Fire kit 的准确性如何?
人们会根据林火情况做出实际决策,因此您应该了解在多大程度上可以信任 Fire kit 的结果。本页面介绍了该模拟的构建基础、我们如何对其进行测试、它忽略了哪些因素,以及如何安全地解读结果。
简而言之:Fire kit 是一个规划工具。它适用于比较不同地点、场景和方案:哪些山坡燃烧最快、输电线引发的火灾会蔓延到哪里、极度干燥且多风的天气会让情况糟糕多少。它不是对真实火灾的预测。切勿用它来决定是否撤离。对于正在发生的火灾,请遵循当地应急服务部门的指示。
构建基础
该套件使用了美国土地管理人员所采用的标准火灾行为科学:
- 地表火:Rothermel 蔓延模型(1972 年,以及 Albini 1976 年的更新),结合了 40 种 Scott 和 Burgan 可燃物模型以及最初的 13 种模型。
- 树冠火:用于模拟火灾何时蔓延至树木的 Van Wagner 模型、用于模拟树冠火蔓延速度的 Rothermel 1991 模型,以及用于模拟部分处于林冠中的火灾的 Finney 方法。
- 在加拿大:加拿大森林火灾行为预测 (FBP) 系统(加拿大林业局 1992 年提出,Wotton 等人于 2009 年更新),这是加拿大本土的模型,基于加拿大森林中的实验性火灾构建。它根据加拿大机构每天使用的火险天气代码进行工作。
- 跨地图蔓延:最小传播时间方法,与美国林务局的 FlamMap 使用相同的理念。火灾会通过每个网格的最快路径蔓延,优先向山上和顺风方向蔓延。
在美国,这些是 FARSITE、FlamMap 和 BehavePlus(美国的火灾规划工具)背后的模型;在加拿大,FBP 系统是加拿大国家火灾行为地图 and Prometheus 背后的模型。
底层数据
结果的优劣主要取决于数据:
- 可燃物(美国):来自美国内政部和美国农业部的全国可燃物类型和树冠地图 LANDFIRE,分辨率为 30 米。本土 48 个州使用最新的 LANDFIRE 更新版本,并用上一个版本填补任何空白。阿拉斯加和夏威夷使用它们各自的 LANDFIRE 版本。
- 可燃物(加拿大):加拿大自然资源部的全国可燃物类型地图(2024 年),分辨率为 30 米:云杉、松树、白杨、混交林、草地以及不燃烧的土地。
- 地形:Scribble Maps 高程,在美国大部分地区来自 USGS 1 米激光雷达 (lidar),在其他地区为 30 米。
- 风向风速:在美国,该套件从国家气象局针对您所在地区的每小时预报开始;在其他地方,则从 20 公里/小时的稳定西风开始。您可以对其进行更改以测试任何风况。
报告单会说明哪些可燃物数据覆盖了您的多少区域,以及该数据的置信度。两张地图都显示了制作时的可燃物状况(LANDFIRE 2024 和 2025,加拿大地图 2024)。自那时以来发生的火灾、采伐、可燃物处理或新建房屋均未包含在内。
我们如何进行验证
我们目前测试的内容:
- 火灾行为数学计算会与相同模型的独立开源实现 (Pyretechnics) 进行对比验证。在平坦地面上,蔓延速度、火灾强度和形状的误差在 0.5% 以内。在同时考虑风力和坡度时,它们的误差在 10% 以内,因为这两个工具结合风力和坡度的方式略有不同,而这两种方式在实践中都有应用。
- 加拿大模型会根据已公布的火险天气指数表(初始蔓延指数)进行检查,并且每种可燃物类型的蔓延、树冠火和可燃物消耗会根据已公布的 FBP 方程进行检查。
- 已知形状:在平坦地面且无风的情况下,火灾呈圆形扩大;在有风的情况下,火灾会扩大为模型所预测的椭圆形。
- 绝不能发生的情况:潮湿的可燃物不会燃烧,道路、水域和岩石会阻止火灾(即使是斜向穿过它们),并且火灾绝不会超过您设置的时间进行燃烧。
- 真实可燃物数据:当我们加载新的 LANDFIRE 版本时,在套件使用它之前,我们会检查其在已知地点(森林、灌木、草地、城镇)的数值。
模型检查是我们自动测试的一部分。
我们正在添加的内容(基准):
- 过去的火灾:我们使用每次火灾发生前的可燃物和天气数据,重新模拟美国和加拿大的真实林火,并将模拟 of 过火面积与真实的火灾边界(美国国家跨部门火灾记录和加拿大国家烧失面积综合数据)进行对比。每个评分都会与起火点周围相同面积的简单圆形进行对比,从而展示该模型比盲目猜测好多少。我们将在本页面上按可燃物类型和区域公布这些评分。
- FlamMap 对比:在同一景观下运行美国林务局工具 FlamMap,以展示我们的结果与其有多接近。
- 不退步原则:一旦这些评分确立,只有在不使评分变差的情况下,才会发布对模型的更改。
我们将在每个基准发布时更新此页面。
忽略的因素
真实的火灾可能比模拟的更快、更大。它不模拟以下内容:
- 飞火。风可以将燃烧的飞烬带到火场前方很远的地方,并引发新的局部火灾。许多房屋就是这样被烧毁的。该套件会在道路、水域和城镇街区处阻止火灾,而真实的火灾可能会越过这些障碍。
- 作为可燃物的房屋。LANDFIRE 将大多数建成区绘制为不燃烧的土地,因此火灾会在城镇边缘停止。而真实的火灾可能会在房屋之间蔓延。
- 不断变化的天气。在整个运行过程中,风向风速和可燃物干燥度保持不变。而真实的火灾会随着一天中的时间、风向转变和锋面而变化。
- 消防作业。未对消防人员、航空器和防火隔离带进行建模。
- 火灾自造天气。极大规模的火灾可以产生自己的风。
如何解读结果
- 重在对比,而非预测。用它来对比不同的场景:哪种起火点更糟糕、更干燥的天气有多大影响、哪些山坡和峡谷传播火灾最快。
- 查看置信度线。当卡片显示可燃物数据以高置信度覆盖该区域时,可以更加信任该结果。
- 将时间视为参考。“在第 6 小时燃烧”意味着“在这些稳定的条件下”。强风和干燥的可燃物会使真实的火灾蔓延得更快。
- 考虑房屋附近的飞火。在火灾到达社区边缘的地方,应假设飞火可能会将其带到更远的地方。
了解更多
- Fire - Wildfire Spread Simulation:如何使用该套件。
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