Пожары являются одним из наиболее опасных природных явлений, ежегодно причиняющих многомиллионные убытки и реально угрожающим безопасности населения. Концепцией федеральной системы мониторинга критически важных объектов и (или) потенциально опасных объектов инфраструктуры Российской Федерации, а также опасных грузов [1] угроза лесных (и других природных) пожаров определяется как серьѐзный фактор, затрагивающий интересы национальной безопасности, очевидно, что раннее обнаружение очагов пожаров, мониторинг их развития являются исключительно актуальными задачами. Огонь, наряду с температурным режимом, почвами, влагообеспеченностью, является одним из важнейших факторов, воздействующих на растительность. Регулярные пожары могут быть определены как экзогенный локальный фактор, приводящий к нарушениям и трансформации экосистем. Причины возникновения пожаров в аридной зоне могут быть антропогенными (неосторожное обращение с огнем, неисправная сельскохозяйственная техника и т.п.) и природными (высокие летние температуры, низкая относительная влажность воздуха, и малое количество осадков - менее 50 мм).

Одним из важных факторов распространения очага является травяное покрытие. При проективном покрытии пастбищ растительностью более 45%, что соответствует экологической норме, создаются условия для распространения фронта очага пожара на весь травостой. Важным фактором распространения фронта пламени является наличие ветра и его направление.

Среди методов контроля и оперативного обнаружения пожаров, в частности степных (пастбищных), на ранней стадии их развития, наряду с широко известными наземными системами наблюдения (визуальными, телевизионными и т.п.) и авиационным патрулированием в последние десятилетия все более широкое практическое применение находят системы спутникового мониторинга. Одним из факторов, способствующих этому, является то, что в отличие от других стихийных бедствий природного и техногенного происхождения, очаги пожаров сравнительно легко могут быть определены из космоса по температурным контрастам и в видимом диапазоне.

Космоснимки позволяют определить не только возникающие в реальном времени пожары, но и оценить их последствия, построить в дальнейшем модели восстановления травостоя пастбищ с момента пожара. Суть данной модели заключается в пространственно-временном прогнозировании восстановления проективного травяного покрытия. Применение такой модели дает возможность оценить реальную продуктивность пастбищ и норму выпаса скота по годам восстановления, т. е. перейти к рациональному адаптивному природопользованию, позволяющему максимально использовать природные ресурсы с сохранением нормального экологического состояния окружающей среды.

Методика картографирования пожаров на пастбищах включает следующие этапы: проведение аэрокосмической фотосъемки с разрешением не менее 30  м (М 1:5000, 1:25000) в пожароопасный период; выделение на снимках зон по дешифровочным признакам, соответствующим очагам возгорания и выгоревшим участкам пастбищ; оконтуривание этих зон; привязка снимка к топографической карте; установление координат контуров, соответствующих очагам возгораний, выгоревшим участкам; вычисление их площадей; составление космофотокарты очагов возгорания и выгоревших участков в цифровом и бумажном виде [2].

В рамках исследований была проведена оценка ущерба от пожаров на пастбищах на основе цифровой космофотокарты с использованием компьютерного анализа изображения. Основой является оценка величины фототона в шкале серого и выбор диапазона фототона, соответствующего площади проективного покрытия пастбищ травянистой растительностью. Ущерб рассматривается относительно травяного покрытия до пожара, которое, в свою очередь, оценивается по средним значениям покрытия пастбищ растительностью, не затронутых пожаром.

С применением данной методики в ходе исследований были использованы космофотоснимки региона Черных земель Республики Калмыкия 2003 -2014 гг. с разрешением 30 м, установлены зоны возникновения пожара и площади выгоревших пастбищ, исходная продуктивность этих участков, проведена оценка экологического состояния и экологического ущерба (Рисунок 1).

Результатом исследований на первом объекте было определено, что самый большой очаг пожара находится на территории заповедника «Черные земли». Общая площадь, подвергшаяся пожару, составляет 349 тыс га. Только на данной территории потери продуктивности составляют 70 тыс т или 7,7 млн руб. На момент мониторинга 2014 г. более 40 га (1% от общей площади исследуемого региона, или 8% от площади пожаров) территории самовосстановились.

Кроме того для оценки пространственно-временного распределения пожаров был выбран район Приэльтонья, издавна привлекающий внимание ученых. Здесь по материалам космической съемки выделены территории, подвергнувшиеся воздействию пирогенного фактора в 2002 – 2014 годах.

Наиболее обширными были пожары 2005, 2010, 2012 и 2014 годов, в каждый из них было охвачено огнем более 20% территории Джаныбекского и Эльтонского ландшафтных районов. Полученные в результате дешифрирования космических снимков карты позволяют визуально оценить масштаб воздействия пирогенного фактора в изучаемом регионе (Рисунок  2). Анализ электронной карты позволил определить повторяемость пожаров и выделить участки, наиболее подвергнутые воздействию пирогенного фактора, а также определить периоды, в которые каждый из этих участков не подвергался возгораниям.

Полученные материалы позволили проанализировать причины возникновения степных пожаров, а также выявить препятствия к их распространению. Также определены территории, на которых протекают пирогенные сукцессии разной продолжительности. Дальнейшее наземное обследование этих участков позволит более полно описать и оценить процессы восстановления растительности и их связь с длительностью сукцессии.

Практически все причины возгораний в исследуемом регионе носят антропогенный характер. К природным факторам, приводящим к возгораниям, могут быть отнесены только удары молний при сухой грозе.

Таким образом, применение методов дистанционного мониторинга степных пожаров может сократить частоту возникновения пожаров определенного типа и затраты на тушение пожаров. К тому же, дистанционный мониторинг позволяет в короткие сроки провести оценку ущерба, причиненного пожарами.

Список литературы

1.     Концепция федеральной системы мониторинга критически важных объектов и (или) потенциально опасных объектов инфраструктуры Российской Федерации и опасных грузов. Одобрена распоряжением правительства Российской Федерации от 27 августа 2005 г. № 1314-р.

2.     Методические указания по дистанционному эколого-экономическому мониторингу аридных пастбищ на основе ГИС-технологиий / К.Н. Кулик и др. 2009. М.: РАСХН. 37 с.