世界森林防火技术水平及其发展趋势
随着社会的发展，科学技术的进步，气象科学、遥感技术、电子计算机、激光、通讯和航空航天技术的蓬勃发展，化学和生物技术的不断革新，加上现代科学管理的渗透，为森林防火提供了先进的手段和技术条件。如林火预测预报、红外线监测林火、雷达监测林火、激光监测林火、卫星遥感监测林火、通讯、人工降雨灭火、飞机灭火以及计算机林火管理系统等新技术的应用，为有效地控制森林火灾的发生，把森林火灾的损失降低到最低限度提供了保证。世界发达国家在这方面作出了典范，如加拿大近20年来，虽然每年平均发生林火7000余起，但没有引起一起特大森林火灾。日本从1981-1986年共发生林火4200起，但由于扑灭及时，也没有发生特大森林火灾。联合国欧洲经济委员会专家Jorge Najera最近（1998年9月23日）指出，由于灭火技术装备的进步，近十年来，欧洲森林火灾每次烧毁面积正在下降，法国1979-1983年间平均每起火灾毁林面积8.5 公顷，1993-1997年减少为3.1 公顷；西班牙同期从30.2降至8.3 公顷。
1 世界森林防火模式
世界各国森林火灾发生情况不同，森林防火模式也有所不同，所采取的森林防火技术不一样，水平各异。
1.1 北欧森林防火模式
北欧是世界上森林火灾最少的地区，森林以人工林为主，经营年代长，营林水平高。北欧的森林防火工作主要通过生物防火和地面修建各种有效的防火设施来完成。
生物防火主要措施为：（1）荒山荒地、林间空地、采伐迹地实行人工更新，目的是尽快形成好的森林环境，消除火源；（2）加强森林间伐和卫生伐，清除濒死木、枯立木、风倒木等，减少可燃物累积；（3）调节林分结构，营造针阔混交林，在针叶林内营造阔叶防火林带，以降低森林的燃烧性。
地面防火设施主要表现为：（1）林区道路修建成网，密度大，畅通无阻，利于机械化和化学灭火，并配有大量的消防水泵和化学消防站；（2）建设比较完善的林火预测预报、林火监测系统以及林火通讯系统，一旦有火灾就能迅速到达火场，进行机械化和化学药剂灭火。 1.2 北美森林防火模式
北美的森林有两大特点：一是针叶原始林面积大；二是雷击火多。北美工业发达，在森林防火和灭火措施上主要采取空中优势，进行航空巡护和航空灭火，并配备各种先进的仪器设备。主要体现在：利用卫星、红外监测和远程雷达监测等技术手段监测林火发生和发展；通讯系统十分先进，地对地，空对空，地对空的通讯联络畅通无阻；林区交通也比较发达；林火预测预报系统完善；电子计算机已被广泛使用；配备有地面和空中快速扑火队伍。北美林火管理机构从中央到各地区都建立森林防火中心，标志着林火管理工作向科学化、系统化、现代化迈出了一大步。
1.3 澳大利亚森林防火模式
澳洲地处热带和亚热带地区，属季雨林气候，在干旱季节气温高，湿度小，风大，森林植被以桉树为主，桉树含油酯多，特别易燃，一旦发生火灾，极易形成狂燃大火，并产生飞火，很难扑救，森林损失十分严重。这种大火采取地面或空中扑救都无济于事，经多年试验研究找到一种以火灭火的办法，即采用计划火烧措施来防治森林火灾，通过计划火烧烧掉林地上积累的可燃物，降低森林的燃烧性。这样，即使发生火灾，火灾强度低，蔓延慢，也容
易扑救。目前澳大利亚计划火烧的面积已超过火灾面积好几倍。但与世界各国相比，森林火灾还是最严重的国家之一。
2 林火预防技术
2.1 法制和宣传教育
世界许多国家都注意通过加强法制和宣传教育来预防林火的发生。加拿大在60年代颁布了《护林防火条例》和《林火预防规则》。为了加强森林防火的立法工作，加拿大多数林区省份还颁发了《森林防火法案》。这种法案由各省的自然资源部或林业部结合本省的护林防火特点草拟，通过省议会审批，立法后，在全省公布实施。法案主要内容包括管理办法、防火季节、火源管理、预防措施、林火扑救、违法行为及处罚规定等，成为指导全省森林防火工作的纲领。为了使法案具体化，以便于在实际工作中贯彻实施，多数省份都编写了各种预防手册。此外，每个地区防火中心，根据法案和手册，结合本地区护林防火特点，制定各自的《林火预防方案》，并根据实施需要，每年都要对《林火预防方案》进行修改一次，大约每隔5年，还要重新制定。
美国早在1911年就颁布了联邦与州的防火合作法。芬兰、瑞典不仅颁布了森林法，还在全国遍设林务监督网，保证法令实施。朝鲜林业部门也加强法制，严格管理和保护森林，控制火源，野外用火须经批准后派专人看管。 2.2 林火阻隔技术
世界许多国家普遍在林区修建道路（包括公路、铁路和林区非等级公路等）、营造防火林带、开设防火线和生土带，用以阻隔林火的蔓延。 2.2.1 林区道路
道路既是林火的阻隔带又是林区的交通线，林区道路的多少是衡量一个国家或一个林区营林水平和森林经营集约度高低的标志。北欧林业经营水平高，林区道路修建成网，密度大，畅通无阻，利于开展森林防火工作；北美的美国、加拿大等国家常以扩大和改善道路网的方法代替一般的防火线，一般平均每公顷林地有道路10多m。美国佐治亚州林区公路网竟达到170 m/ 公顷；澳大利亚西部把林区划成网格化管理，一般一个网孔0.8-2 km2。 2.2.2 防火林带
目前，世界各国对小火的控制能力有很大提高，但对大的和特大的火灾仍无法控制。为了防止特大火灾的发生，人们纷纷探索新的途径。日本本世纪30年代的造林学中就有防火林带营造的内容。德国在40年代提出了营造绿色防火屏障。前苏联农业部森林经营及护田林营造总局，在1956年制定的《森林防火技术规章》中就规定在防火线两侧营造各50米的阔叶树的防火林缘。60年代前苏联与东欧一些国家选择抗火植物与树种，提出营造防护林带。70-80年代为控制森林火灾的扩展与蔓延，欧洲南部与美国关岛等地区大力种植耐火植物带。现在，北欧及一些国家一般在针叶林区，有计划地把现有林木伐倒重新营造阔叶林，形成针阔混交林，把森林分划成小块，防火林带宽度一般不小于300m，以降低森林的燃烧性，防止树冠火相互蔓延。总体来讲，东南亚、欧洲、中国和日本在这方面的研究与应用较多。 2.2.3 防火线
在防火线的开设上，采用机械除草技术，化学除草剂技术，液化汽体燃烧除草技术，昆虫和病毒除草以及微波除草技术等。 2.3 计划火烧技术
20世纪中叶，人们对林火有了进一步的认识，认为森林中有两类不同性质的火，即森林火灾和营林用火。从此，世界上一些国家开始尝试采取计划火烧的营林用火方式，来预防森林火灾。随着人类对林火的认识不断加深，计划火烧这一森林防火的新方法、新技术得到的迅速发展。70年代以来，世界林业发达国家已普遍开始应用计划火烧技术。一些林业资源丰
富的国家，如美国、加拿大和澳大利亚等国，每年的计划火烧面积都在100万公顷。美国在1966年全国开展计划火烧仅为1.6万公顷，到1970年计划火烧面积竟达到100万公顷，已超过当年森林火灾面积。目前，在美国东南部有1000多万公顷的松树采用这种火烧的方法预防火灾，已获得显著的效果。在澳大利亚，计划火燃已成为预防和减少森林火灾造成损失的手段之一。澳大利亚法律1954年把营林用火列为了森林经营的一项重要技术措施，并在全国范围推广运用。当前的计划火烧主要采用飞机和人工两种方式点烧，在点烧过程中，要根据不同的营林用火目标，制定相应的用火计划和计划火烧面积，规定专人负责实施，点烧人员需经严格培训考核后才算合格，点烧现场必须保证足够的扑火力量，同时记录点烧过程有关数据并存档。为了大大加快了计划火烧的进程，已在树林中使用飞机投掷燃烧胶囊的办法，一天可烧6000-8000公顷林地。加拿大计划火烧运用最多的是造林整地，也用于采伐迹地的整地，同时，是火行为预报系统的观测因子之一。 2.4 雷击火预防技术
有些国家采用飞机或火箭向雷雨云中撒播碘化银等催化剂的方法，改变云中过冷水滴、冰晶和冰雹的比例，降低电位，减少放电机会，从而消除雷击火。1992年，日本关西电力公司和大孤大学成功地利用激光改变雷击走向，使引雷技术向实用化迈进一大步。该技术是通过反射镜将激光射向积雨云，在空气中形成电流容易通过的高温等离子体，将雷电引向避雷塔，从而防止雷击事故引起火灾。 2.5 森林火险预测预报技术
目前美、加、澳、日等国均在火险季节发布中、长、短期的森林火险预报。美、加在50年代即形成2个火险预报系统：一个是全国性的火险预报系统，由气象局主持，结合天气雷暴预报等编制火险指标，并预防可能出现雷暴的地带，另一个是地方性的火险预报系统。两个系统可及时、统一地发布全国范围的火险预报和更方便、快速调配扑火经费及力量。
美国国家火险等级系统是目前世界上最先进的预报林火系统之一。美国于1972年研制出国家级火险预报系统，并在全国得到广泛应用。1978年系统进行了修改，使其进一步完善。该系统是即能做火险预报，也能做林火发生预报，还能做林火行为预报的综合性系统，代表世界现代林火预报的最高水平。其在火险天气研究中以“着火组分”来反映易燃程度；在火行为研究中以“蔓延组分”和“能量释放组分”来反映火行为；在林火发生预报中以火源和“着火组分”来决定。该系统包括：“人为火发生指标”、“雷击火发生指标”、“燃烧指标”和“火负荷指标”4个输出指标。“火负荷指标”是前3个指标的综合，是系统的最后输出结果，是火险天气、着火可能性和火行为特征的综合，反应总的控制火难易程度和任务量。
林火预测预报系统是一门新兴学科，与其它学科存在着广泛的相互渗透，主要涉及林学、数学、物理学、计算机和气象学等领域，先进的林火预测预报技术主要体现在以下几个方面： ??????????气象预报
气象条件一直是林火预测预报的基础，任何一种预报方法都离不开气象预报所提供的参数，林火预报的精度涉及气象要素选择，气象要素在林火预测中的作用，气象观测台站的分布格局和气象观测手段等。在加拿大，全国各林区已设立很多永久性或临时气象台站，并已形成网络，覆盖面广，仅安大略省目前就已设立130余处，形成了网络化。这些台站观测仪器设备齐全、先进，测定的信息量大，应用项目多，效益显著。此外，防火部门可以接收国家气象台每日发布的天气实况和天气预报等气象信息。有些省、区的防火部门，通过电子计算机终端，还随时向设在渥大华的林火控制中心索取由试验卫星中继站传递无人气象台的各种气象因子。在美国西部地区，设置了350个太阳能自动遥控气象站，可以测量风速、风向、温度和气温等。 ??????????数学和统计学
数学和统计学是林火预报的重要工具，林火预报特别是定量的研究离不开数学和统计学。多数国家的现有预报系统大部分是以数学模型为理论基础的。他们通过模型来反应林火发生条件、林火行为与气象要素、其它环境因素之间的关系，找出规律，做为预报系统的关键构件。同时，与其相应的统计方法也得到应用。利用林火发生概率来做林火发生预报的方法在国内国外都已出现。 ??????????物理学
热力学和动力学在研究林火行为预报时非常重要。林火预报比较发达的国家，如美国、加拿大和澳大利亚，进行了大量室内和室外燃烧试验，模拟林火，从中探讨林火蔓延规律以及与环境条件的关系。美国的罗森迈尔（Rothemare）把数学方法和物理学方法结合起来应用在林火试验上，研究出一系列燃烧蔓延的热力和动力模型，使美国国家火险等级系统有比较坚实的理论基础。目前美国、加拿大都建立起了专门用于林火蔓延研究的林火实验室，力求通过物理的方法来揭开森林燃烧与蔓延的机制。 ??????????遥感、空间和航空技术
这些新技术的引进，使林火预测预报逐步走向现代化的道路。目前，美国、加拿大、澳大利亚等科技发达国家已基本上解决了气象遥测、图象信息传输和计算机处理等关键技术，使林火预测预报实时、快速、准确。
如美国的研究人员设计了一个称为BEHAVE的电子计算机程序。运用燃烧率、湿度、风速和地形来预测火势蔓延速度、大火的路线、强度，甚至火焰的高度。由此而获得的先进信息价值在美国林区得到充分体现。例如，蒙大拿州的山峡地区的荒野地带发生的一次火灾，威胁着一个野生动物保护区和一个居民区。通过这个电脑程序的分析认为，大火将会在荒野中自行熄灭。因此，没有实施扑救。事实正如电脑所预测的那样，大火自行熄灭了，没有产生危险。为此，节省了75万美元的灭火费用。
加拿大林务局北部林业中心研制出一种可以计算林火进展和蔓延速度的火势增长计算器，该计算器与计算尺相仿。取一些基本资料，如林地材料干燥程度和风速等，林火管理人员就可以用这种计算器准确地估算出火烧形状，从起火点起的火蔓延距离和火情大小等。这样，林火管理人员就可确定参加灭火的人数和需要设备的数量。
近几年，国外（俄罗斯）开始利用轨道卫星预报林火，在卫星上安装一种灵敏度极高的火灾天气自然观察仪，用来测定风向、风速、温度、湿度以及土壤含水量等方面的气象数据，并把收集到的资料送给监视站，再将资料送给电子计算机中心处理，用电传通知近期有火险的地区。
3 林火监测技术
目前，世界上许多国家在林火监测上主要还是采取3种形式，即地面巡护、了望台了望和空中巡护进行。由于莽莽林海，只靠巡护员监测火情是很不够的，了望台了望又受到很多条件的限制，而靠飞机巡逻观察不仅耗资大，速度也不是最快的，因此，随着科学技术的发展，高科技不断被应用到林火监测中。特别是近几年新的林火监测技术发展相当迅速，如红外线监测、电视监测、地波雷达监测、雷击火监测、微波监测和卫星监测等。这些新技术的应用，大大提高了林火监测的及时性和准确性。 3.1 地面监测林火新技术 3.1.1 地面红外监测
地面红外监测通常是把红外线监测器放置在了望台制高点上，向四周监测，来确定林火发生位置。这种监测方法能够大大减轻了望员的工作强度，不仅能及时准确地发现林火、火灾分布和蔓延速度，还能配合自动摄像机拍下火场实像。意大利研制出的一种森林火灾红外线监测器，能感知120 km2范围内因火灾引起的温度变化，发出火灾警报。利用这些设备，美
国、加拿大、德国和西班牙等一些国家，设置了无人了望台，使这些了望台与指挥中心的计算机终端连接，随时把监测到的火情传输到指挥中心，其中的德国，林火监测塔已被自动监测系统所取代。
红外监测装置不仅可以被安装在了望台上监测火情，还可以用于监测余火。如在加拿大，防火部门利用红外线扫描设备监测林火已基本上得到普及。它们使用的地面红外线探火仪主要是手提式AGA110型，用于探寻火烧迹地边缘的隐火或地下火的火场边界。该仪器由检波器和显示器组成，体积小，重量轻，携带方便，每充电一次可用2h，能监测10公顷或1.6km长的火场边界线。扫描作业通常由2人进行，1 人扫描，1人清理监测到的余火。近几年，俄罗斯研制出“泰加”火源监测器，能发现肉眼看不见的火源；英国一家公司最近也研制成一种电池火苗监测器，如果火场中还有未被消灭的着火点，它在的屏幕上就会显示出白色的光点。
3.1.2 地面电视监测
电视探火仪是利用电视技术监测林火位置的一种专用仪器。把专用的电视摄像机安装在了望台或制高点上对四周景物进行摄影，并与地面监控中心联网，随时可以把拍摄到的火情传递到监控中心的电视屏上。这种方法，早在60年代，欧洲有些国家就开始应用。近年来，波兰林区已经全部使用闭路电视观察火情，俄罗斯也在大力发展这一技术，其监测水平达到在半径小于10 km范围，从林冠到地面的森林，在2分钟内就可完成详细的检查。 3.1.3 地波雷达监测
地波雷达监测林火是利用可燃物燃烧产生的火焰的电离特性，用高频地波雷达监测林火的新方法。这种方法具有：超视距性能、监测面积大（监测半径可达150 km）；昼夜全区域监测；在有烟雾的情况下能准确进行火焰定位，可设置在了望台或飞机上，进行全天候监测。 3.1.4 雷击火的监测
美国、加拿大等国雷击火危害很大，过去曾使用过雷达监测雷暴云，但很难确定其是否放电。70年代美国和加拿大先后利用雷电监测系统进行雷击火监测，取得了较好的效果，其中美国的西部地区和阿拉斯加地区，以及加拿大安大略省的主要林区、西北地区、魁北克省和大西洋沿岸诸省都已建立起了比较完善的雷电监测网络。近年来设计了一种新的监测系统，能在100 km半径内监测云对地的放电。加拿大有一种监测仪，能测定半径300 km内的闪电次数、强度和方向。
雷电监测系统的主要作用并不在于直接监测雷击火的发生位置，而是通过确定雷电的位置和触及地面的次数，来做为火险天气的预测、火灾发生的预测以及帮助林火管理人员在制定防火扑火方案和制定航空巡护航线时的重要气象依据。该系统主要有3个部分组成。一是雷定位仪；二是雷电位置接收分析机；三是雷电位置显示器。
雷电监测系统的工作程序是，先由各野外无人雷电定位仪站将接收到的雷电信号，输送到终端雷电位置接收分析机，然后再由雷电位置显示器显示在荧光屏上。雷电位置显示器的荧光屏上显示着地理区划图。一旦有雷击发生，在地理区划图的相应位置上便闪现出一个“+”字亮点。每隔2h，所显示的“+”字亮点变换一种颜色，以表示雷击所发生的时间历史。这样，工作人员就可以由显示屏上所获得的2h、4h、6h至24h的雷击分布图。再结合所掌握的森林可燃物干燥条件和24h的降雨量来预测预报雷击火可能发生的次数和位置，从而采取切实可行的防火措施。 3.2 空中监测林火新技术 3.2.1 空中红外监测
这是一种把红外扫描仪安装在飞机上，利用红外传感器接收林火信息的一种空中监测林火的方法，亦称机载红外林火监视。这种研究始于60年代，美国米苏拉北方火灾实验室率先研制出机载红外监测仪，并用来监测火情。据统计，美国每年有一半的火情是空中红外监测