CC BY
26
Методика прогноза горимости лесов
на основе недельных прогнозов погоды
Скирда И. А., Тищенко А. И., ВУНЦ ВВС «ВВА», г. Воронеж
Российская Федерация обладает самыми крупными лесными массивами на Земле. Для поддержания этого природного богатства требуются мероприятия по его охране и защите. Знание возможных масштабов горимости лесов необходимо для успешной адаптации национальной системы их охраны. На долю лесных пожаров в нашей стране приходится ежегодно более половины всех погибающих насаждений, а площадь гарей в лесном фонде страны в 4,8 раза превышает площадь вырубок [1]. Максимальная плотность (частота) пожаров характерна для густонаселенных районов Европейской части страны. Так, например, для Воронежской области количество лесных пожаров на 1 миллион гектар площади составляет более 250 [2]. Основным фактором возникновения лесных пожаров природного характера являются погодные условия. Наличие жаркой и сухой погоды длительного времени, для которых характерны высокая температура и низкая относительная влажность воздуха приводят к высокой пожароопасности и повышают степень горимости лесов.
В настоящее время ведется оценка степени горимости леса от метеорологических факторов. Эти оценки используют результаты фактических метеорологических наблюдений. По данным наблюдений ближайших метеорологических станций получают оценку горимости лесов на основе расчета соответствующего показателя [3]
Т = (1)
где Т - показатель горимости леса в гПа/0С, ? - максимальная температура воздуха в течении дня в 0С, d - дефицит влажности воздуха в период максимального прогрева воздуха в гПа, п - число дней, прошедших после последнего дождя с количеством осадков не менее 3 мм за сутки.
Данная оценка позволяет определить, где опасность возникновения лесного пожара больше, а где меньше. На ее основе в местах повышенной пожароопасности принимаются комплексные меры по защите лесных массивов. При ограниченном ресурсе сил и средств пожаротушения, фактическая оценка горимости леса может привести к неэффективному их использованию. В этом случае силы и средства распыляются на значительные территории, что может привести к снижению эффективной борьбы с лесным пожаром.
Одним из способов повышения эффективности использования сил и средств пожаротушения является разработка прогноза горимости леса на основе прогностической метеорологической информации.
Целью данной работы является разработка методики использования недельных метеорологических прогнозов максимальной температуры, влажности и давления воздуха для прогноза горимости лесов.
В настоящее время крупными метеорологическими прогностическими
центрами разрабатываются эффективные прогнозы основных метеорологических величин с заблаговременностью до 7 суток. Доступ к этой информации находится на открытых сайтах этих центров. В качестве примера на рис. 1 и 2 представлена прогностическая продукция португальского метеорологического форума Ме1еор1 [4], где приведены распределения температуры, относительной влажности воздуха, атмосферного давления и количества осадков по пункту Лосево Воронежской области (пункт близкий к лесному массиву «Шипов лес») в период с 9 по 16 ноября 2013 года.
На рисунках по горизонтальным осям отложено поясное время прогноза, разбитое по датам с элементом дискретизации 3 часа. На рис. 1 левая вертикальная ось - количество выпавшего дождя в миллиметрах за 3 часа. Прогностические значения ожидаемого количества дождя на сроки прогноза представлены в поле графика в виде гистограмм. Правая вертикальная ось этого рисунка - атмосферное давление у земли в гектопаскалях. Прогностическое значение атмосферного давления на сроки прогноза представлены в поле графика в виде кривой. На рис. 2 левая вертикальная ось - температура воздуха в градусах Цельсия, 0С. Прогностическое значение температуры на сроки прогноза представлено в нижней части поля графика в виде кривой. Правая вертикальная ось рисунка - относительная влажность воздуха в процентах %. Прогностическое значение влажности воздуха на сроки прогноза представлено в верхней части поля графика в виде кривой.
Рис. 1. Распределение прогностических значений атмосферного давления и количества осадков по пункту Лосево Воронежской области в период с 09.11.2013 г. по 16.11.2013 г.
Рис. 2. Распределение прогностических значений температуры и влажности воздуха по пункту Лосево Воронежской области в период с 09.11.2013 г. по 16.11.2013 г.
Таким образом, в распоряжении потребителей информации имеются прогностические поля метеорологических величин, в том числе значения максимальной температуры, относительной влажности воздуха, атмосферного давле-
ния (за 12-15 часов каждых суток прогноза) и количества осадков у поверхности земли в интересующей потребителя точки земной поверхности. Имея исходную информацию можно осуществить прогноз горимости леса по различным лесным районам на основе следующей методики:
1. Определить координаты точек лесных массивов, для которых необходимо произвести прогноз горимости леса.
2. Определить фактическое и при необходимости прогностическое значение числа дней п, прошедших после выпадения последнего дождя с количеством осадков не менее 3 мм за сутки. Для расчета ожидаемого количества осадков за сутки необходимо сложить значения ожидаемого количества дождя за каждый срок в пределах прогностических суток и разделить полученную сумму на 8. Если частное меньше 3, то данные сутки необходимо включить в число дней п, в противном случае подсчет п необходимо прекратить.
3. Для каждой точки определить прогностические значения максимальной температуры, относительной влажности воздуха и атмосферного давления на 12-15 часов каждых суток прогноза.
4. По значениям максимальной температуры I, относительной влажности воздуха f с использованием психрометрических таблиц [4] определить упругость водяного пара е и температуру смоченного термометра V.
5. По значениям атмосферного давленияр и разности t — с использованием психрометрических таблиц определить поправку Ае к упругости водяного пара на атмосферное давление р.
6. С учетом поправки Ае определить исправленное значение упругости водяного пара еиср. По значениям еиср и t, с использованием психрометрических таблиц, определить дефицит влажности ^
7. Для прогностического значения п рассчитать с использованием выражения (1) показатель горимости леса для выбранных точек лесных массивов.
8. Определить прогностический класс горимости леса с использованием таблицы 1 [3].
Таблица 1
Показатели горимости леса
№ Класс горимости Горимость Показатель горимости, гПа / 0С
1 1 Отсутствует или малая 0 — 300
2 2 Средняя 301 — 1000
3 3 Высокая 1001 — 4000
4 4 Чрезвычайная 4001 и выше
Описанная методика предполагает наличие психометрических таблиц у специалистов лесной охраны. Если данных таблиц нет, то получить прогностические значения дефицита влажности можно с использованием следующего алгоритма:
1. По значениям максимальной температуры воздуха t, с использованием выражения (2) [4] определить
1дЕ = 10,796 (1 - _ 5,03 +
а \ 273Д5+С/ 273,15+С
1,50 • 10~41д 273,16 + 1,50-Ю-4
а 273,15 + С
1 - 10
(^тздМ
' Ч273Д5+С/
(2)
2. По значению ^Е, с использованием соотношения Е = 1 0 а, где а - число полученное с помощью выражения (2), определить Е;
3. По значению/и Е определить упругость водяного пара е
е = (3)
100 4 '
4. Определить дефицит влажности по формуле
а = Е-е (4)
Таким образом, специалисты охраны леса будут иметь возможность получить информацию о сроках наступления высокой пажароопасности как в различных лесных районах, так и в пределах одного лесного массива. Это позволит своевременно корректировать профилактические меры по защите лесов, а при чрезвычайных ситуациях эффективно распределять силы и средства пожаротушения.
Библиографический список
1. . Сафронов М. А. Огонь в лесу. — Новосибирск: Наука, 1981. — 127 с.
2. Влияние климатических изменений на лесные пожары в России / Г. Н. Коровин и др. http://kovdoravia.narod.ru/vlijanie_klimata.html.
3. Метеорологические показатели горимости леса на территории Белоруссии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1969. — 8 с.
4. Психрометрические таблицы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. — 270 с.
5. www.meteopt.com.
