Автоматика.
    Автоматизация.
        Электротехнические
            комплексы и системы.

УДК 681.3:007.52

АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ЗОНЕ НИЖНЕДНЕПРОВСКИХ ПЕСКОВ – САМОЙ БОЛЬШОЙ ПУСТЫНИ В ЕВРОПЕ

Ляшенко Е.Н.

Введение. Наибольшее число лесных пожаров происходит в регионах с высокой плотностью населения и развитой дорожной сетью. Одним из таких регионов Украины является Херсонская  область, на территории которой расположена самая большая пустыня в Европе – Нижнеднепровские пески (НП).

Нижнеднепровские пески - это ландшафтно-обособленная  территория вдоль левого берега Днепра, простирающаяся на 150 км от Каховки до Черного моря. Площадь НП превышает 200 тыс. га.

В настоящее время границы  НП удерживаются самыми большими в мире искусственными лесами, площадь которых  составляет 165,6 тыс. га.  Это  насаждения преимущественно сосны крымской и сосны обыкновенной.

Климатические условия в зоне НП. Климат  в зоне НП засушливый. Количество осадков составляет в среднем всего 361 мм в год. Относительная влажность воздуха может понижаться до 12-20% во все месяцы теплого сезона года, но особенно часто весной,  во вторую половину лета и даже в сентябре и октябре. При низкой  относительной влажности воздуха и высокой температуре в период вегетации   наблюдаются почти ежегодно, а иногда два-три года подряд засухи, нередко весьма длительные.

В последние годы в Херсонской области произошло заметное увеличение периода с высокими температурами воздуха (более + 30°С), длительным отсутствием атмосферных осадков (свыше 1,5 месяцев) и шквалистыми ветрами (более 10 м/с), что привело к увеличению количества лесных пожаров.

Динамика числа лесных пожаров в зоне НП. Площади земель, подвергшихся лесным пожарам, до 2002 года в зоне НП были сравнительно небольшими.  Однако погодные условия лета 2007 г. (высокая температура воздуха, более  + 40°С; отсутствие атмосферных осадков (свыше 2 месяцев); относительная влажности воздуха – 14%) привели к увеличению площади, пройденной пожарами, до 8749 га, в том числе верховыми – до 2602 га. Динамика числа лесных пожаров в зоне НП приведена на рис.1.

Рис. 1. Динамика числа лесных пожаров в зоне НП

Сумма косвенного ущерба, нанесенного лесными пожарами в августе 2007 г. составила 84,6 млн. грн, прямого ущерба – 2,4 млн. грн.

К прямому ущербу относятся выраженные в стоимостной форме затраты, потери и убытки, обусловленные именно лесным пожаром в данное время и в данном конкретном месте, а к косвенному  - потери и убытки, обусловленные вторичными эффектами (например, стоимость очистки леса от  сгоревшей древесины, восстановление лесонасаждений на сгоревшей площади).

Таким образом, дефицит атмосферной и почвенной влаги в зоне НП, высокая температура воздуха и почвы предопределяют  чрезвычайную интенсивность нарастания пожарной опасности (ПО) в лесах.

Анализ существующих методов оценки пожарной опасности в лесах. Исследования по определению пожарной опасности  в лесах ведутся во всем мире. Так в США применяется метод определения пожарной опасности на основе комплексных метеорологических показателей. Такие показатели учитывают не только погодные, но и иные факторы: антропогенные источники огня (работа механизмов в лесу, наличие крупных населенных пунктов и др.), характер и состояние растительности, рельеф и т.д.

 Для территории России оценка пожарной опасности лесных насаждений с применением комплексных критериев была предложена Н.В. Овсянниковым [3], использующим пятибалльную шкалу пожарной опасности, рассчитанную на основе многоуровневого определения пожарной опасности по степени посещения людьми лесных насаждений, по скорости возможной ликвидации, по среднему количеству осадков за сезон и т.д.

В Австралии проводятся обстоятельные исследования влияния состояния атмосферы на развитие пожаров, ведутся поиски методики предсказания степени опасности пожарных сезонов и отдельных периодов, проводится исследование влияния климата на лесные пожары [5].

В Германии проводятся исследования по разработке методики определения пожарной опасности по условиям погоды. Кроме того, проводится оценка изменения количества лесных пожаров на основе моделей изменения климата [6,7].

Необходимо заметить, что в пределах небольшого района в границах одного фенологического периода все основные факторы (породный состав растительности, полнота насаждения и т.д.) кроме погодных, можно условно считать постоянными, то есть изменение пожарной опасности территории связывать только с погодными факторами. Именно этот принцип положен в основу методики Н.П. Курбатского [1,2] для построения местных (порайонных) шкал пожарной опасности по условиям погоды. Шкалы строятся путем установления эмпирической зависимости числа пожаров в районе от величины лесопожарного показателя засухи.

«Блестящих» результатов удалось достигнуть при определении пожарной опасности в лесах Приенисейского левобережья П.А. Цветкову [3], использующему трехкомпонентный способ оценки. Для определения пожарной опасности участка лесонасаждения необходима лесорастительная характеристика участка лесонасаждения – в качестве первой компоненты, местная шкала пожарной опасности – в качестве второй и лесопожарная схема – третьей. К основным достоинствам этого метода можно отнести простоту в использовании, особенно при привлечении геоинформационных технологий.

Цель статьи. Целью настоящей  статьи  является описание метода, который позволяет выполнить оценку пожарной опасности сосновых насаждений с учетом метеорологических факторов (температуры воздуха, температуры точки росы, количества осадков).

Описание метода оценки пожарной опасности сосновых насаждений в зоне НП. Термин   «пожарная опасность» был введен В. Г. Нестеровым в  1968 г. для  определения угрозы возникновения лесного пожара [4].

Решающее значение на пожарную опасность в лесах оказывают  погодные условия. В основном влияние условий погоды связывают со следующими факторами:

1)      с метеорологическими величинами, такими как: скорость ветра, температура и влажность воздуха, интенсивность солнечной радиации, осадки, а также их совокупность в различном сочетании;

2)      с уровнем засухи, представляющим баланс факторов увлажнения и высыхания, который вычисляется с начала пожароопасного периода и предопределяет пожарную зрелость участков растительности;

3)      с грозами, которые являются природными источниками возгорания леса.

Количественным отражением угрозы возникновения лесного пожара является комплексный показатель пожароопасности  по метеорологическим условиям, который также был разработан В.Г. Нестеровым [4].

Показатель Нестерова (КПН) отражает баланс иссушающих и увлажняющих факторов соотношением:

где - температура воздуха;  -  точка росы, то есть температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным;   - число дней, прошедших после дождя, включая последний день выпадения осадков.

За факт выпадения осадков принимаются любые значения, начиная с  3 мм за 24 ч, осадки меньше 3 мм не учитываются.

Комплексный показатель постоянно повышается до первого дождя в количестве 3,0 мм, после которого комплексный показатель вычисляется сначала.

Указанный показатель пожарной опасности может изменяться от одного до нескольких тысяч градусов, а в периоды устойчивой сухой и жаркой погоды превышать 10000. Для характеристики степени пожарной опасности  весь диапазон значений делится на пять интервалов - классов.

Шкала пожарной опасности в лесу по условиям погоды для Херсонской области представлена в таблице 1.

Таблица 1

Шкала пожарной опасности в лесу по условиям погоды для Херсонской области

I класс характеризуется отсутствием пожарной опасности в лесу; II класс -  малой ПО; III класс – средней ПО; IV  класс – высокой ПО; V класс – чрезвычайной ПО.

Данные для расчета класса пожарной опасности содержатся в журнале пожарной опасности по условиям погоды и представлены в таблице 2.

Таблица 2

Данные для расчета класса пожарной опасности

Полученные за расчетный период фактические значения КПН для Херсонской области переведены в классы ПО.

На рисунке 2 представлена оценка ПО в лесах Херсонской области за наиболее пожароопасный период с 10 июня 2008 г. по 31 августа 2008 г.

Рис. 2. Оценка ПО в лесах Херсонской области

Из рис.2. следует, что в период летнего пожароопасного сезона  в лесах  Херсонской области преобладают III, IV и V  классы ПО.

График нарастания комплексного показателя пожарной опасности за период с 10 июня 2008 г. по 31 августа 2008 г.  приведен на рисунке 3.

Из графика (рис.3) следует, что до 28.06.2008 в Херсонской области наблюдалось интенсивное нарастание пожарной опасности (КНП=15009,2). Однако, после выпадения небольшого дождя (3,3 мм) 29.06.2008 комплексный показатель пожарной опасности составил 1040,4. В последующие  дни, несмотря на колебания температуры воздуха, а также точки росы, величина этого показателя непрерывно росла 11914,2.  Далее осадки интенсивностью 3,2 мм, выпавшие 10.07.2008, снизили комплексный показатель пожарной опасности до значения – 1109,5.  После чего комплексный показатель  ПО снова начал увеличиваться  (КПН = 16500,8), что соответствует чрезвычайной пожарной опасности в лесу. 

Рис. 3. График нарастания комплексного показателя пожарной опасности

На графике видно, что такие колебания ПО наблюдались в течение всего пожароопасного периода.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что угроза возникновения лесных пожаров  в Херсонской области чрезвычайно велика.  Лишь небольшие осадки немного снижают величину комплексного показателя ПО, однако и им не удается снизить ее до минимального значения (КПН=550).

Вывод. В статье предлагается описание метода, который позволяет выполнить оценку пожарной опасности сосновых насаждений с учетом метеорологических факторов (температуры воздуха, температуры точки росы, количества осадков).

ЛИТЕРАТУРА:

1.                  Курбатский Н.П., Дорогов Б.И., Доррер Г.А. Прогнозирование лесных пожаров с помощью ЭВМ. Лесное хозяйство 1976, № 7, С. 51 – 55.

2.                  Курбатский Н.П., Доррер Г.А., Дорогов Б.И. Расчёт распределения источников пожаров в лесу. Лесное хозяйство 1978, № 7, с. 76 – 78.

3.                  Коровин Г.Н., Покрывайло В.Д., Солодовникова Н.И. Анализ и моделирование статистической структуры поля горимости лесов. Методические рекомендации. - Л.: ЛенНИИЛХ, 1984. - 64 с.

4.                  Жданко В.А., Гриценко М.В. Метод анализа лесопожарных сезонов: Практические рекомендации.- Л.:ЛНИИЛХ, 1980.

5.                  Fosberg, M.A., J.G. Goldammer, D. Rind, and C. Price.1990. Global change: effects on forest ecosystems and wildfire severity. In:  Fire in the tropical biota. Ecosystem processes and global challenges. (J.G. Goldammer, ed.), 463-486. Ecological Studies 84, Springer-Verlag. Berlin.

6.                  Flannigan, M.D. and  Van Wagner, C.E. 1991.Climate change and  wildfire in Canada.Can. J. For. Res. 21,66-72.

7.                  Emanuel,W.R., Shugart,H.H. and Stevenson, M.P. 1985. Climate change and the broad-scale distribution of terrestrial ecosystem complexes. Climatic Change 7, 29-43.