浅析森林雷击造成原因和防控应对措施 关键词：干雷暴森林雷击火防控对策防控难点雷击木雷击是引发森林火灾最主要的天然火源，雷击火的应对是世界性难题，其发生分布与雷暴路径、植被、地形、气象等因素有关[1]随着全球气候变暖不断加剧，厄尔尼诺、拉尼娜等极端天气频发，干打雷不下雨的天气逐年增多，加之林下可燃物积聚，雷击火在全球呈多发趋势2019年3月30日和6月8日四川省凉山州相继爆发两场森林雷击火，特别是3月30日立尔村火灾扑救中发生林火爆燃，引发广泛关注[2]雷击火往往发生在人烟稀少、交通不便的原始林区，森林覆盖率高，初期多数在腐殖层或树木植被中隐蔽燃烧，不易发现，错失扑救初发火的最佳时机，产生明火甚至蔓延成树冠火时才被发现，造成巨大损失[3]目前雷击火相关研究尚不系统，其防控对策还需进一步研究本文搜集近年来国内外大量雷击森林火灾案例，结合多年灭火实战经验，剖析雷击木特征、雷击火发生机理、时空分布特点、防控难点，并提出雷击火防控对策，对雷击火未来研究进行展望，以期为雷击火预防扑救提供科学依据1、雷击木特征雷电是一种复杂的大气放电现象，是最严重的十种自然灾害之一，是雷暴天气最基本的特征之一。
全球每天发生云地闪800万次，主要发生在北半球且季节特征明显以我国大兴安岭林区为例，夏季干雷暴活动异常频繁，2019年6月9日仅1天时间监测到闪电7000余次，6月19日1天时间内爆发18起雷击火雷击木是调查森林火灾起因时认定或者排除雷击火的重要物证[4-5]不同的天气情况、地势条件、植被类型导致雷击木雷击位置、雷击痕迹形态差异很大雷击位置从树根到树顶都有分布，树干遭雷击较多雷击木劈痕是雷击带来的热效应(雷击位置发热量约为500～200000MJ)导致雷击位置表面变色、烧焦甚至融化，主要有线状劈痕和非线状劈痕(图1)线性劈痕往往更隐蔽，疤痕较浅，容易与树缝混淆，雷击树通常为正常林木，含水量丰富，木质细密结识;非线性劈痕通常更加明显，劈痕更深，甚至会导致树木一些部位断裂，对树木伤害较大，肉眼较容易发现雷击树通常为老树和病树，树内含有大量死木质，空心严重且有大量水分，闪电击中后水汽汽化压力剧增产生强大机械力，导致树木劈裂或炸裂[6]图1 雷击木劈痕2、雷击火发生机理雷击火是森林生态系统中一种常见的干扰方式，随机性强，扑救难度大，分布于我国黑龙江大兴安岭北部、内蒙古呼伦贝尔、新疆阿尔泰山、川西和云南等地，发生地区往往远离城市，人烟稀少，道路交通不便，发生火灾后不易早期发现，发现火灾后不易准确定位，确定火场后不易迅速到达，特别是发生在原始林区的雷击火还会导致树冠火、地表火、地下火并存的立体火灾，甚至产生飞火、火旋风、林火爆燃等高能量火行为[3]。
雷击引发森林火灾的原因主要是干雷暴(俗称“干打雷不下雨”)，当雷暴形成的闪电与地面可燃物接触，就会产生“天雷勾地火”的条件[7]闪电电流可以达到几万至几十万安培，强电流击穿绝缘的树干，被击中部分绝缘性遭到破坏并形成导体，导体回路产生焦耳热效应，聚集热量提供引燃能量树干内大量水分在高温作用下蒸发，迅速汽化导致该处膨胀引起树干断裂，瞬时积聚的热量无法迅速释放，温度急剧升高，达到燃点后树木开始燃烧[1，8]通常情况下，闪电往往伴随着降水，当降雨量达到一定程度时，风和降水会迅速带走大部分热量，雷击引发的火源就会自动熄灭，不会引发森林火灾但在暖而干燥的天气条件下，降水无法到达地面或者到达地面的降水量太少不能熄灭火源，雷击引发的火源会点燃周围植被，蔓延成森林火灾[9-10]3、雷击火时空分布特点全球410万hm2森林每天遭到50万次雷击，平均每天发生雷击火5万多次[8]雷击引发森林火灾最多的国家主要是美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国等，发生次数约占这些国家森林火灾总次数的7%～10%[11]我国雷击火约占森林火灾总次数的1%～2%，分布于黑龙江大兴安岭北部、内蒙古呼伦贝尔、新疆阿尔泰山、川西和云南等地[1，9]。
雷击火主要发生在夏季，每年5—9月份是雷击火发生的主要时期，5—6月份特别严重每天10:00—17:00是雷击火高发时段，且只发生在细小可燃物上，如枯立木、病腐木、老龄木、树根和伐根等[7，12-13]4、雷击火典型案例剖析1)美国亚利桑那州亚内尔山雷击火2013年夏季美国西部地区高温干旱，加州“死亡谷”气温达到53.3℃6月28日亚利桑那州亚内尔山发生雷击火，高温大风作用下火势快速蔓延，19名消防队员开设防火隔离带时风向突变避险不及集体遇难造成人员重大伤亡的原因主要是:森林火灾扑救是世界性难题，目前尚无有效办法，即使接受过专业培训的顶级消防队员在形势多变火场也未幸免于难;防火罩的耐燃效果有限，面对特大森林火灾，火场中心温度上千摄氏度，无法有效保护扑火队员生命安全，遇到紧急情况应迅速撤离火场或穿越火线逃生2)葡萄牙大佩德罗冈山区雷击火2017年6月17日葡萄牙中部地区大佩德罗冈山区爆发雷击火，高温、大风作用下火势迅速蔓延，地势陡峭和林地茂密加剧了灭火难度，64人死亡200多人受伤，过火面积达2.6万hm2造成人员伤亡的原因主要是:缺乏科学林火管理，法律法规修订不及时，依法治火力度不够，重视灭火轻视防火;森林经营管理不科学，大量种植易燃树种桉树导致植被燃烧性极大提高，缺乏有效可燃物管理规划，无人管理的灌木林地、沟塘草甸成为火灾策源地，火灾后葡萄牙将桉树改种栓皮栎后森林火险大幅度降低;森林与道路距离太近，阻隔系统不完善，一旦发生火灾易蔓延成灾;应急处置不力，基础设施建设不完善，缺乏现代化警报系统和灭火装备，队伍力量，林区路网密度低，难易满足扑救重特大森林火灾需求，部分村庄电线裸露，火灾后大面积停电，无法取水灭火。
3)我国四川省凉山州木里县立尔村雷击火2019年3月30日四川省木里县雅砻江镇喇嘛寺沟附近出现雷暴，山脊上1株80年树龄的云南松遭到雷击引燃周围植被，蔓延成灾特别是火灾扑救中突遇林火爆燃，形成巨大火球、蘑菇云现象，产生大量高温有毒气体，30名扑火队员牺牲造成火势凶猛、人员重大伤亡的原因主要是:高温、大风恶劣天气影响，出现林火爆燃、飞火等高能量火行为，火强度大幅度增加;火场情况变化迅速，扑火队员来不及反应4)大兴安岭林区雷击火大兴安岭是我国雷击火高发区域，2002年7月28日北部原始林区特大雷击火历时23天才被扑灭，重伤11人，受害森林面积达1.38万hm22006年5月21日黑龙江省黑河市嫩江县嘎拉山特大雷击森林火灾扑救中，38名跨区增援的森警官兵被大火围困严重烧伤2009年4月27日黑龙江省沾河林业局伊南河林场雷击火过火面积15.6万hm2，扑火费用总支出达1.16亿元2018年6月1日汗马保护区突发雷击火过火面积5100hm22019年6月大兴安岭林区雷击火频发，19日根河林业局上央格气林场雷击火扑救中，林业局副局长因火烧站杆意外风倒牺牲;9日金河林业局秀山火场经过5000名指战员4天3夜艰苦奋战后扑灭。
造成雷击火频发、扑救困难的原因主要是:原始林区人烟稀少，初发火不易发现，火场偏远无路，基础设施条件差，偃松遍布，站杆倒木多，腐殖层厚，到达火场困难，扑救、清理难度大5、雷击火防控难点雷击火多发的原始地区山高林密，地下腐殖层和泥炭层干燥疏松，气象条件通常高温干旱，容易引发地下火，危害树木根部，应急处置困难，损失惨重雷击火应对处置的难点主要有发现定位、火情预判、接近火场、安全扑救等4个方面[14]1)发现定位难雷击火发生到明火产生往往存在0.5～2h的阴燃时间，即地下燃烧、地上冒烟，是最佳灭火时机，但初期火灾多数在腐殖层或树木植被中隐蔽燃烧，不易发现[15]发现火灾后，由于林区基础设施条件较差，准确定位火场位置较难人工瞭望、飞机侦察和卫星监测等手段都存在一定局限性，无法快速准确定位火场一旦明火出现甚至发展为树冠火，加之气象、地形等因素影响，救火难度和火灾损失会极大增加2)火情预判难气候和地形综合作用影响下，火势蔓延非常迅速，火场风向风力多变，火行为复杂多变，通常都是地表火、地下火、树冠火立体燃烧，火场蔓延预测困难，无法准确对火情发展进行预测[16]3)接近火场难地形复杂、交通不便，火场往往距离城市较远，有道路的地区多为非常复杂的盘山公路，车辆燃料消耗量大、磨损率高，交通安全隐患多，也导致后勤保障难度加大。
原始林区没有道路，接近火场需要徒步行军，特别是大兴安岭林区偃松林密布，枝干伏卧状，人员前进困难，还有部分地区坡度特别大，无法到达火场一线灭火[3，17]4)安全扑救难火场往往位于原始林区，山高坡陡，火场安全隐患多灭火行动中遇到危险破碎地形非常多(图2)，地形破碎影响下局部小气候特征明显，细小可燃物种类多，云南松等易燃植被含有大量油脂极易燃烧，火灾强度高火场风向和火行为多变，火场形状和火线极不规则，灭火、清理、看守过程中安全隐患多，复燃可能性高，站杆倒木、滚落岩石、燃烧的球果鸟巢等容易砸伤扑火人员[17-18]森林灭火行动扑火队员体力消耗大，经常连续作战，选择休息区域不正确，容易在扑火队员休息没有防备的时候造成安全隐患图2 火场危险地形6、雷击火防控对策1)科学划分防雷区域防范等级根据雷电分布特征、雷击大地密度，划分雷击火防范区域等级，根据防范等级制定不同的应对策略[19]在有人居住且雷击高发地区，结合地形和雷暴主次路径，采取设置避雷针等措施，将入境的雷雨云提前泄放，减少雷击发生次数，确保人民生命财产安全在偏远无人区采取航空巡护、卫星监测等手段，早期发现，早期处置2)加强雷击火预测预报。
雷击火具有随机性、瞬时性、危险性等特点，增加监测设施，完善监测手段，是提高雷击火预测预报水平的关键闪电定位、闪电计数器、全视场可见光近红外闪电光谱探测仪、高精度三维雷电实时定位成像系统、场磨式大气电场仪等是监测雷击、有效预报雷击火的重要手段[13，20]外移式防雷保护技术可以为大区域防雷提供技术手段[21]气象卫星遥感技术可以用于监测预报雷击火[10]新一代多普勒天气雷达可以利用雷达回波分析预测雷击火[22]雷击火多发季节加强与气象部门的联系，预判气旋运行路径，提前做好预防工作[1，23]3)人工作业影响天气通过发射人工降雨弹、人工降雨火箭，飞机播撒碘化银等手段，进行人工增雨作业破坏雷雨云起电机制，有效抑制雷击，也可通过降水增加森林湿度，降低可燃物含水率，扑灭早期火灾，达到防火灭火的作用[13，19，24]4)人工影响闪电利用火箭拖带细金属导线技术人工引雷，根据雷电发生前云层中电场影响地面上电场的原理，将云电荷在发展到雷电之前提前释放，控制雷电发生，引导闪电以可控速率释放到指定位置，一定程度改变闪电的随机性，在局部森林空间达到了将闪电与可燃物隔离的效果，减少闪电引发雷击火概率[8，24-25]。
5)加强林区灭火专业化队伍建设雷击火扑救处置非常困难，火灾发生地点人烟稀少，交通不便，到达火场非常困难特别是近年来林区扑火队伍老龄化现象严重，极大制约了扑火队伍战斗力发挥应加强森林灭火专业化突击力量建设，不断提高队伍索(滑)降灭火能力，配备现代化森林灭火装备(全地形车等)，利用地空配合手段高效扑救雷击火借助航空手段(吊桶洒水灭火和航空化学灭火)对早期林火进行扑救，同时利用航空飞机索降人员到达地面，开设机降场地，投送扑火队员到达火场，实施地空配合，立体灭火[23]火灾扑灭后复燃可能性大，火场清理难，因此需要纵深清理火场，确保火灾不复燃[26]6)加强基础设施建设加大林区路网密度，既可以对林火形成天然的物理阻隔作用，也可以在发生火情时第一时间将扑火队伍。