CC BY
18
УДК 681.518:630.431.1(571.62)
ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ СРЕДНЕГО ПРИАМУРЬЯ
P.M. Коган, В. А. Глаголев Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан
Проведен анализ методик расчета показателей пожарной опасности растительности по метеорологическим условиям и их применимости для территории Среднего Приамурья
Пожары растительности являются одним из доминирующих факторов, определяющих породную и возрастную структуру бореальных лесов, их ресурсный и экологический потенциал, оказывающих разрушительное воздействие на напочвенный покров и фауну, вызывающих повреждение почв и их эрозию, изменяющих состав нижних слоев атмосферы. Они относятся к основным опасным природным, а в последнее время природно-техно-генным катастрофическим процессам, влияющим на эколого-экономическое состояние значительных территорий. Так, в России, в активно охраняемом лесном фонде, ежегодно насчитывается 12-36 тыс. лесных пожаров, охватывающих площадь от 0,5 до 2,1 млн га лесных земель, площадь гарей примерно в 5 раз превышает площадь вырубок. Наибольший ущерб наносится экосистемам азиатской части страны, на которую приходится около 50 % общего числа очагов возгорания и примерно 95 % всей пройденной огнем площади, причем максимальное количество выгоревших территорий расположено в лесных районах Сибири и Дальнего Востока со слаборазвитой инфраструктурой [1, 8,16].
Многочисленные исследования показали, что закономерности возникновения и развития пожаров определяются географическим положением, от которого зависят погодные и климатические условия, состав и свой-
ства растительности. В пределах ограниченной территории такие факторы, как класс пирологической устойчивости растительных формаций, запас, состав и свойства растительных горючих материалов (ГМ) в течение одного сезона можно считать условно постоянными. Динамика показателей пожарной опасности (ПО) определяется климатическими и погодными условиями, под влиянием которых происходят процессы формирования «пожарной зрелости» проводников горения [13, 15], поэтому ежедневная оценка ПО по метеорологическим условиям (метеорологическая пожарная опасность (МПО)) положена в основу определения классов ПО (КЗ) и оценки и прогноза горимости территории.
Научно обоснованный выбор показателей ПО сделан только для районов с континентальным климатом (се-веро- и северо-запад европейской части России, западная и восточная Сибирь) [3,6].
Южная часть Дальнего Востока России относится к муссонной климатической области средних широт и значительно отличается по внутригодовому ходу температур, влажности воздуха, выпадению осадков, преобладающим направлениям ветров от других регионов умеренных широт Северного полушария [2,11]. Это выражается в недостаточном осенне-зимне-весеннем увлажнении, больших временных периодах с низкой влажностью почв
Таблица 1
Функции/и коэффициенты К(х) для расчета показателя засухи
№ Название показателя f К(х)
1. «Комплексный показатель горимости»[4] d*T Если х?3 мм/сут, то К(х¡) =1, если х>3 мм/сут, то К(х¡) =0
2. «Показатель засухи»[3] d
3. «Метеорологический показатель горимости леса» [7] t(t- г)
4. «Показатель влажности лесной подстилки» (ПВ-1 )[3] t(t- г) Если х? 0,5 мм/сут, то К(х) =1, если х>0,5 мм/сут, то К(х¡) зависит от показателя влажности.
5. «Показатель влажности напочвенного покрова» (ПВ-2)[3]
6. «Показатель влажности с учетом гигроскопичности» [14] (t+10e)(t-T-5e) Если х?3 мм/сут, то К(х) =1, если х>3 мм/сут, то К(х)=1 зависит от изменения влажности
7. «Показатель влажности с учетом гигроскопичности» [14] (t+10e)(t-T-3e)
8. «Комплексный показатель текущего дня» [12] Kv *t(t-T) К(х)=0 или К(х)=1 в зависимости от ПЗ и количества осадков за предыдущие сутки
9. Методика «Сиб НИГМИ» [6] ErE, Если х?3 мм/сут, то К(х¡) =1 если х>3 мм/сут, то К(х¡) =0
Шкала классов пожарной опасности погоды (КЗ) для южных районов Хабаровского края [14]
Класс пожарной опасности (напряженность) I (умеренная) II (средняя) III (высокая) 1У(очень высокая) V (чрезвычайная)
Показатель засухи Весенний и осенний период (01.04 - 31.05 и 21.09-15.10) до 180 181^100 401-1200 1201-3200
Летний период (01.06-20.09) до 400 401-800 801-2400 2400-5000 >5000
и воздуха и сухими ветрами. Сложные погодные условия, накладываясь на особенности климата, определяют основные закономерности формирования ПО сезонов: большая продолжительность (апрель-октябрь, иногда начало ноября), наличие трех периодов различной гори-мости ГМ (весеннего - летнего - осеннего) и неравномерность распределения пожаров внутри периодов. Такой характер зависимости ПО от погодно-климатических условий значительно усложняет задачу выбора показателей для ее оценки и прогноза.
Цель данной работы - выбор методики расчета показателей для оценки и прогноза МПО различной заблаговременности в условиях муссонного климата средних широт.
В настоящее время для оценки ПО текущего (1) дня применяются два показателя, которые мы обозначили как «простой» (лесопожарный показатель засухи (ЛПЗ)) и «комплексный» (показатель засухи (ПЗ)), хотя, что во многих методиках они объединены. Физической основой для вычисления ЛПЗ служит оценка факторов, определяющих влагосодержание эталонных видов ГМ.
Все виды расчетных ЛПЗ, которые применяются в России, являются функцией различных сочетаний метеорологических данных: дневной температуры воздуха (I ). дневной температуры точки росы (т.), дефицита влажности (с1). упругости насыщенных паров при разных температурах (Е(, Ег), скорости ветра (Кн) (уравнение 1). ПЗ рассчитывается по уравнению 2 и используется для определения класса засухи (КЗ) по общероссийской или региональным шкалам и регламентации работы противопожарных служб [13].
ЛПЗ=/(1 т, й, Е(ЕТК) (1)
ПЗ=М г, 4 Е, е\) +К(х) П3.р (2)
где ¿/-дефицит влажности воздуха, мб.; К - коэффициент учета скорости ветра; Е -упругость насыщенных паров при температуре V, Е - упругость насыщенных паров при температуре точки росы; К(х^— коэффициент, зависящий от суточного объема осадков х. мм/сут.
Предложены следующие функции и коэффициенты для расчета ПЗ (табл. 1).
На первом этапе исследования требуется определить соответствие принятых в настоящее время показателей для оценки ПО фактической пожароопасной обстановке в Среднем Приамурье. Для этого необходимо рассчитать показатели ПО с использованием различных методик, приведенных в табл. 1, и рассмотреть закономерно-
сти распределения дней с определенными классами ПО (КЗ) в течение пожароопасных сезонов.
Для расчета показателей ПО использованы 3,6,7,8,9 варианты функции и коэффициентов К(х) и видоизмененные варианты 4 и 8 (табл. 1). В 4-ом варианте - количество осадков ¡-того дня (в авторской методике 1-1 дня), в измененном 8-ом - расчет ЛПЗ произведен по методике
3, а учет количества осадков - по методике 8. Полученные значения ЛПЗ и ПЗ переведены в классы пожарной опасности (КЗ) по шкале, предложенной для южных и центральных районов Хабаровского края (табл. 2), разработанной при использовании метеорологического показателя горимости леса В.Г. Нестерова [7], и полученные значения обозначены как К33, К36, К37, К38, К39, К34и К310. Расчеты произведены по данным метеостанции «Биробиджан» и сведения о пожарах растительности на территории ЕАО за 1997-2004 гг.
При распределении дней с одинаковым значением КЗ, выявленных по различным методикам, видно отличие результатов, полученных при использовании К39, от других расчетов (рис. 1, табл. 3).
При применении КЗ практически не различаются периоды с III, IV и IV классами ПО, что может быть следствием того, что эту методику невозможно использовать для оценки ПО в условиях муссонного климата, либо для ее применения необходима разработка специальной шкалы перевода ПЗ в КЗ.
Все остальные методики совпадают по максимальному количеству дней с I и III классом КЗ. При использо-
Рис. 1. Внутрисезонноераспределение дней с определенным классом ПО (КЗ), рассчитанное при использовании различных методик (1997-2004 гг.)
Распределение дней с определенным классом ПО (КЗ) в течении ПО сезонов 1997-2004 гг.,
рассчитанное по разным методикам
Методика Класс засухи
I II III IV V
Количество дней с определенным классом засухи, (%)
К33 474(27,8) 260(15,3) 474(27,8) 347(20,4) 148(8,7)
К36 664(39) 208(12,2) 382(22,4) 298(17,5) 152(8,9)
К37 552(32,4) 197(11,6) 397(23,3) 336(19,7) 222(13)
К38 416(24,4) 251(14,7) 453(26,6) 367(21,5) 217(12,7)
К39 1097(64,4) 496(29,1) 110(6,5) 0 0
К34 540(31,7) 301(17,7) 502(29,5) 308(18,1) 53(3,1)
о СО 132(31,2) 64(15,1) 95(22,5) 60(14,2) 72(17,2)
вании К33, К34, К36 количество дней со II классом ПО также практически совпадают и незначительно уменьшаются при расчете по К37. Наибольшие различия получены для дней с высокой пожарной опасностью (IV и V класс ПО).
Таким образом, для расчета показателей ПО в условиях муссонного климата средних широт наиболее походят методики К33, К34, К36
Выбор оптимального варианта расчета показателей ПО и шкалы для перевода их в классы ПО может быть произведен на основе анализа возникновения пожаров растительности в дни с определенным КЗ. Метод разработан Н. Курбацким и положен в основу построения региональных шкал [9]. Шкала должна соответствовать следующему распределению пожаров по дням с определенным КЗ (%): I класс (5), II класс (не более 20), III класс (35-40). IVкласс (35-40). V класс (0-5). Поскольку для юга Дальнего Востока характерно бимодальное распределение пожаров в пожароопасный период, то анализ проведен отдельно для весенне-осеннего и летнего периодов (табл. 4 и 5).
Как видно из данных, приведенных в табл. 4 и 5, распределение пожаров по дням с определенным КЗ значительно отличается в весенне-осенний и летний периоды, что подтверждает правомерность использования двухпериодных шкал для территории юга Дальнего Востока. Однако внутрисезонное распределение пожаров по классам ПО, выполненное с использованием методик К39 и К310 значительно отличается от распределения Н. Кабацкого. Наиболее близкое к нему распределение дают методики К33 и К34, но они завышают пожарную опас-
Таблица 4
Распределение пожаров растительности по дням с определенным КЗ в весенне-осенний период
ность в дни с высоким КЗ (IV и V). Следовательно, для территории Среднего Приамурья необходима разработка своей региональной шкалы классов КЗ.
Работа выполнена по гранту М 09-П16-08 «Исследование влияния муссонного климата средних широт на формирование лесопожарных ситуаций (на примере территории Среднего Приамурья)».
ЛИТЕРАТУРА:
1. Валендик Э.Н., Иванова Г. А. Пожарный режим в лесах Сибири и Дальнего Востока // Лесоведение. 2001. №4. С. 69-76.
2. Витвицкий Г.Н. Климат // Южная часть Дальнего Востока. М.: Изд-во АН СССР, 1969. С. 70-96.
3. Вонский С.М., Жданко В. А.Методические указания по оценке степени засушливости пожароопасных сезонов и оценке вероятности их поступления. Л.: ЛенНИИЛХ, 1976. 21 с.
4. Горимость леса и методы ее определения / Нестеров В.Г. Л.: Гидрометеоиздат, 1949.76 с.
5. Гриценко М.В. О новой шкале горимости // Метеорология и гидрология. 1962. № 3. С. 28-34.
6. Здерева М.Я., Виноградова М.В. Среднесрочный прогноз пожарной опасности в лесах по метеорологическим условиям // Метеорология и гидрология. 2009. №1. С. 16-27.
7. Кац А.Л., Гусев В.Л., Шабунина Т. А. Методические указания по прогнозированию пожарной опасности в лесах по условиям погоды. М.: Гидрометеоиздат, 1975.16 с.
Таблица 5
Распределение пожаров растительности по дням с определенным КЗ в летний период
Методика Класс засухи
I | II | III | IV | V
Количество пожаров, %
К33 5,1 6,7 26,4 47,6 24,4
К36 7,5 3,9 21,7 40,2 37,0
К37 5,5 4,7 18,5 35,8 45,7
К38 6,3 8,7 25,6 42,1 27,6
К39 26,4 54,3 29,5 0,0 0,0
К34 6,3 9,8 33,5 50,0 10,6
о СО 8,8 7,0 29,8 10,5 43,9
Методика Класс засухи
I | II | III | IV | V
Количество пожаров, %
К33 8,3 8,3 27,8 22,2 33,3
К36 11,1 11,1 16,7 36,1 25,0
К37 8,3 5,6 19,4 25,0 41,7
К38 13,9 5,6 19,4 27,8 33,3
К39 41,7 52,8 5,6 0,0 0,0
К34 11,1 11,1 30,6 38,9 8,3
о СО 1(2,8) 0 0 3(8,3) 0
8. Коровин Г.Н., Зукерт Н.В. Влияние климатических изменений на пожары в России // Климатические изменения: взгляд из России. Под ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: ТЕИС, 2003. С. 69-98.
9. Курбацкий Н.П. Пожарная опасность в лесу и ее измерение по местным шкалам // Лесные пожары и борьба с ними. М.: Изд-во Ан СССР, 1963. С. 5-30.
10. Лесной комплекс Дальнего Востока. Аналитический обзор / Под ред. А. С. Шейнгауза. Владивосток-Хабаровск. 2005.157 с.
11. ПетровЕ.С.,НовороцкийП.Н.,ЛеншинВ.Т. Климат Хабаровского края и Еврейской автономной области. Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 2000.174 с.
12. Сверлова Л.И. Метод оценки пожарной опасности в лесах по условиям погоды: Метод, пособие / Дальне-вост. н.-и. центр УГМС ДВ. Хабаровск, 1998. 30 с.
13. Софронов М.А. Система пирологических характеристик и оценок как основа управления пожарами в бореальных лесах: дис. в виде науч. докл. д-ра с.-х. наук/РАН. Сиб. отд. ин-т леса им. В.Н.Сукачева. Красноярск, 1998. 60 с.
14. Сафронов М. А. Усовершенствование лесопожарного показателя засухи // Мат-лы годичной научной сессии Архангельского института леса и лесохимии за 1972 год. Архангельск, 1973. С. 66-68.
15. Софронов М.А., Волокитина A.B. Пирологическое районирование в таежной зоне. Новосибирск: Наука, 1990.203 с.
16. Телицин Г.П. Лесные пожары, их предупреждение и тушение в Хабаровском крае. Хабаровск: ДальНИ-ИЛХ, 1988. 93 с.
The analysis ofmethodsfor calculating thefire dangerfor vegetation according to meteorological conditions, as well as the possibility of their application in the Middle Amur territory is carried out.
