Среднесуточная динамика дымовых эмиссий на примере единичного пожара 2006 года Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Дистанционное зондирование Земли

УДК 528.873

Н. В. Трофимова, А. И. Сухинин, Е. Г. Швецов Институт леса имени В. Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск

А. В. Иванов

Санкт-Петербургский университет информационных технологий механики и оптики, Россия, Санкт-Петербург

СРЕДНЕСУТОЧНАЯ ДИНАМИКА ДЫМОВЫХ ЭМИССИЙ НА ПРИМЕРЕ ЕДИНИЧНОГО ПОЖАРА 2006 ГОДА

Дана среднесуточная оценка массового выхода пожарных эмиссий на примере единичного пожара 2006 года.

Пожар - один из важнейших процессов, происходящих на земле, и особенно важны химические реакции и физические процессы, протекающие в нем - это выделение газов и частиц вещества, в конечном счете попадающих в атмосферу в процессе горения биомассы. Пожар приводит к изменению физического состояния растительности, в результате чего в атмосферу высвобождаются различные парниковые газы. На сегодняшний день остро стоит проблема с размерами выделения и оседания парниковых газов и аэрозолей, которые вносят существенный вклад в развитие парникового эффекта. Поэтому оценка выбросов в атмосферу от лесных пожаров является одной из первоочередных задач.

В работе представлена апробация методики расчета массы дымовых эмиссий, выделившихся в результате действия пожара, и показана динамика выбросов в зависимости от среднесуточной площади, пройденной огнем. В качестве тестового участка выбрана гарь 2006 г., расположенная на границе Лаушкардинского и Пановского участковых лесничеств Красноярского края с координатами центра 59° 52' с. ш., 101° 33' в. д.

Количественная оценка пожарных эмиссий проводилась по методике, представленной в работе [1]. Сущность методики заключается в выражении количества сгоревшего углерода и соответственно количества выделившихся в результате термической деструкции газовых составляющих продуктов горения через количество сгоревшей в результате пожара биомассы, посредством комплексного использования данных дистанционного зондирования и лесорастительных характеристик. Использование данных дистанционного зондирования в методике оценки дымовых эмиссий представлено в анализе среднесуточной площади, пройденной огнем, по результатам детектирования тепловых аномалий, используя данные сенсора ЛУНКИ спутника КОЛА, и выражении полноты сгорания биомассы через значения радиационной мощности и радиационной энергии

пожара по данным МОБ^/Тегга. Это повышает оперативность оценок выбросов пожарных эмиссий. Для определения общего запаса биомассы и доли лесных горючих материалов, способных к горению, использовались данные лесной таксации. Из недостатков методики следует отметить погрешность в определении площади, пройденной огнем. Анализ результатов детектирования активных пожаров по данным спутника ЛУНИИ/КОЛЛ позволил выявить ряд неточностей и ошибок, возникающих при регистрации тепловых аномалий очагов горения, и сделать вывод о том, что площадь пожарищ превышает реальные значения примерно на 30 %.

С момента возгорания пожара 9 июля 2006 г. до прекращения 31 июля 2006 г. общая площадь, пройденная огнем, составила 17 936,53 га.

Средний запас биомассы для тестового участка, по данным лесной таксации, составляет порядка 120 т/га, из которого на долю лесных горючих материалов приходится в среднем 40 %. Совокупная полнота сгорания лесных горючих материалов вычислена по методике, представленной в работе [2], и равна 316 000 т.

Обладая перечисленным набором данных и исходя из того, что 45 % биомассы состоит из углерода, произведена среднесуточная оценка сгорающей биомассы (см. рисунок).

Среднесуточная динамика выхода пожарных эмиссий

Решетневские 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-