«Математика готова предугадать пожары в лесах и на торфяниках»

Виталий Нестерук
заведующий кафедрой экологии гимназии №23 г. Минска, кандидат географических наук, возглавлял НИЛ метеорологического и экологического обеспечения ВВС СССР, полковник в отставке
0 1162 20 Апр 2011

Прошлогодние российские пожары и московский смог доказали: нельзя верить синоптикам, журналистам и чиновникам. Нужно верить математикам! Они предупреждали о пожарах еще два года назад. Естественно, их не слышали. И, естественно, они оказались правы.

Известно, что источниками лесных пожаров могут быть незатушенный костер, брошенный окурок, спичка, искры из выхлопных труб различных двигателей,  удар молнии и так далее. В летний период в пожароопасных районах Российской Федерации и Республики Беларусь ежегодно возникают лесные и торфяные пожары, которые закрывают дымовыми субстанциями значительные территории.

•    Так, в России непосредственно от огня в 2010 г. погибло более 50 человек, более 400 граждан получили серьезные ожоги и ранения; уничтожено более 1900 домов, свыше 3500 человек остались без крова. Ущерб предварительно оценивается в более 1,7 млрд долларов.

•    По неофициальным данным, из-за смога и дыма в Москве смертность  населения выросла на треть.

В 2010 г. от пожаров серьезно пострадали 30 российских регионов. Но следует напомнить, что огонь подбирался к местам, где хранилось ядерное оружие, и к Брянским лесам, на почвенном покрове которых до сих пор имеются радиоактивные вещества – «отголоски» аварии на ЧАЭС.  Из-за недостаточной изученности проблем воздушной миграции агрессивных аэрозолей и газов при пожарах сегодня мало говорится об их влиянии на общее загрязнение окружающей среды и безопасность проживания людей, особенно при пожарах на территориях, загрязненных после Чернобыльской катастрофы.   Между тем, при возникновении крупных очагов возгорания существует реальная угроза переноса дымовых веществ на большие расстояния и загрязнения даже отдаленных заселенных территорий.

Оттолкнемся от математических расчетов. Показатель пожароопасности зависит от условий погоды. Используя понятие дефицита точки росы d, он определяется следующим эмпирическим уравнением:

 

где Пñ  - показатель пожароопасности; t – температура воздуха в 13 часов местного времени; d – дефицит точки росы.

В зависимости от величины комплексного показателя Пñ установлено пять классов пожароопасности (см. таблицу 1).

Классы пожароопасности

Класс пожарной опасности Величина комплексного показателя Пожарная опасность Опасность радиационного загрязнения
І 1-300       Отсутствует Исключается
ІІ 301-1000       Малая Незначительная
ІІІ 1001-4 000    Средняя   Средняя
ІV 4001-10 000       Высокая Большая
V    >10 000      Чрезвычайно высокая  Очень большая

* Пожароопасность в значительной степени определяется значениями дефицита точки росы и количеством дней бездождевого периода. Белорусское Полесье по климатическим данным находится в ІV классе пожарной опасности. Однако следует учитывать то обстоятельство, что в связи с осушением болот и снижением грунтовых вод климат Полесья становится весной, летом и осенью более засушливым.

•    Поэтому намечается тенденция перехода этих территорий в V класс пожарной опасности (чрезвычайно высокого уровня), особенно с учетом глобального потепления.

Все пожары приводят к образованию дымовых шлейфов, распространяющихся по ветру на большие расстояния и на значительные высоты – вплоть до 12 км. Аэрозольные частицы, забрасываемые в стратосферу при крупных пожарах, влияют на здоровье населения.

Для создания математической модели переноса агрессивных аэрозолей и газов от дыма необходима количественная информация и метеорологические параметры: скорость ветра у земли, состояние облачного покрова и осадков, высота слоя перемешивания, состояние рельефа и подстилающей поверхности, карты барической топографии на уровнях в зависимости от высоты выброса, приземная синоптическая карта, чтобы оценить геопотенциал и атмосферное давление. Эти и некоторые другие данные важны для основного математического уравнения: A = (2ω sinφ)v,     где А – сила Кориолиса, ω – угловая скорость вращения Земли, φ – географическая широта, v – скорость ветра.

Грамотное решение этого уравнения позволяет разработать правила воздушного переноса дымовых радионуклидных аэрозолей даже от атомных взрывов.

Высота дымового облака при пожарах оценивается по самолетной разведке.

Методика математического моделирования дает нам модели трансграничного переноса агрессивных аэрозолей и газов при авариях на АЭС, ветровой эрозии, пыльных бурях, техногенных катастрофах и др. факторах, приводящих к выбросам в воздушный бассейн загрязняющих веществ, прежде всего для упреждающей защиты населения. Предложенные модели также могут служить при разработке картографических материалов и решении ряда практических задач. В случаях пожароопасной ситуации имеется возможность производить прогностические расчеты на несколько суток вперед.

Заметим, что Республика Беларусь окружена со всех сторон АЭС, и защита атомных объектов от пожаров является важной задачей безопасности.

Исследованиями установлено, что пожары лесных массивов на загрязненных территориях представляют двойную опасность. Растительному и животному миру наносится существенный ущерб. Радионуклиды вместе с дымовыми субстанциями могут переноситься на большие расстояния и загрязнять относительно чистые территории ландшафтов, населенных пунктов, городов и целых государств.

•    Территории лесных массивов и осушенных торфяников должны иметь повышенный статус охраны от пожаров. Для наблюдений за возникновением очагов пожаров на этих территориях нужно широко использовать спутниковые наблюдение, самолетные и вертолетные разведки.

•    При решении стратегических задач по предотвращению возгорания торфяников в период засухи необходимо создавать водохранилища с целью поднятия уровня грунтовых вод, что будет препятствовать возгоранию на больших глубинах.

•    В случаях возникновения значительных пожаров на загрязненных территориях важны моделирования траекторий переноса радионуклидов и их эволюции в трехмерном пространстве (такие же, как и при авариях на техногенных объектах, пыльных бурях и т.п.).

Комментарии пользователей (0)
Оставьте ваш комментарий первым
Для того чтобы оставить комментарий, необходимо подтвердить номер телефона.