Научная статья на тему 'Разработка модуля прогноза лесных пожаров от грозовой активности'

Разработка модуля прогноза лесных пожаров от грозовой активности Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
193
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ЛЕСНАЯ ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ / МЕХАНИЗМ ЗАЖИГАНИЯ / НАЗЕМНЫЙ ГРОЗОВОЙ РАЗРЯД

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Барановский Н. В., Кузнецов Г. В.

Представлен обобщенный механизм возникновения лесного пожара в результате грозовой активности. Механизм учитывает первичные и вторичные источники зажигания и режим тления слоя лесного горючего материала после разряда молнии. Обсуждается разработка модуля прогноза лесных пожаров от грозы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Разработка модуля прогноза лесных пожаров от грозовой активности»

----------------------------------- © Н.В. Барановский, Г.В. Кузнецов,

2009

УДК 658.382

Н.В. Барановский, Г.В. Кузнецов

РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ПРОГНОЗА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ ОТ ГРОЗОВОЙ АКТИВНОСТИ

Представлен обобщенный механизм возникновения лесного пожара в результате грозовой активности. Механизм учитывает первичные и вторичные источники зажигания и режим тления слоя лесного горючего материала после разряда молнии. Обсуждается разработка модуля прогноза лесных пожаров от грозы.

Ключевые слова: лесная пожарная опасность, механизм зажигания, наземный грозовой разряд.

Грозовая активность создает напряженную лесопожарную обстановку в горных и малообжитых регионах [1]. Причиной возгораний являются разряды класса облако-земля. В работе представлен обобщенный механизм возникновения очага лесного пожара в результате грозовой активности. Механизм учитывает в совокупности первичные и вторичные источники зажигания и режим тления слоя лесного горючего материала (ЛГМ) после разряда молнии. В качестве входной информации для моделей прогноза лесных пожаров от гроз следует использовать данные систем регистрации наземных грозовых разрядов на контролируемой лесной территории. Такие системы функционируют, например, в США и Испании [2, 3].

Предлагается два основных варианта зажигания ЛГМ. Первый вариант предполагает зажигание дерева наземным грозовым разрядом [4]. Горящие частицы древесины выпадают на поверхность и зажигают слой ЛГМ [5]. Второй вариант предполагает возникновение разрядов внутри слоя ЛГМ и его воспламенение [6]. Вероятность возникновения лесного пожара [7] в результате действия разряда молнии может быть вычислена с использованием экспериментальных данных [6] по зажиганию напочвенного покрова электрическим разрядом. Кроме того, возможно использование статистических данных и результатов математического моделирования процесса зажигания ЛГМ наземным грозовым разрядом [8]. На рис. 1 представлен обобщенный механизм возникновения очага лесного пожара в результате грозовой активности.

Рис. 3. Обобщенный механизм возникновения очага лесного пожара в результате грозовой активности

Подсистемы учета грозовой активности разрабатываются в составе канадской и американских систем. В структуре первой системы за этот фактор отвечает подсистема Fire Occurrence Prediction (FOP) System (не разработана для всей территории страны, но существуют ее региональные версии [9]). Американская система [10]

выдает индекс возникновения пожара в результате грозовой активности (Lightning-caused fire occurrence index - LOI), который определяется с учетом компонента воспламенения (Ignition component -IC) и позволяет оценить ожидаемое число лесных пожаров от гроз. В американской системе вводится ряд пирологических характеристик ЛГМ, которые позволяют косвенно учитывать процесс зажигание.

В отличие от зарубежных систем российский ГОСТ на прогнозирование лесных пожаров не учитывает грозовую активность и необходима разработка соответствующего модуля в новой системе прогноза лесной пожарной опасности. Возможны два варианта развития отечественной системы прогноза лесной пожарной опасности. Первый предполагает создание информационно-прогностических систем масштаба лесхоза [11] и распределенной обработки информации на локальном уровне, а второй создание параллельного программного комплекса (ППК) [12] для многопроцессорной вычислительной системы (МВС) в рамках общегосударственного центра лесопожарного мониторинга для централизованной обработки информации.

Реализация, как первого, так и второго вариантов, требует существенной модернизации ранее разработанных программных систем с учетом новых математических моделей зажигания ЛГМ в грозоопасной обстановке [4, 5] и усовершенствованных детерми-нированно-вероятностных критериев оценки лесной пожарной опасности [7, 8, 13].

--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Larjavaara M., Kuuluvainen T., Rita H. Spatial distribution of lightning-ignited fires in Finland // Forest Ecology and Management. 20O5. Vol. 208. N 1-3. P. 177 - 188.

2. Cummins K.L., Murphy M.J., Bardo E.A., Hiscox W.L., Pyle R.B., Pifer A.E. A combined TOA/MDF technology upgrade of the U.S. national lightning detection network // Journal of Geophysical Research. 1998. Vol. 103. P. 9035 - 9044.

3. Soriano L.R., De Pablo F., Tomas C. Ten-year study of cloud-to-ground lightning activity in the Iberian Peninsula // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2005. Vol. 67. N 16. P. 1632 - 1639.

4. Кузнецов Г.В., Барановский Н.В. Математическое моделирование зажигания дерева хвойной породы наземным грозовым разрядом // Пожаровзрывобезопасность. 2008. T. 17. № 3. С. 41 - 45.

5. Кузнецов Г.В., Барановский Н.В. Математическое моделирование зажигания слоя лесных горючих материалов нагретой до высоких температур частицей // Пожа-ровзрывобезопасность. 2006, Т. 15. № 4, С. 42 - 46.

6. Latham D., Williams E. Lightning and forest fires // Forest fires: Behavior and Ecological Effects. Netherlands, Amsterdam: Elsevier. 2001. P. 375 - 418.

7. Барановский Н.В. Влияние продолжительности действия электрического разряда на вероятность возникновения лесных пожаров // Инженерная физика. 2009. № 4. С. 43 - 46.

8. Барановский Н.В. Модель прогноза и мониторинга лесной пожарной опасности // Экология и промышленность России. 2008. № 9. С. 59 - 61.

9. LeeB.S., AlexanderM.E., HawkesB.C., Lynham T.J., StocksB.J., EnglefieldP. Information systems in support of wildland fire management decision making in Canada // Computers and Electronics in Agriculture. 2002. Vol. 37. N 1-2. P. 185 - 198.

10. Deeming J.E., Burgan K.E., Cohen J.D. The national fire danger rating system. Ogden, Utah: USDA Forest Service, General Technical report. INT-39. 1978. 66 P.

11. Барановский Н.В., Гришин А.М., Лоскутникова Т.П. Информационнопрогностическая система определения вероятности возникновения лесных пожаров // Вычислительные технологии. 2003. № 2, С. 16 - 26.

12. Барановский Н.В. Ландшафтное распараллеливание и прогноз лесной пожарной опасности // Сибирский журнал вычислительной математики. 2007. Том 10, №

2. С. 141 - 152.

13. Барановский Н.В. Оценка вероятности возникновения лесных пожаров с учетом метеоусловий, антропогенной нагрузки и грозовой активности // Пожарная безопасность. 2009. № 1. С. 93 - 99. nsrj=i

Baranovskiy N. V., Kuznetsov G. V.

DEVELOPMENT OF THE LIGHTNING-IGNITED FOREST

FIRE FORECAST UNIT

Generalized mechanism of forest fire occurrence as a result of storm activity is submitted. Mechanism takes into account both primary and secondary sources of ignition and a smoldering mode after lightning discharge. Development of the lightning-ignited forest fire forecast module is discussed.

Key words: forest fire danger, ignition mechanism, ground lightning discharge.

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------

Барановский Николай Викторович - кандидат физико-математических наук, докторант, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет,

E-mail: [email protected]

Кузнецов Гений Владимирович - доктор физико-математических наук, профессор, декан Теплоэнергетического факультета, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет,

Телефон: (3822) 5б-Зб-1З

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.