CC BY
16Решетневские чтения
Учитывая процентное соотношение выхода газовых компонентов дымовых эмиссий по фазам тления/горения при распространении пожара [3], были рассчитаны массы основных газовых компонентов
Библиографический список
1. Трофимова, Н. В. Дистанционная оценка дымовых эмиссий от крупных лесных пожаров / Н. В. Трофимова, О. А. Дубровская, А. И. Сухи-нин // Вестник СибГАУ. 2008. Вып. 1(18).
2. Wooster, M. J. Retrieval of biomass combustion rates and totals from fire radiative power observations: FRP derivation and calibration relationships between biomass consumption and fire radiative energy release / M. J. Wooster, G. Roberts, G. L. W. Perry, Y. J. Kaufman // J. of Geophys. Research. 2005. Vol. 110.
3. Soja, A. J. Estimating fire emissions and disparities in boreal Siberia (1998 through 2002) / A. J. Soja [et al.] // J. of Geophys. Reseach. 2004. Vol. 109.
N. V. Trofimova, E. G. Shwetsov, A. I. Sukhinin V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Аcademy of Science, Siberian Branch, Russia, Krasnoyarsk
A. V. Ivanov
Saint-Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, Russia, Saint Petersburg
DAILY AVERAGE DYNAMICS OF SMOKE EMISSION ON AN EXAMPLE
OF SINGULAR FIRE IN 2006
The daily average estimation of a mass exit offire emission on an example of singular fire in 2006 is given.
© Трофимова Н. В., Сухинин А. И., Швецов Е. Г., Иванов А. В., 2009
УДК 528.88.042.4:630
Е. Г. Швецов
Институт леса имени В. Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск
ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВОЙ СЪЕМКИ
Проведена оценка энергетических параметров лесных пожаров по данным радиометра MODIS. С помощью измерений радиационной энергии пожаров выполнена оценка количества сгоревшей биомассы. Выполнена оценка интенсивности тепловыделения на кромке пожаров по спутниковым данным.
Совершенствование спутниковых сенсоров и доступность больших объемов мультиспектраль-ных данных позволяют оценивать энергетические характеристики пожаров. Так, радиометр MODIS, находящийся на спутниках Terra и Aqua, является первым сенсором, способным оценивать радиационную энергию пожара в глобальном масштабе [1].
В сущности, радиационная энергия пожара -это доля химической энергии, выделяемой в процессе горения растительности, которая высвобождается в виде излучения [2]. Спутниковые спек-трорадиометры, работающие в инфракрасном диапазоне, могут напрямую измерять это тепловое излучение.
Отмечается, что измерение количества радиационной энергии, выделенной в процессе горения, может дать величину, напрямую связанную с
интенсивностью кромки пожара и количеством растительности, сгоревшей в единицу времени [3]. Кроме этого, Вустером была количественно проверена связь между радиационной энергией пожара и количеством сгоревшей биомассы с использованием наблюдений полевого спектрора-диометра в случае небольших экспериментальных пожаров [4]. Почти на двух порядках величины результаты демонстрировали линейную зависимость между общей радиационной энергией, выделенной в процессе горения, и массой сгоревшей растительности.
В ходе данной работы выполнена оценка энергетических параметров, а также оценка количества сгоревшей биомассы для пожаров, обнаруженных в июле 2006 г. в районе реки Ангара по данным радиометра МОБК. Детектирование пожа-
Дистанционное зондирование Земли
ров выполнялось с использованием вероятностного порога обнаружения, определяемого путем анализа статистических параметров распределения температуры в среднем инфракрасном канале радиометра МОБ18. При этом для детектирования пожаров применялись пороговые значения, обеспечивавшие вероятность принадлежности пиксела к числу «пожарных», равную 0,95.
Оценка энергетических параметров пожаров выполнялась с использованием соотношения между значениями температуры, зафиксированными в 21 канале радиометра МОБ18, и радиационной мощностью пожара [3; 5].
БИР = 4,34-10-19(Т48 - Т4Д (1)
где БИР - радиационная мощность (МВт/пиксел); Т4 и Т4Ь - значения температуры «пожарного» пиксела и фона, зафиксированные в среднем инфракрасном канале радиометра МОБ18.
При этом минимальное и максимальное зарегистрированные значения радиационной мощности составляют 12 и 4 396 МВт соответственно. Среднее значение для рассмотренных пожаров составило 551 МВт. Следует отметить, что большинство пожаров приходилось на пожары, имеющие небольшую мощность. Так, на пожары, радиационная мощность которых не превышала 200 МВт, приходилось около 43 % от общего числа пожаров.
Следующим шагом была оценка количества биомассы, сгоревшей при пожаре. Вустер продемонстрировал, что связь между радиационной энергией, выделенной при пожаре, и массой сгоревшего топлива, может считаться линейной [5]. Для оценки общего количества сгоревшей биомассы выполнено интегрирование значений мгновенной скорости сгорания биомассы по времени существования пожара. Чтобы вычислить скорость сгорания биомассы по радиационной мощности пожара, применялось соотношение [6]:
Льют- = 0,368(±0,015)-РКР, (2)
где Липшая - скорость сгорания биомассы (кг/с); БИР - радиационная мощность пожара (МВт).
Всего в пожарах, рассмотренных в данной работе, было выделено около 6 200 ТДж радиационной энергии, а сгорело более 2 млн т биомассы.
Кроме этого, произведена оценка интенсивности тепловыделения на кромке пожара. Необходимая для оценки этого параметра информация о площади высокотемпературной зоны пожара была получена с помощью метода Дозира [7].
Библиографический список
1. Justice, C. O. The MODIS fire products /
C. O. Justice [et. al.] // Remote Sensing of Environment. 2002. Vol. 83.
2. Wooster, M. J. Fire radiative energy for quantitative study of biomass burning: derivation from the BIRD experimental satellite and comparison to MODIS fire products / M. J. Wooster, B. Zhukov,
D. Oertel // Remote Sensing of Environment. 2003. Vol. 86.
3. Kaufman, Y. Relationship between remotely sensed fire intensity and rate of emission of smoke: SCAR-C experiment / Y. Kaufman [et. al.] // Global biomass burning. J. Levine ^d.). MA : MIT Press, 1996.
4. Wooster, M. J. Small-scale experimental testing of fire radiative energy for quantifying mass combusted in natural vegetation fires / M. J. Wooster // Geophys. Research Letters. 2002. Vol. 29 (21).
5. Kaufman, Y. J. MODIS ATBD: Fire Products (Version 2.2, Nov. 10, 1998) / Y. J. Kaufman, C. O. Justice // EOS ID#2741. 1998.
6. Retrieval of biomass combustion rates and totals from fire radiative power observations: FRP derivation and calibration relationships between biomass consumption and fire radiative energy release / M. J. Wooster, G. Roberts, G. L. W. Perry, Y. J. Kaufman // J. of Geophys. Research. 2005. Vol. 110.
7. Dozier, J. A method for satellite identification of surface temperature fields of sub-pixel resolution / J. Dozier // Remote Sensing of Environment. 1981. Vol. 11.
E. G. Shvetsov
V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Аcademy of Science, Siberian Branch, Russia, Krasnoyarsk
ESTIMATION OF FOREST FIRE ENERGY PARAMETERS USING SATELLITE DATA
Estimation offorest fire energy parameters using MODIS data is performed. The total biomass consumption values are calculated using fire radioactive energy measurements. Fire front line intensity is evaluated using satellite data.
© Швецов Е. Г., 2009
