Барановский Николай Викторович. Введение в прогнозирование лесной пожарной опасности.
Уважаемые слушатели Вашему вниманию предлагается аудиокнига «Введение в прогнозирование лесной пожарной опасности». Автор книги – Барановский Николай Викторович, кандидат физико-математических наук, доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Инженерной школы энергетики Национального исследовательского Томского политехнического университета.
Аудиокнига подготовлена и издана в рамках научного проекта 17-29-05093 при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Материал, представленный в настоящей аудиокниге, собран и получен при выполнении исследовательских проектов Российского фонда фундаментальных исследований: 17-29-05093 «Разработка методов мониторинга лесной пожарной опасности обусловленной антропогенной нагрузкой в бассейне озера Байкал», 16-41-700831 «Разработка технологий мониторинга и прогнозирования лесопожарного состояния территории в условиях грозовой активности на примере Тимирязевского лесничества Томской области», 12-08-33002 «Разработка научных основ общей теории зажигания твердых, жидких и гелеобразных конденсированных веществ при локальном нагреве», 99-01-00363 «Общая математическая модель и предельные условия возникновения и распространения лесных пожаров», 02-01-00714 «Математическое моделирование влияния лесных пожаров на устойчивое функционирование городов, поселков и различных производств, расположенных на территориях, покрытых лесом».
Структура аудиокниги содержит следующие разделы:
Трек 01 – Введение,
Трек 02 – Грозовая активность,
Трек 03 – Антропогенная нагрузка,
Трек 04 – Типы лесных горючих материалов,
Трек 05 – Метеоданные,
Трек 06 – Типы лесных пожаров,
Трек 07 – Системы прогноза лесных пожаров,
Трек 08 – Российские разработки для прогноза лесных пожаров
Трек 09 – Зарубежные разработки для прогноза лесных пожаров,
Трек 10 – Геоинформационные системы,
Трек 11 – Дистанционное зондирование,
Трек 12 – Высокопроизводительные вычисления,
Трек 13 – Библиография на русском языке
Трек 14 – Библиография на английском языке
В аудиокниге излагаются основные результаты, полученные отечественными и зарубежными исследователями в области прогноза возникновения лесных пожаров. Приводятся данные об основных процессах и факторах, влияющих на возникновение лесных пожаров. Рассматриваются процессы сушки и зажигания лесного горючего материала. Уделяется внимание таким важным факторам лесной пожарной опасности, как метеоусловия, антропогенная нагрузка и грозовая активность. Описываются зарубежные и отечественные методики прогноза лесной пожарной опасности.
Анализируется тематика численного прогноза погоды, высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютерах, разработки геоинформационных систем. Обсуждаются перспективы развития подходов и технологий прогнозирования лесной пожарной опасности.
Аудиокнига предназначена, как для специалистов в области охраны лесов от пожаров, научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов, так и для широкой публики, интересующейся научными разработками в области прогнозирования лесной пожарной опасности..
Лесные пожары играют важную роль в формировании и поддержке лесных биогеоценозов. Известно как положительное, так и отрицательное влияние пожаров на леса. Очень важно уметь предвидеть возникновение очагов лесных пожаров. Наибольшее значение имеет прогноз низовых пожаров, поскольку более 80 % всех пожаров растительности — это низовые лесные пожары. Практически все верховые пожары развиваются из низовых пожаров.
Потепление климата приводит, помимо прочего, к увеличению лесной пожарной опасности. Результаты прогноза на 2030 год
с использованием глобальных климатических моделей и аппарата нейронных сетей показали, например, что зональная принадлежность многих сибирских метеостанций изменится. При климатических изменениях возникают экстремальные отклонения в сезонных колебаниях погоды, что может быть причиной крупномасштабных лесных пожаров. На территории России наиболее значительные изменения происходят именно в Западно-Сибирском регионе, что не может в дальнейшем не сказаться на увеличении здесь лесной пожарной опасности.
В настоящее время остро встает проблема наиболее рационального использования тех средств, которые выделяются на охрану лесов от пожаров. Для этого необходимо создание новых методов прогноза возникновения лесных пожаров, в основу которых должны лечь адекватные реальным процессам математические модели, а также соответствующее методологическое, информационное и программное обеспечение.
Широко известна и применяется на практике группа методов прогноза лесной пожарной опасности. Следует отметить канадский, американский, а также ряд южноевропейских методов и российскую разработку — критерий Нестерова. Большинство подходов используют метеоданные, которые характеризуют лесную пожарную опасность только по погодным условиям. Однако уровень лесной пожарной опасности зависит и от других факторов, например, антропогенная нагрузка, грозовая активность.
Анализ статистики по лесным пожарам в лесхозах показал, что
в пригородных лесхозах большинство лесных пожаров возникает по причине небрежного обращения с огнем населения. Более того, даже
в пределах одного лесхоза число ежедневно возникающих лесных пожаров в течение недели может изменяться в несколько раз.
Прогностическое моделирование лесной пожарной опасности может осуществляться и по лесорастительным условиям. Следует отметить работы сотрудников Института леса и древесины СО РАН (город Красноярск) в данном направлении — разработка карт растительных горючих материалов, экспериментальные исследования по сушке лесных горючих материалов и натурные наблюдения.
Проводить натурные наблюдения на огромных территориях невозможно. Космический же мониторинг позволяет оценить лесную пожарную опасность только по метеорологическим условиям и в данное время не может быть использован для определения вероятности возникновения лесных пожаров с учетом антропогенной нагрузки и грозовой активности.
Важное значение имеет пространственное разрешение метода прогноза лесной пожарной опасности. Уже разработан подход, который имеет пространственное разрешение на уровне минимальной лесотаксационной единицы — выдела. Такая система позволяет получать результаты в системе лесничество—квартал. Согласно одному из отчетов Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук (город Москва) в Российской Федерации 1807 лесхозов, 7851 лесничество, в каждом лесничестве примерно 100 кварталов, которые в свою очередь состоят из выделов, число которых может достигать нескольких десятков.
Кроме того, следует отметить, что чем больше времени оставляет прогноз для принятия конкретных мероприятий, тем он ценнее. Необходимо, чтобы время получения прогноза было существенно меньше, чем период индукции катастрофы. Возникает необходимость применения многопроцессорных вычислительных систем и математического аппарата распараллеливания вычислительных операций.
Осложняет получение прогноза и низкое пространственное разрешение сети метеостанций.
В рамках новой авторской концепции прогноза лесной пожарной опасности предлагается ориентироваться на интерактивное взаимодействие программного обеспечения, осуществляющего выработку прогноза по лесным пожарам, с вычислительными комплексами численного прогноза погоды. Например, представляет интерес глобальная модель атмосферы, разработанная сотрудником Института вычислительной математики Российской академии наук (город Москва) Толстых Михаил Андреевичем.
К настоящему времени разработан ряд математических моделей сушки слоя лесных горючих материалов. Из-за большой вычислительной нагрузки система прогноза лесной пожарной опасности может обеспечить расчет в режиме реального времени или в режиме, опережающем реальное время развития процесса, при использовании многопроцессорных вычислительных систем.
Подводя итог можно сказать, что слушатель после прослушивания настоящей аудиокниги получит основные сведения по факторам лесной пожарной опасности, методам и системам прогнозирования лесной пожарной опасности, а также по современным технологиям дистанционного зондирования, геоинформационного мониторинга и высокопроизводительных вычислений, применяемым для прогнозирования лесной пожарной опасности.
Развитие современных информационно-вычислительных технологий и методов прогноза возникновения лесных пожаров создает объективные условия для внедрения наукоемких разработок в практику охраны лесов от пожаров. Настоящая аудиокнига призвана сформировать у читателя целостное представление о современных методах оценки условий возникновения лесных пожаров. Специалист-практик получит информацию о существующих методах прогнозирования таких катастрофических явлений, как лесные пожары. Исследователь сможет оценить современный уровень развития рассматриваемой области науки и наметить дальнейшие пути научного поиска. А широкий слушатель получит порцию достоверной информации о прогнозировании лесной пожарной опасности.
Приятного Вам прослушивания!
