基于季节变化与城市火险预警模型研究

夏亚军  

黄冈市气象服务中心    

摘要：气象要素是火灾风险预警中的重要指标之一。它通过对气温、湿度、风速等气象要素的综合分析，揭示火灾发生的可能性和危险程度。本文采用的计算方法是数理统计方法，使用的标准是GB/T20487-2018城市火险气象等级标准，研究气象指数在黄冈城市火险预警中的应用，对于提高火灾防范能力具有积极意义。

      关键词：季节变化   城市火险  预警模型研究

一、 引言

黄冈市位于中国湖北省的东部，是一个具有丰富自然资源和经济发展的城市。然而，随着城市发展的加速和气候变化的复杂化，火灾风险在黄冈市日益凸显。近年来，黄冈市发生多起火灾事件，给人民的生命财产安全带来了严重威胁。因此，研究黄冈市的火灾风险预警模型，对于预防和减少火灾损失具有重要意义。

二、 计算方法和数据来源

2.1气象指数的计算和分析方法

气象指数是反映天气对人类生产和生活的影响程度的量化指标，通常根据不同的气象要素和影响因素计算得出。常见的气象指数包括温度指数、降水指数、风速指数等。

2.2 资料来源

本文所采用的气象资料为黄冈国家基本观测站观测的近10年（2011-2020年）日降水量、日最高气温、日最小相对湿度、日最大风速等气象要素统计资料。

2.1.2计算方法

本文采用的计算方法是数理统计方法，使用的标准是GB/T20487-2018城市火险气象等级标准。

城市火险气象等级计算公式:

UFWI= UFWIT+UFWIH+ UFWIW+ UFWINR+ UFWIR

UFWI为城市火险气象指数；

 UFWIT为城市日最高气温对应的城市火险气象指数分量；

UFWIH为城市日最小相对湿度对应的城市火险气象指数分量；

UFWIW为城市日最大风力(风速)对应的城市火险气象指数分量；

UFWINR为城市连续无降水日数对应的城市火险气象指数分量；

2.3 城市火险气象等级标准

        依据城市火险气象指数(UFWI),将城市火险气象等级由低至高划分为低火险、较低火险、中等火险、高火险、极高火险五个级别。

表1 城市火险气象等级表

等级	等级特征表述用语	危险程度
1	低火险	低
2	较低火险	较低
3	中等火险	中
4	高火险	高
5	极高火险	极高

2.4季节分布特征

计算黄冈市近10年（2011-2020年）的逐日城市火险气象等级,并分季节进行统计整理，分析出春、夏、秋、冬四季城市火险气象等级各等级发生的天数和频率，结果见下表2。

表2 黄冈市10年（2011-2020年）城市火险气象等级

城市火险气象等级	春季（3-5月） （天/%）	夏季（6-8月） （天/%）	秋季（9-11月） （天/%）	冬季（12-2月） （天/%）
低	98天/10.7%	135天/14.7%	87天/9.6%	151天/16.7%
较低	207天/22.5%	224天/24.3%	291天/32.0%	175天/19.4%
中	324天/35.2%	356天/38.7%	317天/34.8%	222天/24.6%
高	272天/29.6%	190天/20.7%	187天/20.5%	301天/33.3%
极高	19天/2.1%	15天/1.6%	28天/3.1%	54天/6.0%

注: 春季（3-5月）样本920个，夏季（6-8月）样本920个

秋季（9-11月）样本910个, 冬季（12-2月）样本903个.

2..5各气象指数分量对城市火险气象等级分析

根据黄冈市2011-2020年逐日城市火险气象指数结果，分析春、夏、秋、冬四季，对应的各个气象要素指数分量的平均分布情况，见下图1：

图1 黄冈市10年城市火险气象指数分量季节分布平均情况

其中要素1为日降水量指数分量，要素2为连续无降水日数指数分量，要素3为日最高气温指数分量，要素4为日最小相对湿度指数分量，要素5为日最大风速指数分量。

对各个气象指数分量的影响程度进行季节统计分析，得出黄冈城市火险气象等级与五个气象指数分量的对应关系：

1）日最小相对湿度指数是全年对城市火险最为敏感的气象指数分量，湿度越小，空气越干燥，越容易引发城市火险。其中夏季雨量最为丰沛，因此夏季是全年中相对湿度对城市火险影响略小一些的季节。

2）全年城市火险影响的气象指数因子是日最大风速，风速越大空气流通越快，越有利于火险的发生。其中秋季静稳天气最多，风力也最小，因此是全年中对城市火险影响略小一些的季节。

3）日最高气温也是全年对城市火险较为敏感的气象指数分量，城市火险气象等级标准中已对不同的季节给出了相应的的阈值标准，根据标准统计的结果，日最高气温指数最为敏感的是春季，其次是夏季。春夏季节草木生长茂盛，气温迅速升高，所以气温情况是春夏季节影响城市火险最为敏感的气象指数。

4）降水天气不利于城市火险的发生，日降水量与城市火险气象等级成反比，日降水量越大，降水量指数分量越小，而连续无降水天气越长，则容易引发火灾。日降水量指数和连续无降水量指数都是冬季最大，秋季次之，也就是降水情况对冬季城市火险影响最大，最敏感，对秋季的影响也比较大，比较敏感。这是因为黄冈市冬季和秋季的降水量较少，发生连续无降水日数的情况也比较多，所以降水情况是影响城市火险最为敏感的气象指数分量。

三、火险预警模型的构建原理及应用

火险预警模型是一种基于气象指数和其他影响因素的预测模型，其目的是预测火灾发生的可能性并及时发出预警信息。火险预警模型的构建原理通常包括以下步骤：

1. 数据采集和预处理：收集与火灾发生相关的历史数据和实时数据，如气象数据、火灾记录等，并进行数据清洗、缺失值填充等预处理工作。
2. 特征提取：从预处理后的数据中提取与火灾发生相关的特征，如温度、湿度、风速等气象因素，以及地形、植被等地理因素。
3. 模型选择和构建：根据提取的特征和数据特点，选择适合的预测模型，如回归模型、神经网络等，并利用历史数据构建模型。
4. 预警阈值设定：根据预测结果设定预警阈值，当预测结果超过阈值时，及时发出火险预警信

其算法模型将气象站点数据和119火灾报警数据进行融合，把温度、湿度、风速和降水等气象因子与以往火情数据相结合，评估火灾发生概率，以格点数据形式提供产品，可结合GIS地图以热力图形式可视化展示。

综上所述，季节性变化、气象条件、人类活动等因素都对于黄冈市的火险气象指数产生了明显的影响。因此，在制定黄冈城市火险预警模型时，需要考虑这些因素并进行针对性的优化和处理。

参考文献

[1]城市火险气象等级，中华人民共和国家标准， GB/T20487-2018GB/T 20487—2018

[2]消防响应时间统计规律及其与城市火灾规模相关性研究，彭晨， 中国科学技术