КАРТОГРАФИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ СТЕПНЫХ ПОЖАРОВ НА ОСНОВЕ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА

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).

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.