ОСОБЕННОСТИ ВНУТРИСЕЗННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ ПЕРИОДОВ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ РОССИИ
Коган Р. М., Глаголев В.А. (ИКАРП ДВО РАН, г. Биробиджан, РФ)
Исследованы закономерности внутрисезонного возникновения пожаров растительности в условиях муссонного климата средних широт и выделены наиболее опасные периоды.
The regularities of intraseasonal vegetation fires in mid-latitude monsoon climate, and identified the most dangerous periods.
Ключевые слова: растительность, пожары, период вегетации
Keywords: the forest vegetation, fire danger vegetation period
Лесные пожары оказывают значительное влияние на биогеоценозы, как на комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергией, в которых фотосинтезирующие зелёные растения играют особенную роль в качестве продуцентов биомассы, стабилизаторов баланса кислорода и углекислого газа в атмосфере, круговорота воды в биосфере, и факторов, определяющих состав и пространственное размещение животных и микроорганизмов. Неконтролируемая горимость растительности приводит к быстрыми и глубокими изменениям, ведущими к необратимым сменам в состоянии, структуре и общем метаболизме биогеоценозов и знаменующим сукцессию одного из них на другой. Лесная пожарная опасность зависит от многих факторов, основных которых являются климатические условия (температура, влажность, солнечная радиация, режим выпадения осадков, грозовая активность); тип, свойства и запасы горючих материалов и территориальная концентрация антропогенных источников возгорания; период вегетации растительности [1,2]. Их сочетания определяют особенности возникновения пожаров растительности в различные временные интервалы. Основное количество исследований направлено на анализ закономерностей ежедневной, межгодовой горимости и прогнозу различной заблаговременности возникновения в них пожаров [3,4], в то время как для разработки систем долгосрочного мониторинга и оценки пожарных рисков необходим анализ внутрисезонных ритмов пожаров растительности и определяющих ее климатических условий.
Целью работы является исследование внутрисезонных пирологических характеристик горимости растительности и тенденций их изменений в Дальневосточном регионе (ДВР).
Материалы: статистические наблюдения включают данные о числе и площади лесных пожаров на охраняемой лесной территории субъектов ДВР по материалам КГУ «ДВ авиабаза», ОГБУ «Лесничество ЕАО» и по спутниковым снимкам с сайтов NASA [http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov] и ФАЛХ «Авиалесоохрана» [http://aviales.ru] за период 1969-1993 гг. Компьютерная база данных с основными параметрами лесных пожаров содержит сведения о каждом очаге горения: расположение в квартальной сети, географические координаты его центра время его обнаружения и ликвидации, причину возникновения, площадь, объем сгоревшей древесины.
В базе метеорологических данных размещена информация о фактических погодных условиях, по которым рассчитываются показатели климатической пожарной опасности. Входными данными являются даты перехода через 5,10 и 150 С, дневная температура воздуха и точки росы в 13-15 ч. местного времени, суточный объем осадков с 9 ч. утра предыдущего дня до 9 ч. утра текущего дня за тот же период по данным ГМС ДВР и среднемесячные значения температуры и осадков [4].
В качестве показателей использованы: продолжительность сезонов и периодов - предвегетационного, вегетационного, поствегетационного, их температурно-влажностные характеристики (средняя температура и количество осадков), число дней (%) с IV и V классами климатической пожарной опасности, внутрисезонное распределение пожаров.
Средняя многолетняя продолжительность пожароопасных сезонов определена по датам появления-схода устойчивого снежного покрова и возникновения первого и последнего пожара, границы внутрисезонных периодов - по среднесуточным температурам воздуха.
В различные периоды своего развития основные проводники горения находятся в пирологическом состоянии, определяемом как особенностями вегетации, так и погодными условиями. Кроме того, изменяется плотность источников возгорания, как природных (сухие грозы), так и антропогенных, последние из них связаны с периодами сбора дикоросов, сезонами охоты, различными видами рекреации, осенними и весенними сельхозпалами. Для анализа особенностей динамики внутрисезонной горимости растительности в юго-восточной части ДВР, для которой характерно сочетание относительно высокой температуры с низким количеством осадков в весенне-осенние периоды, высокая температура и влажность в июле-августе, и низкая грозовая активностью в течение пожароопасных сезонов нами предложено использовать продолжительность вегетационного периода и определенные временные интервалы перед его началом и после окончания.
Под вегетационным периодом понималась часть время, когда при устойчивой положительной температуре воздуха происходит активное функционирование лесной растительности, поэтому он определялся как часть календарного года с устойчивой среднесуточной температурой воздуха выше 50C, а его продолжительность – по датам перехода температуры через это пороговое значение. Пред - и поствегетационные периоды рассматривались как временные интервалы между 00С и +50С и +50С и 00С весной и осенью соответственно. Выбор интервалов произведен в соответствии с теми климатическими особенностями региона, которые влияют на влажность почвы и высыхание растительности. Первый интервал характеризует наступление весны, за начало которой принято устойчивое повышение температуры выше 00С, поскольку оно совпадает с началом интенсивного снеготаяния, уменьшением безморозных погод (до 20%). Он относится к первому фенопериоду, так называемой «голой весне» – до появления листвы на деревьях. Последний интервал определяет условия высыхания растительных горючих материалов осенью, для которой на фоне снижения температуры наблюдается уменьшение количества осадков, листопад, увядание травостоя и превращение его в ветошь [1].
Показатели климатической пожарной опасности рассчитаны по уравнению В. Нестерова, поскольку предварительно показана предпочтительность использования его при ежедневной оценке пожарной опасности в условиях муссонного климата средних широт. Определение классов пожарной опасности (КПО) проведено с использованием шкалы, предложенной для юга ДВР[5].
Для проведения исследования создана ГИС, содержащая базы метеорологических данных с 1969 по1996 гг., программное обеспечение для выбора временных интервалов, выделения их метеорологических характеристик, расчета показателей пожарной опасности, определения классов опасности по региональным шкалам и построения электронных карт.
Результаты.
В среднем продолжительность пожароопасного сезона по природным факторам составляет 194 дня, наименьшая наблюдается на севере Хабаровского края (164 дня, Охотский муниципальный район), наибольшая на территории Еврейской автономной области (212 дней); продолжительность по природно-антропогенным факторам (фактическая) в этом направлении изменяется от 59 до 197 дней. Оба показателя (y1, y2) являются функцией географической широты(x): y1=1,03х2-120,54х+3592,9; у2= 0,41 х2-50,43х + 1687,8.
Корреляционная связь переменных составляет 0,8 и 0,87 соответственно, что позволяет в полной мере использовать их для заблаговременного определения длительности пожароопасных сезонов на исследуемой территории.
В малоосвоенных северных районах фактическая продолжительность пожароопасных сезонов снижается по сравнению с природной на 50-70 %, в центральных районах со средней освоенностью – на 30-50%, в южных с большой плотностью населения только на 30%. Таким образом, определение длительности продолжительности пожароопасных сезонов должно проводиться с учетом освоенности территории: для малоосвоенных – по датам первого и последнего пожара, для освоенных – по датам установления - схода снежного покрова.
Максимальная продолжительность особоопасных периодов, определенная по сумме дней с IV и V классами пожарной опасности, изменяется от 44 дней на севере до 57 в центральной части и 60 в Среднем Приамурье и составляет 23, 26 и 35, 5 % от всего сезона горимости соответственно.
Средняя многолетняя продолжительность предвегетационных периодов уменьшается в направлении с севера на юг от 25 до 18 дней, вегетационных увеличивается со 131 до 174 дней, а поствегетационных остается постоянной (13-16 дней).
Формирование пожарной зрелости растительности в эти периоды в северных, центральных и южных районах происходит при различных сочетаниях температуры и осадков. В северных районах весна является прохладной с недостаточным увлажнением, лето характеризуются невысокими среднемесячными температурами и осадками; летом их значения увеличиваются. Осенью при переходе через 50С наблюдается наступление устойчивых отрицательных температур и умеренное или избыточное увлажнение. В центральных районах перечисленные выше закономерности, в общих чертах, сохраняются, и это приводит к формированию одного максимума горимости (июль), совпадающего с вегетационным периодом. На юге в предвегетационный период ветошь находится под влиянием положительных температур, недостаточного атмосферного увлажнения и сухих почв из-за незначительного снежного покрова и его испарения под действием солнечной инсоляции. Вегетационный период совпадает со временем с сочетания высоких температур и муссонных дождей. В поствегетационный период одновременно с падением температур происходит уменьшение количества осадков. Особенности погодных условий являются причиной возникновения трех периодов горимости растительности с максимумами в апреле и октябре и минимумом в августе.
Таким образом, внутрисезонное распределение горимости растительности на Дальнем Востоке России, определяемое температурно-влажностными характеристиками территории, приводит к образованию максимумов горимости, приуроченных к определенному временному периоду в зависимости от географического расположения района. Проведенный анализ может служить основой для разработки методов долгосрочного прогнозирования метеорологической пожарной опасности и позволяет своевременно перераспределять средства пожаротушения между организациями, осуществляющими противопожарный мониторинг и ликвидацию пожаров.
Список использованных источников
1. Софронов М.А., Волокитина А.В. Пирологическое районирование в таежной зоне. -Новосибирск: Наука, 1990. 205 с.
2. Глаголев В.А, Коган Р.М, Соколова Г.В. Методика автоматизированного прогноза пожарной опасности Приамурья и оценка ее эффективности // Метеорология и гидрология. -2006.- № 12.- С.45–53.
3. Методические указания по прогнозированию пожарной опасности в лесу по условиям погоды / сост. А. Л. Кац, В. А. Гусев, Т. А. Шабунина. – М.: ГМЦ СССР, 1975. – 17 с
4. Петров Е. С., Новороцкий П. В., Леншин В. Т. климат Хабаровского края и Еврейской автономной области. Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 2000.-174 с.
5. Соколова Г. В., Коган Р. М., Глаголев В. А. Пожарная опасность территории Среднего Приамурья: оценка, прогноз, мониторинг. -Хабаровск: ДВО РАН, 2009. -265 с.