火隔离带。比如内蒙古大约有4200公里长的边境线,其中有2400公里存在火灾隐患,所以中国政府拨出专款,用推土机在中蒙边境推出了一条100~500米宽的防火隔离带,防止春天的时候大火借着风势从蒙古以及俄罗斯那边烧过来。

另外,我们在灭火的时候还是会用到隔离带的。比如2024年8月内蒙古大兴安岭的阿龙山发生火灾,因为当地主要是偃松林,油脂含量高,火烧得特别旺,消防员根本就进不去。再加上当地地处中国唯一的寒温带,地表腐殖质层特别厚,很容易形成地下阴燃火,于是我们采用了围而不打的策略,即用推土机推出了一条8米宽的隔离带,顺便把整个腐殖质层全都挖出来了,成功地控制住了火情。

航拍大兴安岭原始森林(摄于2013年)(视觉中国 供图)

三联生活周刊:森林里的枯枝落叶和腐殖质层非常容易被闪电引燃,请问中国在预防雷击火这方面有什么好的办法吗?

周梅:雷击火确实是导致森林火灾的主要原因,由于树木的导电性能差,被电击中时,对从它们“身体”流过的电流产生很大的阻力,这个阻力会让树的温度迅速升高。高温会让树体中的水分变成蒸汽,水蒸气迅速膨胀,瞬时积聚的热量无法迅速释放,温度急剧升高,达到燃点后树木释放可燃气体,开始燃烧。有时,当热量积累到一定程度之后就会在树皮上的某一点炸裂开来,把火星溅到地面,点燃堆积在地表的杂草和枯枝烂叶,以及土壤表层的腐殖质层。这种火星很像烟头,往往需要慢慢地怄上一段时间才能着火,所以当一个地区发生了光打雷不下雨的干雷暴之后,我们就会要求该地区的巡护员持续监测,防止出现火点。

三联生活周刊:有没有办法通过监测雷暴来预防山火呢?

周梅:有的。中国林业科学研究院的舒立福老师申请到了国家主持的揭榜挂帅项目,专门负责进行雷击火的研究。他的课题组和中国科学院合作,利用三维卫星监控系统监控中国的雷电情况,预测可能出现雷击火的区域,以便地面人员加强实地监测。

我自己的团队也在做雷击火的研究。我和学生们调出了北部原始林区最近这20多年的火点记录,再和这块地区现有的瞭望塔作对比,发现瞭望塔周边地区的火灾数量明显少于没有瞭望塔的地区。这种瞭望塔原本是为护林员准备的,上面全都装有避雷针,所以我们猜测这些避雷针可以减少周围的树木被雷火击中的概率。于是我们研制了一种不需要上人的避雷塔,每座塔安装一台低成本的雷电拦截器,可以自动向45米高的空中释放弱电,以此来把雷电吸引过来并导入地下,通过这个方法来降低雷击火的出现概率。根据我们的计算,只需在方圆9~14公里的范围内修建一座避雷塔,每座塔的成本不到25万元,就有可能减少80%的雷击火。如果这个目标真能实现的话,将是世界级的成果。最近,北部原始林区森林管护局的领导交流时提示,这里到处都是高大的树木,到处都是塔,可以直接修整一下再安装雷电拦截器、红外及可见光监控设备,以及气象监测模块,形成雷电拦截监测系统,这可能是又一项创新。

三联生活周刊:不少国家已经改变了它们的防火策略,用计划火烧来清除林下可燃物,以此来减少火灾的发生频率和强度,请问中国有没有开始这么做?

周梅:有学者很早就通过对火疤(历史上的大火在树干上留下的疤痕)的研究证明,大兴安岭林区的森林大火有一个大约37年的轮回期。也就是说,森林火灾是一种自然现象,即使没有人类存在也会每隔30多年在同一林区着一次火。研究表明,森林小火一方面可以定期清除当地的病虫害,另一方面还可以通过烧除落叶而帮助种子落地,完成树木的更新,所以林火作为一种生态因子来说是有它的益处的。

2020年5月30日,内蒙古大兴安岭,吉文林业局吉西林场火场扑救现场(视觉中国 供图)

因此,大兴安岭林区很早就开始实施计划火烧了,与此相关的《东北、内蒙古林区营林用火技术规程》也已发布。但早年的计划火烧经常发生跑火事件,也就是失控,所以我个人比较反对在大兴安岭地区实行计划火烧,再加上那里是中国唯一的高纬度多年冻土带,火烧有可能会将冻土融化,释放出大量二氧化碳,加剧气候变化。我正在安排学生测量计划火烧引起的二氧化碳排放,看看到底有多大影响。当然了,如果是在其他地区实施的低强度计划火烧,对冻土没影响,那还是可以的。

三联生活周刊:中国于1998年开始实施的天然林资源保护工程有没有可能增加森林火灾的危险?

周梅:天然林资源保护工程实施后,森林资源取得了显著增长。然而,随着森林资源的增加,林内可燃物的积累速度也在加快。特别是天然次生的中幼龄林,其林下枯枝落叶、灌木和杂草等易燃可燃物载量大,很多林分的易燃可燃物载量已远高于国际公认可能发生重特大火灾的30吨/公顷的临界值。这些可燃物的积累,使得森林整体燃烧性升高,增加了火灾发生的风险。但1998年开始实施天然林资源保护工程后,原来的伐木工改行成了护林员,他们会定期把林子里的枝丫清除出来,这就相当于用人力清除林内可燃物。事实上,中国南方的老百姓一直有上山砍柴的习惯,这个做法间接地减少了山里的可燃物数量。可惜现在时代变了,愿意进山捡柴火的人越来越少了,这很可能就是南方火灾较多的原因之一。

三联生活周刊:中国还实施了退耕还林政策,并培养了很多人工林幼林,尤以桉树林数量最多,这样的人工林会不会增加森林火灾的危险呢?

周梅:目前没有任何证据表明人工林幼林更容易着火。事实上,中国的人工林大都是防护林和用材林,以带、片、网的形式存在,管理得非常好,再加上是幼林,地下几乎没有可燃物。人工种植的桉树很密,树干笔直向上,只有顶部才有少量叶子,地下的落叶和杂草都非常少,发生意外火灾的概率很低。另外,很多人工林都用上了远程监控的红外探头,即使发生火灾也基本上会被及时扑灭。

三联生活周刊:发达国家有个趋势,那就是越来越多的居民选择搬到森林边上居住,这就是他们的火灾往往造成经济损失很惨重的主要原因之一,中国有没有类似的情况呢?

周梅:中国大兴安岭林区深处原来住着很多伐木工人和他们的家庭,主要集中在所属林场,但自从1998年开始实施天然林资源保护工程之后,砍伐停止了,于是这些人都集中搬到了城镇,所以如今大兴安岭森林里边的居民数量很少。另外,林区越来越多的人开始外移,比如我国内蒙古北部的根河市,最多时有25万常住人口,现在只剩下不到5万人了。这是一种相当自然的人口流动,毕竟东北人最早就是闯关东时迁过来的。

(参考资料:Stephen Pyne, Fire — A Brief History;Stephen Pyne, The Pyrocene — How We Created an Age of Fire, and What Happens Next;John Vaillant,Fire Weather — A True Story from a Hotter World)

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袁越

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