CC BY
81
УДК 528.88
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОЖАРОВ ОТ ГРОЗ
Е.Г. Швецов, А.И. Сухинин, Е.И. Пономарев
Институт леса им. В.Н.Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50; e-mail: [email protected]
Проведен анализ влияния типа грозовой активности (внутримассовые или фронтальные грозы) на возникн о-вение лесных пожаров на территории Красноярского края за 2005 г. Были проанализированы данные инструме н-тальных измерений, выполненных с помощью радиометра AVHRR спутников NOAA, а также данных системы наземной пеленгации грозовых разрядов Красноярской авиабазы охраны лесов. Определена сезонная и ш иротная динамика грозовой активности. Получено распределение числа обнаруженных пожаров по времени после пр о-хождения грозы. Определены соотношения между числом зарегистрированных молний и обнаруженных пож аров и классом пожарной опасности по условиям погоды.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, грозы, лесные пожары, классы пожарной опасности
Analysis of the influence of thunderstorm activity type (i.e. air-mass thunderstorm or frontal thunderstorm) on forest fire occurrence in Krasnoyarsk region for 2005 was performed. The data of instrumental measurements made by AVHRR radiometer on NOAA satellites and on-ground system of lightning direction finding of Krasnoyarsk airbase of forest pr o-tection service were analyzed. The seasonal and latitudinal dynamics of thunderstorm activity was defined. The distrib u-tion of lightning-caused fires depending on time interval since lightning strik e registration was obtained. The relatio n-ships between number of lightning strikes recorded and fire danger class as well as between number of lightning -caused fires and fire danger class were determined.
Key words: remote sensing, thunderstorms, forest fires, fire danger classes
ВВЕДЕНИЕ
Грозы являются одной из основных природных причин возникновения лесных пожаров. От разр ядов молний в среднем в России ежегодно возникает 10% лесных пожаров (Иванов и др., 2004). В Красноярском крае на пожары от гроз может приходиться до 17% от общего числа пожаров (Иванов, 1988). Для эффективной работы службы охраны лесов необх о-димо иметь методику прогнозирования гроз овой активности и оценивания времени, в течение котор ого можно ожидать появления лесных пожаров, во з-никших от молний.
В зависимости от атмосферных условий при образовании гроз, последние подразделяются на фронтальные, возникающие на обширной террит о-рии, и внутримассовые, имеющие местный хара ктер. Фронтальные грозы образуются при прохождении холодных и теплых фронтов, а также фронтов окклюзии. Для образования внутримассовых гроз необходимо два условия: нагрев земной поверхности и большая удельная влажность воздуха (Иванов и др., 2004). Внутримассовые грозы образуются вне зоны атмосферных фронтов и имеют местный хара к-тер, возникая над регионами с сильно развитой конвекцией. Осадки при внутримассовых грозах носят ливневый характер, т.е. отличаются кратковременностью и интенсивностью (Стекольников, 1955).
Основное значение при возникновении пожара от молнии имеет предшествующая погода и влажность лесных горючих материалов перед грозой. Первостепенное значение в условиях, определя ющих возможность возникновения и распространения п о-
жаров от молний, имеет влажность горючих мат е-риалов, зависящая от погодных условий.
Целью данной работы являлось изучение влияния типа грозовой деятельности (локальные внутр и-массовые или фронтальные грозы) на возникн овение лесных пожаров от молний на территории Красноя р-ского края в 2005 г. на основе инструме нтальных измерений дистанционными методами зондирования Земли. В этом заключается новизна данной работы по сравнению с предыдущими исследовани ями.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для исследования были выбраны территории Красноярского края, а также республик Хакасия и Тыва. При этом использовались данные системы наземной пеленгации грозовых разрядов Красноя р-ской авиабазы охраны лесов за 2005 г., б аза данных лесных пожаров, обнаруженных по данным со спу т-ников КОДА, полученная приемной станцией в Институте леса СО РАН. Кроме этого, анализир овался вид облачной системы над исследуемой территорией, по данным спутниковой съемки. Для определения классов пожарной опасности по условиям пог оды в день регистрации разряда молнии и обнаруж е-ния пожара использовались данные метеоста нций.
Среди зарегистрированных разрядов молний б ы-ли выделены те молнии, которые могли стать причиной лесных пожаров с учетом пространстве нных и временных невязок. Ранее было установлено, что до стоверной причиной пожара являются молнии, зарег и-стрированные на расстоянии до 10 км от п ожара и в период до 10 дней до даты обнаружения пожара.
Рисунок 1 - Расположение разрядов молний, которые стали причиной лесных пожаров. Снимок от 14 мая 2005
В дальнейшем, для молний, которые могли в ы-звать пожар, определялось, являются ли эти мо лнии результатом фронтальной или внутримассовой грозы. Для этого использовались спутниковые снимки облачной системы над рассматриваемым регионом, а также данные метеостанций. Анализировалась сезонная и широтная динамика фронтальных и внутримассовых гроз, классы пожарной опасности до грозы, в день грозы и после грозы до даты обн а-ружения пожара.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Были проанализированы данные по лесным пожарам и молниям на территории Красноярского края за 2005 г. Всего на исследуемой территории было зарегистрировано 1032 разряда молний, которые стали причиной лесных пожаров. Большая часть этих молний (около 61%) была зарегистрир о-вана при фронтальных грозах. На эти молнии пр и-ходится и основная часть пожаров (60%). При этом для отдельных регионов может наблюдаться и пр о-тивоположная ситуация. Например, на территории Красноярского Приангарья в 2005 году разряды молний при фронтальных грозах составили только 38%, а при внутримассовых - 62% от общего числа разрядов, которые вызывали лесные пожары. Это согласуется с данными В.А. Иванова для данно го региона, который также указывает на преобладание внутримассовых гроз (Иванов и др., 2004).
Рассматриваемая область охватывает диапазон широт с 51° с.ш. по 62° с.ш. Большая часть (около 91%) молний от гроз фронтального происхождения была зарегистрирована севернее 55° с.ш. В это же время внутримассовые грозы, в основном, регис т-рировались южнее (на интервал 51 ° с.ш. - 57° с.ш. пришлось более 72% молний от таких гроз). Максимальная доля пожаров от молний приходилось на диапазон широт 55° с.ш. - 57° с.ш. В дальнейшем, с ростом географической широты число п ожаров от
молний снижается.
Июль Август Сентябрь
Месяц пожароопасного сезона
Рисунок 2 - Распределение по месяцам в течение пожароопасного сезона числа разрядов молний, кот орые вызвали лесные пожары, при фронтальных и вну т-римассовых грозах
□ Фронтальные
□ Локальные
1 ш 1
51.15 - 53 53 - 55 55 57 57 59 59 - 61.37
Интервалы широт (в градусах северной широты)
Рисунок 3 - Распределение по интервалам широты разрядов молний, которые могли вызвать лесные пожары, при фронтальных и локальных грозах
В литературе также отмечается неравноме р-ность распределения грозовой активности по ш и-ротам. В частности, указано, что на границе тун д-ры и лесотундры в Красноярском крае среднее
Июнь
число дней с грозой за пожароопасный период составляет 9-11, в то время как в центральных районах края таких дней уже составляет 20 -25, а в
Западных и Восточных Саянах наблюдается 30-35 дней с грозой за пожароопасный период (Иванов, 1987).
Рисунок 4 - Пространственное распределение пожаров, причиной которых стали разряды молнии за пожароопа с-ный период 2005 г.
На рисунке 4 приведено распределение пож аров, причиной которых стали разряды молнии на территории Красноярского края. Заметна неравн о-мерность распределения пожаров по террит ории. Наибольшее число пожаров наблюдалось на терр и-тории Енисейской равнины. Здесь максимальное число таких пожаров было зарегистриров ано в районе Красноярского Приангарья, а также Ачинского, Назаровского и Шарыповского районов. В августе 2005 года в этих районах наблюдалась значител ь-ная грозовая активность, в результате чего возни к-ли массовые лесные пожары. При этом в южных и, особенно, в северных районах было зарегистрир о-вано значительно меньшее число пожаров. В лит е-ратуре также указывается на повышенную гроз о-вую активность на те рритории Енисейской равнины (Иванов, 1987).
Пожары, причиной которых становились гр озы фронтального происхождения, обнаруживались позже, чем пожары, вызванные внутрима ссовыми грозами. Больше всего (более 57% от о бщего числа) пожаров было обнаружено спустя 5 -7 дней после грозы. В то же время, для локальных гроз спустя 3 - 6 дней после грозы было обнаружено более 64%
пожаров.
□ Все грозы
□ в т.ч. фронтальные грозы
□ в т.ч. локальные грозы
1 2 3 4 5
Класс пожарной опасности
Рисунок 5 - Распределение числа обнаруженных пожаров по дням после регистрации молнии для л о-кальных и фронтальных гроз
Однако при этом в литературе указывается, что значительная (около 40%) доля пожаров обнар уживается в первые сутки после прохождения грозы. В данном исследовании в первые сутки после грозы обнаруживается лишь небольшая доля п о-жаров. Это, по-видимому, можно объяснить тем, что при прохождении грозы поверхность Земли
закрыта облаками, что препятствует наблюдению пожаров из космоса. Кроме того, у спутниковых радиометров существует предел обнаружительной способности, поэтому пож арам необходимо время, чтобы достичь размеров, при которых они могут регистрироваться космическими средств ами.
Как известно (Иванов, 1996), основное значение при возникновении пожара от молнии имеет предшествующая погода и влажность лесных г орючих материалов перед грозой, зависящая от п о-годных условий. Как отмечается В.А. Ивановым (Иванов и др., 2004) для Красноярского Прианга-рья наибольшее число пожаров от гроз (52%) возникает при 3 и 4 классах пожарной опасности по условиям погоды. При 5 классе пожарной опасн ости было зафиксировано незначительное колич е-ство наземных разрядов (менее 2%), но при этом было обнаружено 38% пожаров. Более половины наземных разрядов молний регистрировались при 1-2 классах пожарной опасности.
В данной работе было определено, что в 53% случаев разряды молний регистр ировались при 1 -2 классах пожарной опасности по условиям пог оды. Наибольшее число зарегистрированных разр ядов пришлось на 2 и 3 классы пожарной опасности (67%). На 4 и 5 классы пришлось всего 7% разр ядов. Полученные результаты, в целом, согласую т-ся с литературными данными.
□ Все грозы
□ в т.ч. фронтальные грозы
□ в т.ч. локальные грозы
1 2 3 4 5
Класс пожарной опасности
Рисунок 6 - Распределение числа разрядов молний, которые вызвали лесные пожары по классам пожа р-ной опасности по условиям п огоды
В то же время наибольшее число пожаров было зарегистрировано при 3 и 4 классах пожа р-ной опасности. На эти классы пришло сь более половины (54%) от числа всех обнаруженных пожаров.
При этом следует отметить вероятные оши бки при определении классов пожарной опасн ости по условиям погоды. Основной их причиной я вляется неравномерное распределение метеоста нций на исследуемой территории, т.е. есть значительные участки, на которых отсутствуют мете останции, но где дистанционными методами регистриров а-лись грозы и пожары.
ВЫВОДЫ
Были проанализированы данные по погодным условиям и их связь с возникновением п ожаров от молний на территории Красноярского края за 2005 год. Пожары, вызванные молниями, регистриров а-лись на протяжении всего пожар оопасного сезона. При этом пожары от гроз внутримассового прои схождения наблюдались, в основном, в июле и а в-густе. Наибольшее число пожаров, вызванны х грозами, было обнаружено в интервале 55°-57° с.ш. Обнаружение пожаров происх одит, главным образом, спустя 5-7 дней после прохождения грозы. Для внутримассовых гроз этот интервал н е-сколько меньше и составляет 3 -6 дней. Наибольшее число гроз, которые могли вызвать лесные пожары, регистрировалось при 2-3 классах пожарной опасности по условиям погоды. При этом, наибольшее число пожаров обнаруж ивалось при 3-4 классах. Здесь также следует отметить возможность ошибок при определении классов п о-жарной опасности из-за неравномерного распределения метеостанций на исследуемой территории. Сравнение с данными Красноярской авиабазы показало, что число пожаров, возникших от гроз в исследованных районах, занижено на 15 -20% по сравнению с инструментальными данн ыми.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
_ □ Пожары__
1 2 3 4 5
Класс пожарной опасности
Рисунок 7 - Распределение числа обнаруженных п о-жаров по классам пожарной опасности по условиям погоды
Иванов, В.А. Возникновение лесных пожаров от гроз на Енисейской равнине / В.А. Иванов // Лесные пожары и борьба с ними. - М.: ВНИИЛМ, 1988. -С. 126 - 132.
Иванов, В.А. Грозоактивность и лесные пожары /В.А. Иванов // Лесные пожары и бор ьба с ними. М.:ВНИИЛМ, 1987. - С. 208 - 217.
Иванов, В.А. Механизм возникновения лесного пож ара от молнии / В.А. Иванов // Сибирский экологич е-ский журнал. Т.3. - 1996. №1. - С. 103 - 107. Иванов, В.А. Пожары от молний в лесах Красноярского Приангарья / В.А. Иванов, Н.А. Коршунов, П.М. Матвеев. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - 132 с. Стекольников, И.С. Изучение молнии и грозозащ ита / И.С. Стекольников. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 156 с.
5
0
Поступила в редакцию 14 ноября 2007 г. Принята к печати 16 мая 2008 г.
