火災套件的準確度如何?

本文說明火災套件的模型、資料、驗證結果與限制。使用這些資訊來解讀模擬結果。

附註:火災套件是一項規劃工具,用於比較不同地點與情境,例如在不同坡度上的蔓延、沿電力線的起火點,或風與燃料乾燥程度的變化。它並非真實火災的預報。請勿以它來決定是否撤離。若發生進行中的火災,請遵循當地緊急應變服務單位的指示。

火災行為模型

此套件採用美國土地管理機構所使用的標準火災行為科學:

• 地表火:Rothermel 蔓延模型(1972 年,並納入 Albini 於 1976 年的更新),搭配 40 種 Scott 與 Burgan 燃料模型及原有的 13 種。
• 樹冠火:Van Wagner 模型(用於判斷火勢何時攀上樹木)、Rothermel 於 1991 年提出的模型(用於推算樹冠火的蔓延速度),以及 Finney 針對部分位於樹冠層的火災所提出的方法。
• 在加拿大:加拿大森林火災行為預測(FBP)系統(Forestry Canada 1992 年,由 Wotton 等人於 2009 年更新),這是加拿大自己的模型,根據加拿大森林中的實驗性火災建立。它依據加拿大各機構每日使用的火災天氣代碼運作。
• 在地圖上的蔓延:採用最小行進時間法,與美國林務局 FlamMap 所用的概念相同。火勢會以最快的路徑通過每個儲存格,並優先朝上坡與順風方向前進。

在美國,這些模型就是 FARSITE、FlamMap 與 BehavePlus(美國的火災規劃工具)背後的模型;在加拿大,FBP 系統則是加拿大全國火災行為地圖與 Prometheus 背後的模型。

資料來源

結果的品質取決於輸入資料:

• 燃料(美國):LANDFIRE,由美國內政部與美國農業部提供的全國燃料類型與樹冠覆蓋地圖,解析度為 30 公尺。美國本土 48 州採用最新的 LANDFIRE 更新版本,並以前一版本補足任何缺漏。阿拉斯加州與夏威夷州則使用各自的 LANDFIRE 版本。
• 燃料(加拿大):加拿大自然資源部的全國燃料類型地圖(2024 年),解析度為 30 公尺:包括雲杉、松樹、白楊、混合林、草地,以及不會燃燒的土地。
• 地形:Scribble Maps高程,資料來自美國大部分地區的 USGS 1 公尺光達,其他地區則為 30 公尺。
• 風:在美國,套件以美國國家氣象局針對您所在區域的每小時預報為起點;其他地區則以穩定的 20 公里/小時西風為起點。您可以修改它以測試任何風況。

報告卡會顯示您所在區域的燃料資料涵蓋範圍與可信度。這兩份地圖所呈現的燃料,皆為製作當時的狀態(LANDFIRE 2024 與 2025 年,加拿大地圖為 2024 年)。自那之後發生的火災、採伐、燃料處理或新建房屋,並未包含在內。

模型驗證

目前的驗證檢查:

• 火災行為計算已與相同模型的獨立開源實作(Pyretechnics)進行比對。在平坦地面上,蔓延速率、火勢強度與形狀的誤差在 0.5% 以內。在風與坡度同時作用時,誤差在 10% 以內,原因是兩種工具結合風與坡度的方式略有不同,而兩者在實務上皆有採用。
• 加拿大模型已對照已發布的火災天氣指數表(初始蔓延指數)進行檢查,並將每種燃料類型的蔓延、樹冠火與燃料消耗量對照已發布的 FBP 方程式進行檢查。
• 已知形狀:在平坦地面且無風時,火勢會以圓形擴大;有風時,則會擴大為模型所預測的橢圓形。
• 模型限制條件:濕潤的燃料不會燃燒,道路、水體與岩石會阻擋火勢(即使斜向穿越也一樣),而且火勢絕不會燒過您所設定的時間。
• 真實燃料資料:每當我們載入新的 LANDFIRE 版本時,會先在已知地點(森林、灌木、草地、城鎮)檢查其數值,之後才會讓套件使用。

這些模型檢查是我們自動化測試的一部分。

以已記錄的野火進行驗證

我們以 12 小時為單位重演真實的野火。每項測試都從真實火場的邊緣出發,該邊緣取自 NASA 衛星資料所繪製的結果。測試會使用最近機場所測得的風與濕度,執行套件 12 小時,然後比較套件模擬的火勢蔓延處與真實火災蔓延處。套件所用的地形與燃料地圖,與您取得的相同,且皆在各場火災發生前繪製。

• 2026 年的火災(目前的地圖):80 場野火的 96 個 12 小時時段,其中 60 場在美國、36 場在加拿大。
• 2018 至 2021 年的火災(LANDFIRE 2016,即這些火災之前製作的地圖):104 場美國野火的 117 個時段。

蔓延速率。在美國,套件的速度與真實火災相近。平均而言,燒毀相同面積所需的時間大致相同:2026 年為真實速度的 1.1 倍,2018 至 2021 年為 1.0 倍。約有 6/10 的時段誤差在 2 倍以內。套件在木材燃料中略偏慢,在草地與灌木中略偏快,而在夜間則過快,因為真實火災在夜間會趨緩。在加拿大,套件的速度約為真實火災的 3 倍。它每個小時都保留午後的火災天氣,但真實的加拿大火災每天只有幾個小時會猛烈燃燒。請將加拿大的時間解讀為午後活躍燃燒的小時數。

蔓延方向。我們將套件所模擬火勢的形狀,與一場同樣擴大量、但向各方向均勻擴展的火災進行比較。在強風下(超過約 18 公里/小時),套件在大多數時段中都更接近真實形狀。在微風下,它的表現與均勻擴展大致相當,因為此時方向取決於細微的風向變化、地形與火災行為,而穩定的風無法捕捉這些因素。整體而言,套件在約一半的美國時段與 7/10 的加拿大時段中,比均勻擴展更接近真實情況。

解讀這些結果。使用此套件來比較不同地點與情境,並了解在穩定條件下,火勢在幾個小時內可能蔓延多遠。請勿用它來預測真實火災確切會出現在哪裡。

規劃中的驗證檢查:

• FlamMap 比較:以美國林務局的工具 FlamMap 執行相同的地貌,以顯示我們的結果有多接近。
• 迴歸檢查:只有在不會降低這些分數的情況下,才會發布模型變更。

隨著每項基準測試發布,我們會更新此頁面。

模擬的限制

真實火災可能比模擬結果更快、更大。模擬並未模擬以下項目:

• 火星。風可以將燃燒的火星帶到火場前方很遠的地方,並引發新的飛火。許多房屋就是這樣被燒毀的。套件會讓火勢停在真實火災能夠跳越的道路、水體與城鎮街區。
• 房屋作為燃料。LANDFIRE 將大部分建成區標示為不會燃燒的土地,因此火勢會停在城鎮邊緣。真實火災則可能在房屋之間蔓延。
• 變化的天氣。風與燃料乾燥程度在整個執行過程中維持不變。真實火災則會隨一天中的時間、風向轉變與鋒面而改變。
• 滅火行動。消防人員、航空器與防火線均未納入模擬。
• 火災自行製造天氣。規模非常大的火災可能產生自己的風。

如何解讀結果

• 比較情境。使用它來比較情境:哪個起火點更糟、乾燥的一天影響有多大、哪些坡面與峽谷最容易讓火勢快速蔓延。
• 查看可信度說明行。當報告卡顯示燃料資料以高可信度涵蓋該區域時,可對結果更有信心。
• 將時間視為參考。「第 6 小時燒毀」代表「在這些穩定條件下」。強風與乾燥的燃料會讓真實火災更快。
• 考量住宅附近的火星蔓延。當火勢到達社區邊緣時,請假設火星可能將火勢帶得更遠。

另請參閱

• 火災 - 野火蔓延模擬:如何使用此套件。