CC BY
0УДК 502.57(252.51): 614.84
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-976-980
ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРАВЯНЫХ ПОЖАРОВ В АНОМАЛЬНО ЖАРКИЕ И ЗАСУШЛИВЫЕ ГОДЫ (НА ПРИМЕРЕ УРАЛО-КАСПИЙСКОГО РЕГИОНА)
FEATURES OF THE SPREAD OF GRASS FIRES IN ABNORMALLY HOT AND DRY YEARS (USING THE EXAMPLE OF THE URAL-CASPIAN REGION)
Павлейчик В.М., Языкбаев Э.Р., Сивохип Ж.Т., Падалко Ю.А.
Pavleychik V.M., Yazykbayev E.R., Sivohip Zh.T., Padalko Yu.A.
Институт степи УрО РАН, Оренбург, Россия Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Orenburg, Russia
E-mail: orensteppe@mail.ru
Аннотация. Актуальность исследования обусловлена необходимостью формирования представления о предпосылках и тенденциях развития пожаров на фоне изменений в региональном климате, сопровождающихся усилением его аномальности. Основным методологическим подходом к решению поставленных задач стало выявление особенностей возникновения и распространения природных пожаров в отдельные аномально жаркие и засушливые годы, отмечавшиеся в Урало-Каспийском регионе - 2010 и 2021 гг. Выявлены особенности сезонного развития пожаров за пожароопасные периоды рассматриваемых лет в целом по региону и с учетом его природно-зональной неоднородности. Полученные данные свидетельствуют о преимущественно сельскохозяйственной природе возгораний. Аномально жаркие и засушливые годы существенно не выделялись по степени горимости степных и пустынных ландшафтов; исключением стало обширное распространение пожаров в лесных и лесостепных низкогорьях Южного Урала в 2021 году. Отсутствие статистически значимых взаимосвязей между показателями является свидетельством того, что погодные условия, хоть и формируют условия пожароопасности, но не являются определяющими для их реализации. Поэтому внедрение действенных методов управления обстановками способно минимизировать уровень пирогенных воздействий на степные экосистемы, сократить угрозы причинения ущерба и обеспечить безопасность населения.
Ключевые слова: пожароопасная обстановка, природные пожары, метеорологические аномалии.
Abstract. The relevance of the study is due to the need to form an idea about the prerequisites and trends of fire development against the background of changes in the regional climate, accompanied by an increase in its anomaly. The main methodological approach to solving the tasks set was to identify the features of the occurrence and spread of wildfires in certain abnormally hot and dry years observed in the Ural-Caspian region - 2010 and 2021. The features of the seasonal development of fires during the fire-hazardous periods of the years under consideration in the region as a whole and taking into account its natural-zonal heterogeneity are revealed. The data obtained indicate the predominantly agricultural nature of the fires. Abnormally hot and dry years did not significantly stand out in terms of the degree of burning of steppe and desert landscapes; the exception was the extensive spread of fires in the forest and forest-steppe lowlands of the Southern Urals in 2021. The absence of statistically significant relationships between the indicators is evidence that weather conditions, although they form fire hazard conditions, are not decisive for their implementation. Therefore, the introduction of effective environmental management methods can minimize the level of pyrogenic effects on steppe ecosystems, reduce the threat of damage and ensure the safety of the population.
Key words: fire-hazardous situation, natural fires, meteorological anomalies.
Введение. Природные пожары представляют собой актуальную угрозу экологической и экономической безопасности, в связи с чем проблема выявления предпосылок и закономерностей их развития несомненно представляет научный и практический интерес. В географических регионах с преобладанием травянистых биомов, к каковым относятся лесостепи, степи и пустыни Северной Евразии, условия и причины возникновения и развития природных пожаров, уровень пирогенного воздействия и особенности постпирогенного состояния заметно отличаются от таковых на залесенных территориях. Термин «пожарная обстановка» в отношении природных пожаров в научной литературе и в нормативных ведомственных документах как правило относится к оценке метеорологических условий возникновения и распространения огня. Вместе с тем, результаты исследований по лесостепям, степям и пустыням Северной Евразии свидетельствуют о том, что условия пожарной опасности не ограничиваются лишь
метеоусловиями [1-5]. Более того, однозначно выявлено, что важнейшие изменения в пожарном режиме стали следствием сокращения сельскохозяйственной нагрузки и активного восстановления растительного покрова [1, 6-9]. Практически повсеместно в земледельческих районах сохраняется практика использования огня в сельскохозяйственных целях, служащая одной из причин возникновения природных пожаров.
За 1985-2021 гг. (совместный период сопоставляемых данных по динамике пожаров и метеорологических условий) наиболее жаркими и засушливыми по среднемесячным значениям в рассматриваемом регионе можно считать 1995, 1996, 1998, 2010, 2014 и 2021 годы. Из них 2 года, 2010 и 2021, по многим метеопоказателям являются абсолютно аномальными за всю историю наблюдений. Аномальные значения температур и показателей атмосферного увлажнения в эти два года были отмечены, как минимум, для всей северной части Евразийского континента. Осознавая не столь явную роль погодных условий в развитии пожаров, в качестве основного подхода к проведенным исследованиям стал выбор двух рекордно аномальных жарких и засушливых лет (2010 и 2021), по которым были обобщены и проанализированы показатели, отражающие особенности формирования и реализации пожароопасной обстановки в контексте метеорологических условий. Анализ проведен применительно к обширному Урало-Каспийскому региону.
Исследование причин пространственно-временной изменчивости показателей развития природных пожаров имеет научно-методологический и практический интерес. Результаты проведенных ранее исследований позволяют констатировать, что в последние десятилетия пирогенное воздействие стало одним из ведущих факторов развития степных экосистем. Одновременно не вызывают сомнений выводы специалистов о трансформации глобального и региональных климатов, усилении его аномальности на фоне роста температур и перестройки циркуляционных процессов в атмосфере [10, 11]. Все эти преобразования несомненно будут способствовать формированию несвойственных пожароопасных обстановок и активизации пожарных явлений, что, в свою очередь, может привести к трансформации и ослаблению устойчивости степных экосистем, ухудшению качества окружающей среды, усилению рисков возникновения чрезвычайных ситуаций и угроз безопасности населения.
Представляемые материалы и доклад основаны на результатах исследования [5].
Объект и методы исследования. В работе были использованы метеорологические данные из открытого доступа ВНИИГМИ - Мирового центра данных по 22 метеостанциям (МС) (рисунок 1). При выборе МС, при анализе метеоданных и показателей распространения природных пожаров мы исходили из широтно-зональной неоднородности рассматриваемой территории и во многом обусловленными ею сменами в структуре использования земельных ресурсов и, в меньшей степени, в освоенности населением. Общая площадь региона составляет 2,6 млн км2, из них зональные лесостепи занимают около 10% (0,27 млн км2), степи - 41% (1,07 млн км2), пустыни - 28% (0,75 млн км2); горные лесные и лесостепные ландшафты Урала - 3,5% (рисунок 1).
Источниками сведений по природным возгораниям в данном исследовании стали архивы данных по тепловым аномалиям (термоточкам) и сгоревшим территориям FIRMS (геоинформационные продукты MCD14ML и MCD64A1, соответственно). Минимизация влияния пространственной неоднородности в распределении атмосферных осадков была реализована посредством формирования выборки данных по развитию пожаров в границах окружностей с диаметром 100 км (площадь каждой 7853,9 км2) (рисунок 1).
Результаты и их обсуждение. Метеорологические показатели, характеризующие степень аномальности рассматриваемых лет приведены ниже (таблица 1).
Совокупные годовые показатели распространения пожаров традиционно повышаются с севера на юг. Так, в зауральской части Урало-Каспийского региона в 2010 году средняя площадь одного пожара в лесостепях и северных степях составляла 3,7 км2, в средних степях 24,8 км2, в южных степях достигала максимума - 54,8 км2. Южнее, в связи со слабой освоенностью региона, этот показатель снижается - 20,7 км2 в северных, 2,0 км2 в средних и 2,7 км2 в южных пустынях. Доля сгоревшей площади от общей площади подзон в этот год составила, соответственно, 3,24 ^ 2,74 ^ 10,22 ^ 7,07 ^ 1,12 ^ 0,14 ^ 0,01%.
Рисунок 1. Расположение метеостанций. Распространение пожаров в 2010 году.
1 - метеостанции (№№ на карте - 1 - Стерлитамак; 2 - Зилаир; 3 - Самара; 4 - Сорочинск; 5 -Оренбург; 6 - Бреды; 7 - Перелюб; 8 - Уральск; 9 - Акбулак; 10 - Актобе; 11 - Александров Гай; 12 -Уил; 13 - Эльтон; 14 - Элиста; 15 - Астрахань; 16 - Саратов; 17 - Волгоград; 18 - Тайпак; 19 -Домбаровский; 20 - Троицк; 21 - Костанай; 22 - Тургай); 2 - ареалы для выборки данных по пожарам, приближенные к расположению МС; 3 - площади пожаров 2010 г.; 4 - границы природных зон и подзон - зона тайги, подзона подтайги (Л); зона широколиственных лесов (ЛШ); лесостепная зона (ЛС); степная зона - северные степи (С-1); средние (сухие) степи (С-2); южные (опустыненные) степи (С-3); пустынная зона- северные пустыни (П-1); средние пустыни (П-2).
Таблица 1
Основные метеорологические показатели пожароопасных периодов
Показатель 2010 2021 За период 2001-2021 годы
тах тт среднее
Количество дней с Т +30°С и выше 81 79 81 (2010) 26 (2002,2003) 46,8
Количество волн тепла за летний период 11 10 11 (2010, 2014) 4 (2002) 7,6
Средняя продолжительность одной волны, дней 7,4 7,9 10,8 (2016) 3,7 (2003) 6,3
Абсолютный максимум Т, °С 38,1 40,8 40,8 (2021) 36,3 (2004) 38,5
Сумма максимальных суточных температур, °С 2797,3 2711,5 2797,3 (2010) 857,8 (2002) 1561,0
Значение ГТК 0,17 0,26 0,92 (2003) 0,17 (2010) 0,51
Количество дней с среднесуточной Т > +10°С 153 153 173 (2005, 2012) 137 (2006) 153,4
Площадные показатели развития пожаров на большей части территории были несколько выше (2010) и ниже (2021) среднемноголетних (2001-2021) значений. Ниже, на рисунке 2, показан посуточный ход отклонений количества тепловых аномалий за 2010 и 2021 годы относительно среднемноголетних показателей применительно к подзонам степной зоны. Важно отметить, что в целом за рассматриваемый период пожарная обстановка была неоднородной и складывалась из двух фаз - 2001-2010 гг. с повышенной и 2011-2021 гг. с пониженной активностью пожарных явлений. Исходя из этого, 2010 г. даже не достигал средних значений относительно периода 2001-2010 гг. Сам факт снижения площадей пожаров в отдельных регионах требует анализа и осмысления, одним из относительно объективных предположений является возможная связь с очередным ростом освоения сельскохозяйственных угодий в сочетании с серией относительно влажных лет (2011, 2013, 2016) в начале второй фазы.
Практически единственным свидетельством соответствия неблагоприятных пожароопасных обстановок и их реализации в виде пожаров стало резкое увеличение количества и площади пожаров в 2010 и 2021 годы в горнолесных и предгорных лесостепных районах Южного Урала. Среднее значение ГТК (МС Зилаир) за 1985-2021 годы составило 0,86, тогда как в отдельные засушливые годы (1995, 1998, 2010, 2012, 2021) не превышало и половины от среднего, от 0,36 до 0,43. Тем не менее, именно в 2021 году отмечалось повсеместное развитие крупных пожаров в лесных массивах Заволжья, Южного Урала и Зауралья, в том числе охраняемых - так, практически полностью выгорел Джабык-Карагайский бор (памятник природы), возникали реальные угрозы для Бузулукского бора (национальный парк) и горнолесостепного хребта Шайтан-тау (государственный заповедник).
Северные степи (С-1 ) Средние степи (С-2) Южные степи (С-3)
Рисунок 2. Отклонение посуточного количества тепловых аномалий (ТА) от среднемноголетних значений (2001-2021) по подзонам степной зоны в 2010 и в 2021 годах.
Естественно, что такая обширная территория крайне неоднородна, как в климатическом отношении, так и в аспекте метеорологических условий отдельных лет. В этой связи по 20 МС, расположенным в различных природных зонах, подзонах и географических областях региона были рассчитаны посуточные значения комплексного показателя пожарной опасности (КППО) и сопоставлены с данными, отражающими активность развития пожаров (тепловые аномалии в пределах окружностей диаметром 100 км). Результаты проведенного исследования показывают, что прямой и отчетливо выраженной взаимосвязи между метеорологическими показателями пожароопасности и собственно развитием пожаров не наблюдается. Во многом это может быть
обусловлено тем, что: а) возникновение пожаров имеет в целом стохастический характер; б) использование огня в сельскохозяйственных целях до сих пор остается одним из традиционных элементов степного природопользования; в) в аномально засушливые периоды, возможно, повышается действенность комплекса противопожарных мероприятий и осознание населением необходимости выполнения требований противопожарной безопасности. Эти и другие факторы способны нивелировать роль метеоусловий в развитии пожаров, даже в условиях экстремально жарких и засушливых лет.
Заключение. Отсутствие статистически значимых взаимосвязей между рассмотренными показателями является свидетельством того, что погодные условия во многом определяют условия пожароопасности, а вот их реализация (возникновение и распространение пожаров) подчиняется множеству других природных и антропогенных факторов. Полученные результаты дают возможность предполагать, что угрозы ухудшения пожароопасных ситуаций со стороны метеоклиматических условий не столь очевидны. Поэтому внедрение действенных методов управления обстановками способно минимизировать уровень пирогенных воздействий на степные экосистемы, сократить угрозы причинения ущерба и обеспечить безопасность населения.
Список литературы
1. Dubinin M., Lushchekina A., Radeloff V. Climate, Livestock, and Vegetation: What Drives Fire Increase in the Arid Ecosystems of Southern Russia? // Ecosystems. 2011. Vol. 14. P. 547-562. DOI: 10.1007/s10021-011-9427-9.
2. Zong X, Tian X, Yin Y. Impacts of Climate Change on Wildfires in Central Asia // Forests. 2020. Vol. 11. No 8. P. 802. DOI: 10.3390/f11080802.
3. Pavleichik V.M. Current climate trends and meteorological conditions for the formation of fire-hazardous situations in the Ural-Caspian region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 817. P. 012082. https://doi.org/10.1088/1755-1315/817/1/012082.
4. Xu Y., Lin Z., Wu C. Spatiotemporal Variation of the Burned Area and Its Relationship with Climatic Factors in Central Kazakhstan // Remote Sensing. 2021. Vol. 13 No 2. P. 313. DOI: 10.3390/rs13020313.
5. Павлейчик В.М., Языкбаев Э.Р., Сивохип Ж.Т., Падалко Ю.А. Особенности формирования и реализации пожароопасных обстановок в Урало-Каспийском регионе в аномально жаркие и засушливые годы // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2023. Т. 43. С. 6278. DOI: 10.26516/2073-3402.2023.43.62.
6. Pavleichik V.M., Chibilev A.A. Steppe Fires in Conditions the Regime of Reserve and Under Changing Anthropogenic Impacts // Geography and Natural Recourses. 2018. Vol. 39. No. 3. P. 212-221. https://doi.org/10.1134/S1875372818030046.
7. Dara A., Baumann M., Holzel N. et al. Post-Soviet Land-Use Change Affected Fire Regimes on the Eurasian Steppes // Ecosystems. 2020. Vol. 23. No 3. DOI: 10.1007/s10021-019-00447-w.
8. Шинкаренко С.С., Дорошенко В.В., Берденгалиева А.Н. Динамика площади гарей в зональных ландшафтах юго-востока европейской части России // Известия РАН. Серия географическая. 2022. Т. 86. №1. С. 122-133. DOI: 10.31857/S2587556622010113.
9. Shinkarenko S.S., Berdengalieva A.N., Doroshenko V.V., Naichuk Ya.A. An analysis of the dynamics of areas affected by steppe fires in Western Kazakhstan on the basis of Earth remote sensing data // Arid ecosystems. 2023. Vol. 13. No 1. P. 29-38. DOI: 10.1134/S2079096123010122.
10. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. СПб: Росгидромет, 2022. 676 с.
11. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / IPCC. 2021. 2391 p. DOI:10.1017/9781009157896.
