CC BY
37
dr inz. Ryszard SZCZYGIEL, dr inz. Barbara UBYSZ, dr inz. Jozef PIWNICKI
Samodzielna Pracownia Ochrony Przeciwpozarowej Lasu Instytut Badawczy Lesnictwa
KRYTERIA OCENY RYZYKA ZAGROZENIA POZAROWEGO LASU
Streszczenie
W pracy przedstawiono analiz? meteorologicznych warunkow wyst?powania pozarow lasu, b?d^cych obok wilgotnosci materialu palnego podstawowymi kryteriami oceny zagrozenia pozarowego obszarow lesnych. Badania przeprowadzono na podstawie danych o 2911 pozarach z lat 2000-2006 z terenu Regionalnej Dyrekcji Lasow Panstwowych w Zielonej Gorze. Ich wyniki posluz^ do opracowania metody oceny ryzyka zagrozenia pozarowego.
Summary
The paper depicts an analysis of meteorological conditions of forest fire occurrence, which are, along with the combustible material humidity, the basic criteria of assessment of forest areas fire danger. Research was conducted on the basis of data on 2,911 fires from the years 2000-2006 from the area of the Regional Directorate of State Forests in Zielona Gora. Its findings will be used for development of a fire danger assessment method.
1. Wst^p
Pozary lasu s^. jednym z glownych czynnikow powoduj^cych nie tylko dlugotrwale, szkodliwe zmiany w ekosystemach roslinnych, ale wplywaj^. takze na pogorszenie si? warunkow zyciowych spoleczenstwa, szczegolnie w razie wyst^pienia pozarow wielkoobszarowych. W skali globalnej oddzialuj^ one na zmiany w atmosferze wskutek emisji gazow szklarniowych, powstaj^cych w wyniku spalania, co przyczynia si? do powstawania efektu cieplarnianego (Cahoon, Stocks, Levine, Cofer i Person 1994, Szczygiel, Ubysz i Zawila-Niedzwiecki 2009, Narayan, Fernandes, Brusselen i Schuck 2007). Niepokoj^ca jest, obserwowana na swiecie, w tym i w Polsce, stala tendencja wzrostu zarowno liczby pozarow, jak i powierzchni spalonej, wynikaj^ca przede wszystkim z ocieplenia si? klimatu (Szczygiel, Ubysz i Piwnicki 2007).
Zagrozenie pozarowe lasu ksztaltuj^. glownie czynniki meteorologiczne, wplywaj^c na stan wilgotnosci lesnych materialow palnych, od ktorego zalezy mozliwosc inicjacji procesu spalania i samorzutnego rozprzestrzeniania si? ognia. Szczegoln^. rol? w tym wzgl?dzie odgrywa sciolka sosnowa (Pinus sylvestris L.), ktora z powodu skladu gatunkowego lasow Polski jest podstawowym materialem palnym. Ze wzgl?du na rozdrobnienie, struktur?, ilosc, a zwlaszcza wilgotnosc, proces inicjacji spalania prawie wszystkich rodzajow pozarow lasu przebiega w warstwie sciolki, ktora jest rowniez glownym nosnikiem propagacji ognia, podczas gdy inne typy lesnych materialow palnych intensyfikuj^ b^dz opozniaj^. ten proces. Potwierdzeniem tego jest fakt wyst?powania 86,5% wszystkich notowanych w kraju pozarow lasu na siedliskach borowych.
Poznanie wplywu warunkow meteorologicznych i wilgotnosci lesnych materialow palnych (przede wszystkim martwych) na zagrozenie pozarowe decyduje o wlasciwej ocenie ryzyka powstania pozaru i jego rozprzestrzeniania si? oraz podj?ciu adekwatnych do tego stopnia dzialan zarowno prewencyjnych, jak i ratowniczo-gasniczych poprzez odpowiedni^. gotowosc operacyjn^. oraz dysponowanie sil i srodkow niezb?dnych do jak najszybszego ugaszenia ognia. Niniejsza praca omawia wyniki badan dotycz^cych meteorologicznych uwarunkowan wyst?powania pozarow lasu, b?d^cych podstaw^. do opracowania kompleksowej metody oceny ryzyka powstania pozaru lasu i jego rozprzestrzeniania si?, co b?dzie tematem pracy habilitacyjnej. Wszystkie znane metody prognozowania zagrozenia pozarowego lasu uwzgl?dniaj^ warunki pogodowe jako podstawowe w ocenie mozliwosci powstania pozaru.
Badania byly prowadzone w Samodzielnej Pracowni Ochrony Przeciwpozarowej Lasu Instytutu Badawczego Lesnictwa w ramach projektu badawczego wlasnego Nr 2 P06L 015 29 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyzszego.
2. Stan zagadnienia w literaturze
Prognozowanie zagrozenia pozarowego lasu rozpocz?to w latach dwudziestych XX wieku. Pierwsze proby oceny ryzyka zagrozenia pozarem zmierzaly do powi^zania zjawiska powstawania pozaru z czynnikami meteorologicznymi i ksztaltowan^. przez nie wilgotnosci^ lesnych materialow palnych. Pomimo licznych prob zdefiniowania poj?cia prognozy zagrozenia pozarowego lasu nie jest ono do dzis wystarczaj^co i w sposob jednoznaczny okreslone (Zieger i Lange 1960, Lange 1994, Wittich 1998, Silva 1998). Niektorzy autorzy widz^. w niej tylko formaln^. ocen? czynnikow pogodowych stanowi^cych pomoc
w rozpoznaniu istniej^cego zagrozenia pozarowego lasu. Inni rozumiej^ zarowno jako znajomosc potencjalnej przyczyny zapalenia, jak tez czynnikow zwi^zanych z czasem (por^ roku oraz dnia i zwi^zan^. z tym sytuaj pogodow^) oraz miejscem (np. klas^. zagrozenia pozarowego lasu). Jeszcze inni okreslaj^ j^ jako cale systemy oceny zagrozenia pozarem i jego rozwoju w srodowisku lesnym. W literaturze przedstawiane s^ rozmaite podzialy metod stosowanych do oceny zagrozenia pozarowego lasu, w roznym stopniu uwzglçdniaj^ce czynniki pogodowe. Wsrod nich mozna wyroznic:
1. Metody o dlugoterminowej (niemiecka metoda Käsego M-68 i rosyjska Nesterova), srednioterminowej (np. niemiecka metoda Baumgartnera stosowana w Bawarii) i krotkoterminowej tzw. pamiçci warunkow meteorologicznych (Lange 1994, Wittich 1998ab, Wiler 2000, 2007).
2. Metody empiryczne (np. metoda M-68 i Nesterova) lub polempiryczne (te ostatnie istniejq, przede wszystkim w krajach o duzym nasileniu wystçpowania pozarow lasu, jak Australia, Kanada czy USA, np. kanadyjski wskaznik Forest Fire Weather Index).
3. Metody okreslaj3.ce aktualne zagrozenie pozarowe lasu oraz wyprzedzaj ^ce, maj^ce rzeczywisty charakter prognostyczny (uwzglçdniaj^c prognozç pogody), b^dz tez l^czone (Langholz i Schmidtmayer 1993, Sofronov, Volokitina, Fomina i Tartakovskaja 1994, Lex 1996, Wittich 1998a).
4. Metody proste (nie rozbudowane), podaj^ce jedynie wskaznik zagrozenia pozarowego, lub uzupelniane innymi elementami, np. prognoz^. pogody na najblizszy okres (Niemcy - Lex 1996).
5. Metody systemowe oceny zagrozenia pozarowego lasu (np. amerykanski National Fire Danger Rating System). S3 one zbudowane na zasadzie modulow (w tym modul uwzglçdniaj^cy czynniki meteorologiczne), stanowi^cych odpowiednie programy czçsciowe (Anon. 1970, 1976, Karlikowski i Szczygiel 1982, Lex 1996, Wittich 1998a, Andrews i Bevins 1998, Bosserti, Reisner, Linn, Winterkamp, Schaub i Riggan 1998, Fernandes 1998, Guarnieri, Andersen, Olampi i Chambinaud 1998, Lopes, Cruz i Viegas 1998, Wittich i Lex 2000), a wywodz^ce siç jeszcze z idei Gisborne'a (1925, 1928), polegaj^cej na sumowaniu ocen wielu roznych czynnikow wplywaj^cych na niebezpieczenstwo powstania pozaru.
6. Metody charakteryzuj^ce siç rôzn^. bezwladnosci^, tj. szybkosci^ reakcji na zmiany warunkow meteorologicznych (Wittich 1998a).
W ostatnich latach coraz czçsciej obserwuje siç trend porownywania roznych metod przez poszczegolne kraje, celem wyboru najbardziej optymalnej dla ich warunkow przyrodniczolesnych. Najpowszechniej testowana jest metoda kanadyjska b^dz jej elementy, czçsto z pozytywnym rezultatem (np. Grecja, Francja, Portugalia, Niemcy).
System kanadyjski oceny zagrozenia pozarowego (Canadian Forest Fire Danger Rating System - CFFDRS) jest najstarszym, obok, podobnego do niego, amerykanskiego, stosowanym na swiecie. Metoda opiera siç na pomiarach parametrow meteorologicznych w poludnie (temperatury powietrza, wilgotnosci wzglçdnej powietrza, prçdkosci wiatru i opadu atmosferycznego). Oprocz tego na podstawie opracowanych rownan obliczane s^. wilgotnosci trzech zasadniczych typow materialow palnych: gornej warstwy pokrywy dna lasu (Fine Fuel Moisture Code - FFMC), warstwy srodkowej, w postaci czçsciowo rozlozonej sciolki (Duff Moisture Code - DMC) oraz warstwy dolnej, w formie zbitej substancji organicznej (Drought Code - DC). Wyodrçbnienie trzech warstw sciolki do oceny zagrozenia pozarem w metodzie kanadyjskiej wynika zarowno z roznej prçdkosci pochlaniania przez nie wilgoci, jak tez ich przesychania, co powoduje odmienny wplyw tych warstw na mozliwosc powstania pozaru, jego charakterystykç i intensywnosc spalania.
W Europie brakuje ujednoliconego podejscia do oceny zagrozenia pozarowego lasu, st^d w poszczegolnych krajach opracowuje i stosuje siç rozne metody. Ze wzglçdu na to, ze pozary lasow i terenow niezagospodarowanych s^. powaznym problemem w Unii Europejskiej (szczegolnie dotyczy to poludnia Europy), Komisja Europejska zdecydowala o stworzeniu Europejskiego Systemu Informacji o Pozarach Lasu (European Forest Fire Information System - EFFIS). Funkcjonuje w nim podsystem oceny zagrozenia pozarowego lasow Europy (European Forest Fire Risk Forecasting System - EFFRFS). Podsystem ten opracowano, by zapewnic ujednolicon^. platformç sluz^c^. do wdrozenia wybranych wskaznikow krajowych na terenie Europy, celem posiadania wspolnego systemu odniesienia do oceny zagrozenia pozarowego, a takze wspierania wspolpracy sluzb krajowych w wypadku zaistnienia pozarow transgranicznych. Dane meteorologiczne wykorzystywane w ocenie zagrozenia pozarowego pochodz^. z Meteo-France, a uzyskiwane s^. za pomoc^. Modelu Cyrkulacji Globalnej (ARPEGE), opracowanego we wspolpracy z Europejskim Centrum Prognoz Srednioterminowych (ECMWF). Model ten zapewnia dzienne prognozy odwzorowywane na siatce EURAT 5 o rozdzielczosci przestrzennej 0,5° x 0,5°, co odpowiada komorkom siatki 40-50 km (Yessad 1998). W EFFIS prognozy temperatury powietrza i jego wilgotnosci wzglçdnej, opadow atmosferycznych, prçdkosci wiatru oraz naslonecznienia wykorzystywane s^. do obliczania meteorologicznych wskaznikow zagrozenia pozarowego
oraz do generowania map prognoz 1- i 3-dniowych. Wskazniki meteorologiczne s^ odwzorowywane w piçciu klasach zagrozenia pozarowego lasow, ktore okreslane s^ po kalibracji kazdego wskaznika.
W Polsce problematyk^. prognozowania zagrozenia pozarowego lasu zaczçto siç interesowac dopiero w latach szescdziesi^tych ubieglego wieku. Prace w tym zakresie zostaly rozpoczçte w Zakladzie Ochrony Przeciwpozarowej Lasu Instytutu Badawczego Lesnictwa (Karlikowski 1981). Zmierzaly one pocz^tkowo do przeanalizowania mozliwosci wykorzystania istniej^cych europejskich metod oceny zagrozenia pozarowego w warunkach polskich lasow. Probowano takze ustalic meteorologiczne kryteria oceny potencjalnego zagrozenia pozarowego lasu, na podstawie wskaznikow uwilgotnienia atmosfery, ktore tez nie przyniosly spodziewanych wynikow (Przedpelska, Galka 1968). Te przyczyny spowodowaly, ze zdecydowano siç na opracowanie rodzimej metody prognozowania zagrozenia pozarowego, nad ktor^ prace prowadzono w latach 1964-1976 w Instytucie Badawczym Lesnictwa. W ich wyniku powstala metoda okreslania zagrozenia pozarowego, nazwana metody IBL (Karlikowski 1981). Opierala siç ona na trzech czynnikach: wilgotnosci sciolki sosnowej, wilgotnosci wzglçdnej powietrza i wielkosci opadu atmosferycznego. W zaleznosci od wartosci wilgotnosci sciolki i wilgotnosci wzglçdnej powietrza ustalano stopien zagrozenia pozarowego lasu na podstawie tabeli lub wykresow, ktore zostaly sporz^dzone dla dwoch terminow obserwacji, to jest na godzinç 9.00 i 13.00. W metodzie przyjçto, ze pozary mog3 powstawac do 60% wilgotnosci sciolki i do 100% wilgotnosci wzglçdnej powietrza. W zaleznosci od wielkosci zaistnialego opadu atmosferycznego dokonywano korekty ustalanego stopnia zagrozenia dla strefy prognostycznej (stosowanego w Lasach Panstwowych, podzielonych na 34 takie strefy).
W 1993 roku dokonano modyfikacji metody IBL (Karlikowski, Santorski i Sakowska 1993), polegaj^cej na zmianie progow wilgotnosci sciolki i wilgotnosci wzglçdnej powietrza. Zasadnicz^. zmiany bylo obnizenie progu wilgotnosci sciolki, przy ktorym istnieje zagrozenie pozarowe do wartosci 40%, ale tylko dla obserwacji wykonywanej o godzinie 13.00.
Z praktyki stosowania obecnej metody wynika, ze jest ona bardziej trafna przy stabilnej pogodzie. Natomiast jej trafnosc jest mala i zdecydowanie niewystarczaj^ca przy zmianach pogodowych (naglych zmianach zwi^zanych z przemieszczaniem siç frontow atmosferycznych, co jest szczegolnie grozne ze wzglçdu na mozliwosc powstawania w takich warunkach duzych pozarow lasu). Z powodu jej zbyt duzej bezwladnosci (reakcji na zmiany warunkow atmosferycznych) odnotowywane s^ takze pozary przy stopniu zerowym.
W metodzie aktualnie obowi^zuj^cej {Santorski 1999) przyjçto zbyt duze progi dla -podstawowego czynnika decyduj^cego o mozliwosci powstania pozaru w lesie - wilgotnosci materialu palnego {sciolki sosnowej). Wedlug tej metody nawet przy wilgotnosci sciolki wynosz^cej 60% istnieje zagrozenie pozarowe. To zas zmusza do podejmowania okreslonych czynnosci przez sluzby lesne i straze pozarne, podczas gdy wiadomo z badan, ze próg wilgotnosci wynosz^cy 30% {Gisborne 1925, 1928, 1936ab, Stickel 1931, Ancyskin 1957, Byram 1957, Edlin 1958, Davis, Byram i Krumm 1959, Kurbatskij 1962, 1964, Anderson i Rothermel 1964, 1965, Anderson 1969, Rothermel i Anderson 1966, Rothermel 1972, Kessell 1979, Lonkiewicz 1979, Rothermel, Wilson, Morris i Sackett 1986, Frandsen 1987, Szczygiel 1988, 1989ab 1991ab, 1992abc, 1993, 1998, Furjaev 1996, Ubysz i in. 2000) jest tym, powyzej którego w normalnych warunkach nie jest mozliwe powstanie ognia w lesie i jego samorzutne rozprzestrzenianie siç. Obecnie stosowane rozwiniçte metody prognostyczne, oprócz ustalenia zagrozenia pozarowego na biez^cy dzien i dni nastçpne, daj^ jednoczesnie mozliwosc prognozowania rozprzestrzeniania siç ognia w tych samych warunkach meteorologicznych, dla których sporz^dza siç ocenç zagrozenia pozarowego.
3. Cel i metodyka badaú
Celem badan bylo okreslenie meteorologicznych warunków powstawania pozarów lasu i wybór najistotniejszych z nich do opracowania metody oceny ryzyka powstania pozaru. Parametrami analizowanymi byly: temperatura powietrza {Tp), wilgotnosc wzglçdna powietrza {Wp), zachmurzenie {Z), opad atmosferyczny {O), liczba dni bez opadu {Ldbo). Oprócz czynników meteorologicznych w badaniach uwzglçdniono wilgotnosc sciólki sosnowej {F. sylvestris L.), bçd^c^. cech^. materialu palnego, na któr^ maj^ wplyw warunki pogodowe. Opracowaniu poddano pozary lasu, jakie powstaly w latach 2000 - 2006 w Nadlesnictwie Krzystkowice oraz na obszarze 7. strefy prognostycznej, obejmuj^cej teren RDLP w Zielonej Górze. Wybór miejsca przeprowadzenia badan wynikal z lokalizacji na terenie nadlesnictwa lesnej stacji meteorologicznej i punktu prognozuj^cego zagrozenie pozarowe dla 7. strefy prognostycznej oraz zaliczenia tego obszaru do najwyzszej kategorii zagrozenia pozarami, jak tez ich najwiçkszym wystçpowaniem w skali kraju. Przeprowadzenie badan dla nadlesnictwa i strefy prognostycznej podyktowane bylo koniecznosci^. okreslenia adekwatnosci pomiarów wykonywanych dla Nadlesnictwa Krzystkowice {29 195 ha) i ich odniesienia do obszaru calej strefy prognostycznej, obejmuj^cej teren 10 nadlesnictw {217 585 ha). Dla poszczególnych pozarów okreslono
wartosci kazdego z analizowanych parametrow. Pozwolilo to ustalic warunki jego powstania poprzez sporz^dzenie dla kazdego analizowanego czynnika rozkladu liczby pozarow w postaci histogramow. Jednoczesnie dokonano charakterystyki meteorologicznej i stanu ksztaltowania siç wilgotnosci sciolki sosnowej w sezonach palnosci, przyjmowanych za okres od 1 marca do 30 wrzesnia.
Przeprowadzono takze badania terenowe, ktorych celem bylo ustalenie wplywu czynnikow meteorologicznych na zawartosc wody w sciolce sosnowej na trzech rodzajach powierzchni: w mlodniku, dr^gowinie oraz starodrzewiu na siedlisku boru swiezego. Doswiadczenia polegaly na oznaczaniu wilgotnosci sciolki sosnowej w dwunastogodzinnych ci^gach (od godziny 8.00 do 20.00) w dwugodzinnych odstçpach. Probki sciolki pobierano z trzech miejsc (przy pniu, w obrçbie rzutu koron, w lukach miçdzy koronami) na kazdej z powierzchni, a nastçpnie je mieszano i okreslano ich wilgotnosc metody suszarkowo-wagow^. Za wynik przyjmowano sredni^ z trzech prob. W godzinach pobierania prob na stacji meteorologicznej, zlokalizowanej okolo 500 metrow od powierzchni doswiadczalnych, notowano wartosci analizowanych parametrow meteorologicznych. Badania zmian wilgotnosci sciolki prowadzono w kilkudniowych ci^gach obserwacyjnych wiosnq, latem i jesieniq, w roznych warunkach pogodowych, obejmuj^cych okresy bezopadowe, wyst^pienia deszczu, okresy wysokich i niskich temperatur, pelnego naslonecznienia i w dni pochmurne, staraj^c siç przesledzic zmiany wilgotnosci sciolki w roznych warunkach meteorologicznych.
Na podstawie opracowanych danych, z lat 1997 - 2006, zawieraj^cych informacjç o wartosciach parametrow meteorologicznych i wilgotnosci sciolki sosnowej mierzonych w punkcie prognozuj^cym zagrozenie pozarowe lasu, podjçto zadanie opisu matematycznego zaleznosci pomiçdzy czynnikami pogodowymi a stanem wilgotnosci materialu palnego. Celem bylo opracowanie rownan daj^cych mozliwosc prognozowania wilgotnosci sciolki na godziny popoludniowe, w ktorych ryzyko powstania pozaru lasu jest najwiçksze (powstaje w tym czasie okolo 80% pozarow lasu). Zalozono, ze opracowane rownania matematyczne winny miec charakter zaleznosci regresyjnej, umozliwiaj^c trafne prognozowanie wilgotnosci sciolki z maksymaln^. dokladnosci^ w przedziale jej zapalnosci.
4. Wyniki badaú
4.1. Warunki powstawania pozarów lasu
Badan dotycz^cych warunków meteorologicznych wyst^pienia pozarów lasu dokonano dla 1397 dni w sezonach palnosci w latach 2GGG - 2GG6, kiedy powstalo 4G1 pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 2911 pozarów w calej 7. strefie prognostycznej.
4.1.1. Temperatura powietrza
Rozklad ilosciowy i procentowy pozarów powstalych na terenie Nadlesnictwa i strefy prognostycznej przedstawiono na rycinie 1. Z histogramu wynika, ze pozary powstawaly w przedziale temperatur od 20C do 4G0C. Najwiçcej pozarów zarówno w nadlesnictwie, jak i w strefie prognostycznej odnotowano w przedziale temperatur 26 - 280C (14,21% na terenie Nadlesnictwa i 15,39% na obszarze strefy). Natomiast najmniej pozarów powstalo w niskich przedzialach temperatur od 20C do 80C i przy ekstremalnych temperaturach rzçdu 38 - 4G0C. Byly to pozary suchych traw w okresie wczesnej wiosny. Niskie temperatury charakterystyczne s^. dla pocz^tku sezonu palnosci i podobnie, jak temperatury wysokie (powyzej 3G0C), notowane przede wszystkim latem, wystçpowaly dose rzadko. Zdecydowana wiçkszosé pozarów powstala w zakresie temperatur od 14 do 3G0C. Na terenie Nadlesnictwa w tym przedziale powstalo 69,32% wszystkich pozarów, a w strefie 74,G8%.
CD 00 0 2 CD 00 0 2 CD 00 0 2 CD 00 0
VI VI VI 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 CO CO CO CO CO
CP CP CP VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI
1— 1— 1— CP P P P P P P P P P P P P P P P
V V V 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1-
2 CD V V V V V V V V V V V V V V V V
00 0 2 CD 00 0 2 CD 00 0 2 CD 00
1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 CO CO CO CO CO
Tp [oC]
Ryc. 1. Rozklad liczby pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej
w zaleznosci od temperatury powietrza (Tp)
4.1.2. Wilgotnosc wzglçdna powietrza
Rozklad wystçpowania pozarow lasu w zaleznosci od wilgotnosci wzglçdnej powietrza przedstawiono na rycinie 2. Pozary w Nadlesnictwie wystçpowaly w zakresie wilgotnosci powietrza wynosz^cej od 10 do 80%, a w strefie prognostycznej od 10 do 100%. Najmniej pozarow powstawalo w bardzo niskich (10 - 20%) i wysokich przedzialach wilgotnosci wzglçdnej powietrza (powyzej 65%). Podobnie, jak i dla temperatury powietrza, takie zakresy s^ charakterystyczne dla pocz^tku sezonu zagrozenia pozarowego lasu oraz okresow dluzej utrzymuj ^cych siç susz i nie wystçpowaly czçsto. Najwiçcej pozarow w Nadlesnictwie powstalo przy wilgotnosci wzglçdnej powietrza 35 - 40% (23,69% pozarow) i podobnie w strefie, gdzie nast^pilo niewielkie przesuniçcie zakresu przedzialu do 45% (39,54% wszystkich analizowanych pozarow). Nasilenie wystçpowania pozarow lasu zarowno w Nadlesnictwie (75,82%), jak i w strefie (74,64%) przypadlo dla wilgotnosci wzglçdnej powietrza wynosz^cej od 30 do 55%.
700
2
Я 600
N
О о.
те 500 .Q N О
—, 400
300
200
100
■ Nadlesnictwo □ Strefa
5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5
1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 CO CO <J>
VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI VI
Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ Œ
S S S S S S S S S S S S S S S S S
V V V V V V V V V V V V V V V V V
0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 00 00
vi
Œ
V
5
Wp [%]
Ryc. 2. Rozklad liczby pozarow w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej w zaleznosci od wilgotnosci wzglçdnej powietrza (Wp)
0
4.1.3. Zachmurzenie
Wystçpowanie pozarów lasu w zaleznosci od zachmurzenia1 przedstawiono na rycinie 3. Najwiçcej pozarów wyst^pilo, gdy zachmurzenie bylo male i wynosilo 1 (tj. 1/10 pokrycia nieba), zarówno w Nadlesnictwie - 87 pozarów (21,70%), jak i w strefie prognostycznej - 531 (18,45% ogólu pozarów). Natomiast najmniej pozarów powstalo przy pelnym zachmurzeniu (10). W nadlesnictwie wybuchlo ich 11 (2,74%), a w strefie бб (2,27%). Przy zachmurzeniu malym powstala blisko polowa wszystkich pozarów bez wzglçdu na wielkosc obszaru objçtego analiza. Natomiast przy zachmurzeniu okreslanym jako duze powstalo najmniej pozarów - w Nadlesnictwie 55 (13,72%), a w strefie 358 (12,3%).
^ 600 Ю
■N 500 O o.
400
14
o
J 300 200 100 0
Ryc. 3. Rozklad liczby pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej
w zaleznosci od zachmurzenia (Z)
4.1.4. Opad atmosferyczny
Wplyw opadu atmosferycznego na powstawanie pozarów analizowano na podstawie:
• jego wielkosci z terminu obserwacji najblizszej godzinie wyst^pienia pozaru,
• sumy opadów w dniu powstania pozaru (Os),
• liczby dni bez opadu do dnia, w którym wybuchl pozar.
Wyniki badan zaprezentowano na rycinach 4 - б. Z analizy wynika, ze okolo 99% wszystkich pozarów (odpowiednio: w Nadlesnictwie - 397, w strefie - 28бб) powstalo, gdy nie
1 Zachmurzenie na lesnych stacjach meteorologicznych bylo okreslane w dziesiçciostopniowej skali pokrycia nieba chmurami. Zachmurzenie okresla siç jako male, gdy stopien pokrycia nieba wynosi od 0 do 3, umiarkowane, gdy od 4 do 7 i duze - przy pokryciu od 8 do 10.
13 5 ■ Nadlesnictwo □ Strefa
9 2 4 0 3 4
--- — 2 8 2 3 8 9 2 2 — 0 0 3 9 6 9 8
8 4 ■ 7 8 1 2 4 ■ 2 5 4 ■ 3 4 ■ 0 4 ■ 9 2 2 2 £01- 1 zz4 1 6 6
0123456789 10
Z
odnotowano opadu w godzinie obserwacji wykonywanej na stacji meteorologicznej najblizszej powstaniu pozaru. Cztery pozary powstaly w Nadlesnictwie przy opadzie 0,1 mm (w strefie bylo ich 16), mierzonym na stacji meteorologicznej, co praktycznie nie powoduje zmian wilgotnosci pokrywy dna lasu i nie przeciwdziala mozliwosci inicjacji spalania. W strefie prognostycznej odnotowano tez 1% pozarów, gdy opad byl wiçkszy niz 0,1 mm, co zwazywszy na wielkosc strefy i to, ze opad byl mierzony w Krzystkowicach, a wiçc czçsto daleko od miejsca powstania pozaru, uzasadnia pominiçcie takich wypadków. Pozwala to na stwierdzenie, ze pozary powstawaly wówczas, gdy bezposrednio (do kilku godzin) przed nimi nie bylo opadów deszczu.
3500
Ю
»- 3000 TO ■N О
Q. 2500
(Q
.Q
2000
1500 1000 500 0
2866
■ Nadlesnictwo □ Strefa
o=o
o<o<o,1
O [mm]
0,1<O<0,5 0,5<O<1,0 1,0<O<2,0 2,0<O<2,7
Ryc. 4. Rozklad liczby pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej
w zaleznosci od opadu atmosferycznego (O)
3000
О т- (N CO -«fr UO
II VI VI VI VI VI
(Л И (Л (Л (Л (Л
О О О О О О
V V V V V
О Т- (N СО -<fr
О T- 00 00 Ч- ч-
co 0 _ CN CN
VI T— т— 3
(Л VI VI VI VI
о (Л (Л (Л (Л
V О О О О
CO V V V V
СП 0 ч— (N
Os [mm]
Ryc. 5. Rozklad liczby pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej w zaleznosci od sumy opadów atmosferycznych (Os)
re
■N
о a.
re
.Q
N
о
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
7 8 9 Ldbo
10 11 12 13 14 15 16
1
2
3
4
5
6
Ryc. 6. Rozklad liczby pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej w zaleznosci od liczby dni bez opadu atmosferycznego (Ldbo)
Okreslaj^c z kolei wplyw sumy opadów, jakie wyst^pily w dniu powstania pozaru, nalezy stwierdzic, ze podobnie jak to opisano wyzej, zdecydowana wiçkszosc pozarów wybuchla, gdy nie bylo takich opadów. W Nadlesnictwie bylo to 3б8 pozarów (91,77%), a w strefie prognostycznej 2570 pozarów (88,29%). Przy opadzie wielkosci do 1 mm, mierzonego na powierzchni otwartej, w Nadlesnictwie powstalo 27 pozarów (б,73%), w strefie zas 229 (7,87%). Tylko 1,5% (Nadlesnictwo) i 3,75% (strefa) sposród wszystkich pozarów powstalo, gdy opad dochodzil nawet do 32 mm. Swiadczy to o tym, ze pomiary opadu, który radykalnie wplywa na mozliwosc powstania ognia w lesie, nie byly adekwatne dla obszaru calej strefy prognostycznej, szczególnie przy przechodzeniu frontów burzowych. Dokladna analiza pozarów powstalych na terenie Nadlesnictwa wykazala, ze nieliczne pozary, jakie odnotowano, zaistnialy przed wyst^pieniem opadu.
Najwiçcej pozarów powstalo w okresie jednego lub dwóch dni od wyst^pienia opadu, gdy jego wysokosc nie przekraczala 1 mm. Im opad byl wiçkszy tym liczba dni bezopadowych do momentu wyst^pienia pozaru byla wiçksza. Mniejsza liczba pozarów przy dlugich okresach bez deszczu wynikala tylko z tego powodu, ze te okresy byly rzadkie i trwaly najdluzej 1б dni.
4.1.5. Wilgotnosc sciólki
Wilgotnosc sciólki sosnowej (P. sylvestris L.), ze wzglçdu na sklad gatunkowy lasów Polski, decyduje o mozliwosci powstania pozaru, o ile w lesie pojawi^. siç bodzce energetyczne zdolne zainicjowac proces spalania. W analizie rozkladu liczby pozarów, w zaleznosci od wilgotnosci sciólki, wykorzystano dane z punktu prognostycznego, w którym mierzone byly jej wartosci. Wyniki przedstawia rycina 7.
Ws [%]
Ryc. 7. Rozklad liczby pozarów w Nadlesnictwie Krzystkowice i 7. strefie prognostycznej
w zaleznosci od wilgotnosci sciólki (Ws)
Prawie 34% wszystkich analizowanych pozarów powstalo, kiedy wilgotnosc sciólki wynosila od 8 do 10%. W tym przedziale wilgotnosci materialu palnego w Nadlesnictwie powstalo 13б, a w strefie prognostycznej 991 pozarów lasu. W zakresie do 20% wilgotnosci sciólki w Nadlesnictwie powstalo 379 pozarów (94,51%), w strefie zas 2б84, co stanowilo 92,02% wszystkich wypadków. Wraz ze wzrostem wilgotnosci sciólki malala liczba pozarów. Powyzej wartosci 30% wilgotnosci sciólki nie odnotowano pozarów na terenie Nadlesnictwa, co nalezy uznac za wartosc progow^, powyzej której niemozliwe jest powstanie pozaru od standardowych bodzców energetycznych i samorzutne rozprzestrzenianie siç ognia. Potwierdzaj^ to dane innych badan, zarówno krajowych, jak i zagranicznych. Natomiast na obszarze strefy prognostycznej powyzej tej wartosci progowej powstaly 84 pozary (2,б8%), co uwidacznia, ze mierzone wartosci wilgotnosci sciólki w punkcie prognostycznym nie zawsze s^. trafne w odniesieniu do calej strefy prognostycznej. Trafnosc ta jest tym wiçksza im dotyczy mniejszego obszaru, dla którego okreslane s^. warunki mozliwosci powstania pozaru lasu. Ta nieadekwatnosc wynika przede wszystkim z nierównomiernosci przestrzennego rozkladu opadów atmosferycznych, co ma decyduj^cy wplyw na stan wilgotnosci lesnych materialów
palnych. Z przeprowadzonych badan wynika, ze temperatura powietrza, wilgotnosc wzglçdna powietrza i zachmurzenie odznaczaly siç stabilnosci^. na wiçkszym obszarze. Mierzone one byly na lesnej stacji meteorologicznej i w punkcie prognostycznym (zlokalizowanych na terenie Nadlesnictwa) i okazaly siç adekwatne takze dla calej strefy prognostycznej, o czym swiadcz^. takie same lub bardzo zblizone zakresy wartosci tych parametrów, przy których pozary powstawaly. Podobnie, zarówno na terenie Nadlesnictwa, jak i strefy prognostycznej, odnotowano najwiçcej i najmniej pozarów lasu w zblizonych przedzialach wartosci meteorologicznych. Opad atmosferyczny i wilgotnosc sciólki okazaly siç parametrami, które szczególnie przy niestabilnej pogodzie, nie byly w pelni adekwatne dla strefy prognostycznej, st^d tez róznice w warunkach wyst^pienia pozarów w Nadlesnictwie w porównaniu ze strefy. Jest to istotne dla trafnosci oceny ryzyka zagrozenia pozarowego i okreslenia wielkosci obszaru objçtego prognozowaniem.
Nie stwierdzono statystycznie istotnych róznic (na poziomie istotnosci a = 0,05) w wielkosci srednich opadów (od godz. 13.00 do 8.00, od 8.00 do 13.00 oraz dobowych), srednim zachmurzeniu o godz. 8.00 w analizowanych miesi^cach i latach, ponadto w wilgotnosci sciólki o godz. 13.00 w badanych latach. Pozostale analizowane czynniki meteorologiczne, tj. temperatura i wilgotnosc powietrza, zachmurzenie o godz. 13.00, liczba dni bez opadów oraz wilgotnosc sciólki róznily siç istotnie w poszczególnych miesi^cach i latach.
4.1.6. Charakterystyka meteorologiczna dni, w których wystqpily pozary na tle sezonów
palnosci
W celu pelniejszego scharakteryzowania wplywu poszczególnych czynników meteorologicznych oraz wilgotnosci sciólki na powstawanie pozarów przeprowadzono badania wartosci srednich tych parametrów w dniach, w których pozary wyst^pily oraz w sezonach palnosci lasu, przyjmowanych w Polsce jako okres od 1 marca do 30 wrzesnia. Wyniki analizy daly takze podstawç do opracowania zalozen do metody oceny ryzyka powstania pozaru, w której wartosci parametrów meteorologicznych i wilgotnosci sciólki okreslalyby stopien zagrozenia pozarowego lasu. Badania oparto na rocznych wykazach spostrzezen meteorologicznych ze lesnej stacji meteorologicznej i danych z punktu prognostycznego w Nadlesnictwie Krzystkowice. Wyniki przedstawia tabela 3. Wedlug danych w niej zawartych srednie wartosci badanych parametrów dla dni, w których powstaly pozary zdecydowanie rózni^ siç od tych dla sezonu palnosci. W tym okresie srednia dzienna temperatura powietrza wynosila 14,3°C, wilgotnosc wzglçdna powietrza - 72%, zachmurzenie - 6, opad atmosferyczny - 1,7 mm, a wilgotnosc sciólki - 30%. W dniach, w których powstaly pozary na terenie Nadlesnictwa,
srednia temperatura powietrza wynosila 24,5°C, wilgotnosc wzglçdna powietrza - 40%, zachmurzenie - 4, opad - 0 mm, a wilgotnosc sciólki - 12%. Wartosci srednie powyzszych parametrów dla strefy prognostycznej w dniach z pozarami byly inne, jak widac z tabeli, ale zblizone. Wartosci parametrów dla dni z pozarami przyjçto za charakteryzuj ^ce górn^. granicç tak zwanej „pogody pozarowej" (zdecydowano siç na przyjçcie tych wartosci dla obszaru Nadlesnictwa, jako bardziej dokladnych). Natomiast wartosci srednie dla sezonów palnosci okreslily jej dolny przedzial. Na podstawie wartosci tych dwóch przedzialów oraz histogramów frekwencyjnych ustalono liczbç i procent pozarów powstalych w tych warunkach, a takze liczbç dni, podczas których panowaly takie warunki. Wyniki przedstawiono w tabeli 4. W górnym przedziale „pogody pozarowej" powstala zdecydowana wiçkszosc pozarów lasu, z tym ze najwiçkszy wplyw miala wilgotnosc sciólki, gdyz przy jej wartosci wynosz^cej 12% i mniej powstalo 277 pozarów lasu (б9,08%). Przy pozostalych czynnikach meteorologicznych powstala taka sama liczba pozarów. Zdecydowany wplyw wilgotnosci sciólki na liczbç pozarów lasu widac w dolnym przedziale warunków charakteryzuj ^cych powstawanie pozarów, kiedy jej wartosc wynosi 30%. W takich warunkach nie odnotowano pozarów lasu, poniewaz sciólka osi^gnçla wartosc progow^, przy której inicjacja spalania jest niemozliwa. Uzasadnia to, ze wilgotnosc materialu palnego powinna byc zasadniczym kryterium oceny ryzyka zagrozenia pozarowego, a czynniki meteorologiczne winny stanowic uzupelnienie, gdyz maj^. one wplyw na stan wilgotnosci lesnych materialów palnych.
Tabela 1.
Srednie wartosci czynników meteorologicznych i wilgotnosci sciólki w sezonach palnosci oraz w okresie wystçpowania pozarów
w Nadlesnictwie Krzystkowice i na terenie 7. st refy prognostycznej w latac h 2GGG-2G Эб
Lp. Rodzaj parametru Wartosc srednia dla Okres
2000 2001 2002 2003 2004 2005 200б 2000-200б
1. Temperatura powietrza (Tp sr) sezonu w strefie 7. 14,7 14,0 14,б 14,б 14,1 14,2 14,0 14,3
2. dni z pozarami w Nadlesnictwie 2б,1 24,8 25,9 23,1 21,4 23,8 28,5 24,5
3. dni z pozarami w strefie 7. 23,б 23,б 24,2 21,7 21,9 22,4 25,7 23,2
4. Wilgotnosc wzglçdna powietrza ( Wp sr) sezonu w strefie 7. 74 77 74 б7 71 71 70 72
5. dni z pozarami w Nadlesnictwie 40 44 43 41 45 39 31 40
б. dni z pozarami w strefie 7. 45 48 47 45 4б 4б 38 45
7. Zachmurzenie (Zsr) sezonu w strefie 7. б 7 б 5 б 5 б б
8. dni z pozarami w Nadlesnictwie 4 б 3 4 5 3 3 4
9. dni z pozarami w strefie 7. 4 5 4 4 5 4 4 4
10. Sredni dzienny opad atmosferyczny (Osr) sezonu w strefie 7. 1,8 2,1 1,8 1,2 1,б 1,б 1,9 1,7
11. dni z pozarami w Nadlesnictwie 0 0 0 0 0 0 0 0
12. dni z pozarami w strefie 7. 0,03 0,01 0,01 0,01 0 0,02 0,05 0,02
13. Wilgotnosc sciólki (Ws_sr) sezonu w strefie 7. 33 3б 27 23 25 25 22 30
14. dni z pozarami w Nadlesnictwie 12 13 12 13 13 10 11 12
15. dni z pozarami w strefie 7. 1б 1б 15 15 1б 14 14 15
1б. Liczba pozarów (Lp sr) Nadlesnictwa 43 1б б9 138 52 38 45 401
17. strefy 7. 347 279 239 757 380 382 527 2911
18. Liczba dni z pozarami (Ldp) Nadlesnictwa 24 12 34 бб 31 28 29 224
18. strefy 7. 90 75 79 145 108 10б 118 721
19. Liczba dni bez pozarów (Ldbp) Nadlesnictwa 180 180 17б 144 1б9 170 154 1173
20. strefy 7. 114 117 131 б5 92 92 б5 б7б
Tabela 2.
Rozklad liczbowy i procentowy pozarów w okreslonych przedzialach wartosci poszczególnych czynników meteorologicznych
Lp. Czynnik meteorologiczny Rodzaj parametru Wartosci parametrów
1. Temperatura powietrza (Tp) przedzial wartosci temperatury powietrza [°C] Tp < 142 14 < Tp < 24 Tp > 24
2. liczba (procent) pozarów w okreslonym przedziale wartosci Tp 33 (8,23%) 135 (33,67%) 233 (58,11%)
3. liczba dni w okreslonym przedziale wartosci Tp 274 700 423
4. czçstosc wystçpowania pozarów w okreslonym przedziale wartosci Tp 0,12 0,19 0,55
5. Wilgotnosc wzglçdna powietrza (Wp) przedzial wartosci wilgotnosci wzglçdnej powietrza [%] Wp > 72 40 < Wp < 72 Wp < 40
6. liczba (procent) pozarów w okreslonym przedziale wartosci Wp 3 (0,75%) 165 (41,15%) 233 (58,10%)
7. liczba dni w okreslonym przedziale wartosci Wp 272 830 295
8. czçstosc wystçpowania pozarów w okreslonym przedziale wartosci Wp 0,01 0,20 0,79
9. Zachmurzenie (Z) przedzial wartosci zachmurzenia [bezwymiarowe] S - 10 5 - 7 0 - 4
10. liczba (procent) pozarów w okreslonym przedziale wartosci Z 55 (13,72%) 112 (27,93%) 234 (58,35%)
11. liczba dni w okreslonym przedziale wartosci Z 510 475 412
12. czçstosc wystçpowania pozarów w okreslonym przedziale wartosci Z 0,11 0,23 0,57
13. Wilgotnosc sciólki (W) przedzial wartosci wilgotnosci sciólki [%] Ws >30 12 < Ws < 30 Ws < 12
14. liczba (procent) pozarów w okreslonym przedziale wartosci W, 0 (0%) 124 (30,92%) 277 (69,08%)
15. liczba dni w okreslonym przedziale wartosci Ws 540 444 413
16. czçstosc wystçpowania pozarów w okreslonym przedziale wartosci Ws 0 0,28 0,67
2 Wartosci temperatur zaokr^glono do pelnych stopni.
4.2. Wplyw czynników meteorologicznych na wilgotnosc sciólki
Analiza wplywu czynników meteorologicznych na wilgotnosc sciólki oparto na doswiadczeniach wykonanych w okresie 75 dni, w siedmiu terminach pomiarów, co daje l^cznie 525 obserwacji dla kazdego rodzaju powierzchni (mlodnik3, dr^gowina4, starodrzew5). Do oceny wplywu poszczególnych czynników meteorologicznych na wilgotnosc sciólki zastosowano metod? korelacji jednoczynnikowej. Zestawienie wspólczynników korelacji pomi^dzy poszczególnymi parametrami w zaleznosci od rodzaju powierzchni i godziny obserwacji przedstawiono w tabeli 5. Sporz^dzono takze dla badanych czynników wykresy ich sredniego przebiegu w ci^gu dnia.
4.2.1. Temperatura powietrza
Z badañ wynika, ze wraz ze wzrostem temperatury powietrza malala wilgotnosc sciólki. Zwi^zek temperatury powietrza z wilgotnosci^. sciólki byl wysoki, gdyz wspólczynnik korelacji R dla wszystkich godzin obserwacji wynosil od - 0,572 do - 0,598 i byl prawie jednakowy bez wzgl^du na rodzaj powierzchni. Maksymaln^. korelacji pomi^dzy wilgotnosci^. sciólki i temperatury powietrza, wynosz^c^. - 0,670, odnotowano w starodrzewiu o godzinie 14.00. Zblizone do tej wartosci byly równiez korelacje dla dr^gowiny (tez o godzinie 14.00) i dla mlodnika, w którym ten zwi^zek byl najsilniejszy w poludnie. Wartosci minimalne wspólczynnik korelacji przyj^l o godzinie 8.00 dla wszystkich trzech rodzajów powierzchni. Przebieg sredniej temperatury w ci^gu dnia przedstawiono na rycinie 8. Najnizsze temperatury powietrza obserwowano rano (minimalna zanotowana temperatura wyniosla 2,7°C), a najwyzsze o godzinie 14.00 (maksymalna wyniosla 35°C).
3 Drzewostan w wieku do 20 lat.
4 Drzewostan w wieku 41-60 lat.
5 Drzewostan w wieku powyzej 80 lat.
Godzina obserwacji
Ryc. S. Wartosci sredniej temperatury (Tpjr) powietrza w dwunastogodzinnych ci^gach
obserwacji
Tabela 3.
Zestawienie wspótczynników korelacji czynników meteorologicznych i wilgotnosci sciólki w zaleznosci od rodzaju powierzchni i godziny
obserwacji
Parametr meteorologiczny Rodzaj drzewostanu Wspólczynnik korelacji o godzinie Wspólczynnik korelacji dla wszystkich godzin obserwacji
8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00
Temperatura powietrza mlodnik -0,436 -0,620 -0,646 -0,638 -0,552 -0,594 -0,556 -0,597
dr^gowina -0,431 -0,606 -0,631 -0,640 -0,595 -0,600 -0,554 -0,572
starodrzew -0,459 -0,619 -0,608 -0,670 -0,553 -0,603 -0,565 -0,598
Wilgotnosc wzglçdna powietrza mlodnik 0,556 0,777 0,843 0,837 0,811 0,739 0,750 0,706
dr^gowina 0,512 0,758 0,804 0,793 0,765 0,694 0,732 0,672
starodrzew 0,581 0,770 0,741 0,780 0,773 0,735 0,738 0,735
Zachmurzenie mlodnik 0,465 0,564 0,552 0,590 0,488 0,537 0,383 0,423
dr^gowina 0,399 0,554 0,558 0,593 0,521 0,474 0,342 0,404
starodrzew 0,438 0,553 0,527 0,546 0,450 0,500 0,351 0,420
Opad atmosferyczny mlodnik 0,454 0,403 0,434 0,516 0,691 0,532 0,121 0,271
dr^gowina 0,455 0,355 0,364 0,449 0,622 0,474 0,114 0,246
starodrzew 0,435 0,327 0,258 0,446 0,608 0,479 0,129 0,272
4.2.2. Wilgotnosc wzglçdna powietrza
Spadek wilgotnosci wzglçdnej powietrza powodowal zmniejszanie siç wilgotnosci sciólki. Zaleznosc pomiçdzy nimi byla wysoka, o czym swiadczy wartosc wspólczynnika korelacji R wynosz^ca od 0,б72 (dr^gowina) do 0,735 (starodrzew). Najwiçksz^. zaleznosc pomiçdzy badanymi czynnikami notowano o godzinie 12.00 w mlodniku (0,843), w dr^gowinie (0,804), a w starodrzewiu o godzinie 14.00 (0,780). Najmniejszy zwi^zek zachodzil o godzinie 8.00 dla wszystkich rodzajów powierzchni. Wilgotnosc wzglçdna powietrza wahala siç od 22 do 99%. Sredni^. wilgotnosc wzglçdn^. powietrza w godzinach obserwacji przedstawia rycina 9. Najwyzsze wilgotnosci wzglçdne powietrza wystçpowaly o godzinie 8.00 (zakres od 43 do 98%), a najnizsze o godzinie 1б.00 (zakres od 22 do 98%).
_ 9G £ 8G * 7G R 6G 5G 4G 3G 2G 1G G
Ryc. 9. Wartosci sredniej wilgotnosci wzglçdnej powietrza (Wpjr) w dwunastogodzinnych
ci^gach obserwacji
4.2.3. Zachmurzenie
Zaleznosc pomiçdzy zachmurzeniem a wilgotnosci^. sciólki okazala siç przeciçtna, poniewaz wspólczynnik korelacji dla calego dnia wynosil od 0,404 (dr^gowina) do 0,423 (mlodnik). Najwiçkszy wplyw na stan wilgotnosci sciólki zachmurzenie mialo o godzinie 14.00, gdyz wspólczynnik korelacji przyj^l wartosci maksymalne bez wzglçdu na rodzaj powierzchni. Wynosil on od 0,54б w starodrzewiu do 0,593 w dr^gowinie. Najmniejszy wplyw na wilgotnosc sciólki zachmurzenie mialo wieczorem o godzinie 20.00 w kazdym rodzaju drzewostanu, odwrotnie zatem jak wczesniej omawiane temperatura i wilgotnosc wzglçdna powietrza. Wykres sredniego ksztaltowania siç zachmurzenia przedstawia rycina
8.GG 1G.GG 12.GG 14.GG 16.GG 18.GG 2G.GG
Godzina obserwacji
10. Widac z niego, ze srednie zachmurzenie bylo stabilne, bo przebiegalo w granicach od 5 do 6 stopni pokrycia nieba. Natomiast w trakcie badan notowano wszystkie wartosci, jakie ono moze przyjmowac w dziesiçciostopniowej skali.
Godzina obserwacji
Ryc. 10. Wartosci sredniego zachmurzenia (Z¿r) w dwunastogodzinnych ciygach obserwacji
4.2.4. Opad atmosferyczny
Opad atmosferyczny mial najmniejszy wplyw na wilgotnosc sciólki sposród wszystkich analizowanych czynników meteorologicznych. Wspólczynnik korelacji dla wszystkich godzin obserwacji wynosil od 0,246 (drygowina) do 0,272 w starodrzewiu. Najwiçkszy korelacje zaobserwowano o godzinie 16.00 (od 0,608 do 0,691), a najmniejszy o godzinie 20.00 (od 0,114 do 0,129) na wszystkich powierzchniach. Najwiçkszy sredni opad wystypil rano, najmniejszy zas w poludnie, co przedstawia rycina 11. Maksymalny opad w czasie prowadzonych doswiadczen wyniósl 28,1 mm. Wyjasnienia wymaga przyczyna paradoksalnie slabego zwiyzku opadu z wilgotnosciy sciólki, chociaz bezsprzecznie opad jest tym czynnikiem, który w sposób bezposredni i najszybciej wplywa na stan wilgotnosci lesnych materialów palnych. Wynika to przede wszystkim z tego, ze opad do pewnej granicy
Godzina obserwacji
Ryc. 11. Wartosci sredniego opadu atmosferycznego (O¿r) w dwunastogodzinnych ciygach
obserwacji
(wynosi ona od 1 do 3 mm i zalezy od poczytkowego stanu wilgotnosci sciólki w chwili wystypienia opadu) wplywa wprost proporcjonalnie na zmian^ zawartosci wody w sciólce, która moze osiygnyc stan maksymalnego uwilgocenia, wynoszycy okolo 70%. Natomiast po przekroczeniu tej granicy bez wzgl^du na wielkosc opadu nie powoduje on praktycznie zadnych dalszych zmian w wilgotnosci sciólki. Dlatego analiza wplywu opadu na jej wilgotnosc w calym zakresie notowanych wartosci opadu nie jest w stanie w pelni i w sposób wlasciwy, z punktu widzenia analizy korelacji jednoczynnikowej, opisac t? zaleznosc.
Z przeprowadzonych badan wynika, ze najwi^kszy wplyw na wilgotnosc sciólki miala wilgotnosc wzgl^dna powietrza, nast^pnie temperatura powietrza, zachmurzenie i opad. W szczególowych analizach pomini^to wiatr, poniewaz nie mial on wplywu na stan wilgotnosci pokrywy sciólkowej. Wspólczynnik korelacji dla tego zwiyzku byl na poziomie 0,09.
4.2.5. Wilgotnosc sciólki a rodzaj drzewostanu
Przebieg sredniej wilgotnosci sciólki byl zblizony we wszystkich trzech rodzajach drzewostanu, co ilustruje rycina 12. Ocena istotnosci róznic pomi^dzy wilgotnosciy sciólki w starodrzewiu (s), drygowinie (d) i mlodniku (m), przeprowadzona metody testu
8.00 10.00 12.00 14.00 16.00
Godzina obserwacji
18.00
20.00
Ryc. 12. Wartosci srednich wilgotnosci scióiki w zaleznosci od rodzaju drzewostanu w dwunastogodzinnych ci^gach obserwacji (Wsjr)
Kolmogorowa - Smirnowa wykazala brak istotnych róznic o godzinie 8.00, 10.000 i 20.00. Róznice wyst^pily pomi?dzy mlodnikiem i dr^gowin^. oraz starodrzewiem i dr^gowin^. w pozostalych porach obserwacji, co przedstawiono w tabeli 6. Róznice nie wyst^pily pomi?dzy starodrzewiem a mlodnikiem. Przeprowadzone badania wykazaly, ze najszybciej uwidacznial si? wplyw oddzialywania czynników meteorologicznych na spadek wilgotnosci pokrywy sciólkowej w starodrzewiu i mlodniku, a wolniej reagowala sciólka w dr^gowinie. Wytlumaczeniem tego jest zapewne to, ze starodrzew odznacza si? mniejszym zwarciem, co powoduje wi?ksze naslonecznienie i szybsze przesychanie sciólki. Mniejsze zwarcie wplywa tez na latwiejsze docieranie opadu do dna lasu i szybsze zmian? wilgotnosci sciólki, ale takze pózniej na szybsze odparowywanie z niej wody. Natomiast mlodnik, odznaczaj^cy si? nisk^. wysokosci^. drzew, pelnym zwarciem koron i wyst?puj^c^ mal^. cyrkulaj powietrza, powoduje, ze temperatura wewn^trz niego jest wyzsza w porównaniu ze starszymi drzewostanami, na co ma tez wplyw silne naswietlenie. To wplywa na ksztaltowanie si? nizszego poziomu stanu wilgotnosci pokrywy sciólkowej w tym rodzaju drzewostanu.
Potwierdzeniem wiçkszej podatnosci mlodników i starodrzewi na pozary jest fakt wiçkszej czçstotliwosci wystçpowania pozarów w tych rodzajach lasu.
Tabela 4.
Istotnosc róznic pomiçdzy wilgotnosci^ sciólki w starodrzewiu (s), drqgowinie (d) i mlodniku (m) okreslona na podstawie testu Kolmogorowa-Smirnowa
Godzina obserwacji Porównanie 6 grup Wartosc statystyki (D) Liczebnosc grupy 1. (NI) Liczebnosc grupy 2. (N2) Wartosc krytyczna statystyki D przy poziomie istotnosci 0,05 (Do, 05)
12.00 d-m 0,2207 77 77 0,2192
14.00 d-m 0,2337 77 77 0,2192
16.00 s-d 0,2337 77 77 0,2192
d-m 0,2337 77 77 0,2192
18.00 s-d 0,2266 75 75 0,2221
d-m 0,2266 75 75 0,2221
5. Podsumowanie
1. Wystçpowanie pozarów lasu zwiyzane jest scisle z warunkami pogodowymi, które okreslajy przede wszystkim temperatura powietrza, wilgotnosc wzglçdna powietrza, a nastçpnie zachmurzenie i opad atmosferyczny. Czynniki te wplywajy na stan wilgotnosci pokrywy sciólkowej, który decyduje o mozliwosci powstania pozaru lasu.
2. Wilgotnosc sciólki wynoszyca 30% jest progiem granicznym, powyzej którego powstanie pozaru w lesie od standardowych bodzców energetycznych i jego samorzutne rozprzestrzenianie siç jest niemozliwe.
3. Stan tzw. „pogody pozarowej", kiedy powstaje okolo 60% pozarów lasu, charakteryzuj y: wilgotnosc sciólki wynoszyca < 12%, temperatura powietrza > 24°C, wilgotnosc wzglçdna powietrza < 40%, zachmurzenie < 4 i opad atmosferyczny równy zeru.
6 s - starodrzew, d - drygowina, m - mlodnik
4. Najwi^kszy wplyw na wilgotnosc sciólki miala wilgotnosc wzgl^dna powietrza, nast^pnie temperatura powietrza, a w dalszej kolejnosci zachmurzenie i opad atmosferyczny. Parametry te (z wyj^tkiem opadu) powinny zostac uwzgl^dnione w opracowywanym modelu zaleznosci pomi^dzy nimi a wilgotnosci^. sciólki, który pozwolilby z zadowalaj^c^ trafnosci^. prognozowac jej wartosc na godziny popoludniowe, gdy powstaje najwi^cej pozarów lasu.
5. Wilgotnosc sciólki, temperatura i wilgotnosc wzgl^dna powietrza, zachmurzenie i opad atmosferyczny s^. zasadniczymi elementami, które powinny byc uwzgl^dnione w ocenie ryzyka zagrozenia pozarowego lasu.
Literatura
1. Anderson H. E. 1969, Heat transfer and fire spread. U.S. Forest Serv. Res. Pap. INT-
69,
2. Anderson H. E., Rothermel 1964, Influence of moisture and wind upon the characteristics of free-burning fires. Tenth Symp. Int. on Combust. Proc., Cambridge, England. 10 pp,
3. Anderson H. E., Rothermel 1965, Influence of moisture and wind upon the characteristics of free-burning fires. Tenth Symp. (Int.) on Combust., pp. 1009-1019, Pittsburgh: The Combustion Institute,
4. Ancyskin S. P. 1957, Protivpozarnja ochrana lesa, Goslebumizdat, Moskva -Leningrad,
5. Andrews P. L., Bevins C. D. 1998, Update and Expansion of the Behave Fire
rd
Behaviour Prediction System, Proceedings of the 3 International Conference on Forest Fire Research and 14th Conference on Fire Forest Meteorology, Luso - Coimbra - Portugal 16 - 20th November1998, pp. 733-740,
6. Anon. 1970, Canadian Forest Fire Weather Index 1970, Forest Fire Research Institute, Department of the Environment, Canadian Forestry Service, Ottawa,
7. Anon. 1976, Canadian Forest Fire Weather Index 1976, Forest Fire Research Institute, Department of the Environment, Canadian Forestry Service, Forestry Technical Report,
8. Bossert J. E., Reisner J. M., Linn R. R., Winterkamp J. L., Schaub R. and Riggan P. J. 1998, Validation of Coupled Atmosphere-Fire Behaviour Models, Proceedings of the 3rd International Conference on Forest Fire Research and 14th Conference on Fire Forest Meteorology, Luso - Coimbra - Portugal 16 - 20th November1998, pp. 647659,
9. Byram G. M. 1957, Some principles of combustion and their significance in forest fire behaviour. Fire Control Notes No 2,
10. Cahoon Jr. D. R., Stocks B. J., Levine J. S., Cofer III W. R., Person J. M. 1994, Satellite analysis of severe 1987 forest fires in northern China and southeastern Sibiria, J. of Geophysical Research, Vol. 99, No. D9, September 20, p. 18,627-18638.
11. Davis K. P., Byram E. M., Krumm W. R. 1959, Forest fire: control and use. McGraw-Hill Co., New York, Toronto, London, 584 pp,
12. Edlin H. L.1958, Forest fire: What burns and when? Quart. J. Forest No 4,
13. Fernandes P.M. 1998, Fire Spread Modelling in Portuguese Shrubland, p. 611-628.
14. Frandsen W. H., 1987, The influence of moisture and mineral soil on the combustion limits of smoldering forest duff. Can. J. For. No 12 pp. 1540-1544,
15. Furjaev V. V. 1996, Rol' pozarov v processe lesoobrazovanija. Sibirskaja Izd. Firma "Nauka" Novosibirsk,
16. Gisborne H. T. 1925, Using weather forecasts for predicting forest-fire danger. Mon. Wea. Rev. 53, 58-60,
17. Gisborne H. T. 1928, Measuring forest fire danger in northern Idaho. U.S. Dept. Agr. Misc. Pub. 29, 64 pp,
18. Gisborne H. T. 1936a, Measuring fire weather and forest inflammability. U.S. Dept. Agr. Cir. 398,
19. Gisborne H. T. 1936b, The principles of measuring forest fire danger. Jour. Forestr., 34,: 786-793,
20. Guarnieri F., Andersen C. K., Olampi S. and Chambinaud N. 1998, Firelab, Towards a Problem Solving Environment to Support Forest Fire Behaviour Modelling, Proceedings of the 3rd International Conference on Forest Fire Research and 14th Conference on Fire Forest Meteorology, Luso - Coimbra - Portugal 16 - 20th November1998, pp. 483-496,
21. Karlikowski T. 1981, Prognozowanie zagrozenia pozarowego lasu metody IBL, Prace IBL nr 578 s. 3-72,
22. Karlikowski T., Szczygiel R. 1982, Kryteria oceny zagrozenia pozarowego lasow w wybranych krajach. Biul. Inf. Tech. KG PSP Nauka i Technika nr 3 s. 3-11,
23. Karlikowski T., Santorski Z., Sakowska H. i Walczak D. 1993, Nowelizacja stopni wskaznika zagrozenia pozarowego lasu (WZPL), sprawozdanie IBL, maszynopis, Warszawa,
24. Kessell S. R. 1979, Gradient Modelling. Resource and Fire Management. SpringerVerlag New York Heidelberg Berlin, 432 pp,
25. Kurbatskij N. P. 1962, Technika i taktyka tusenija lesnych pozarov. Goslezbumizdat, Moskva,
26. Kurbatskij N. P. 1964, Problema lesnych pozarov. W: Vozniknonenije lesnych pozarov.[red. N. P. Kurbatskij Izd. Nauka, Moskva, s. 5-60,
27. Lange S. 1994, Waldbrandprognose in Deutschland, Der Wald Jg 44, Nr 5, s. 172 -174,
28. Langholz H., Schmidtmayer E. 1993, Meteorologische Verfahren zur Abschätzung des Waldbrandrisikos, AFZ Nr 8, S. 394 -396,
29. Lex P. 1996, Bekämpfung von Waldbränden, Moorbränden, Heidebränden, Rotes Heft 26 (4. Auflage), Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart, 161 S,
30. Lopes A. M. G., Cruz M. G., Viegas D. X. 1998, Firestation - and Integrated System for the Simulation of Wind Flow and Fire Spread over Complex Topography, Proceedings of the 3rd International Conference on Forest Fire Research and 14th Conference on Fire Forest Meteorology, Luso - Coimbra - Portugal 16 - 20th November1998, pp.741-754,
31. Lonkiewicz b. 1979, Wplyw skladu pokrywy gleby lesnej na powstawanie i rozprzestrzenianie si? pozarow lesnych w warunkach siedlisk boru suchego i boru swiezego. Rozpr. doktor. Inst. Bad. Les., Warszawa,
32. Narayan C., Fernandes P. M., Brusselen J. van, Schuck A. 2007, Potential for CO2 emissions mitigation in Europe through prescribed burning in the context of the Kyoto Protocol. For. Ecol. Manage., 251, 3: 164-173,
33. Przedpelska M. i Galka S. 1968, Meteorologiczne kryteria oceny potencjalnego zagrozenia pozarowego lasow. Mat. Konf. Ochr. Ppoz. Lasu, Zielona Gora, s. 96-111,
34. Rothermel R. C., Anderson H. E. 1966, Fire spread characteristics determined in the laboratory. U.S. Forest Serv. Res. Pap. INT-30, 34 pp,
35. Rothermel R. C. 1972, A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuels. U.S. Dep. Forest Serv. Agr. Res. Pap. INT-115, Intermt. For. and Range Exp. Station. Ogden Utah, 40 pp,
36. Rothermel R. C., Wilson R. A., Morris G. A., Sackett S. S. 1986, Modelling moisture content of fine dead wildland fuels: input to the BEHAVE fire prediction system. USDA Fo. Serv. Res. Note INT-359,
37. Santorski Z. 1999, Prognozowanie zagrozenia pozarowego lasów. Metoda IBL. Biblioteczka Lesniczego z. 112, s.1-11, SIiTL, DGLP, Warszawa,
38. Silva F. R. Y. 1998, Local Evaluation of the Forest Fires Risk through Danger
rd
Indices, Application to the Forest Regions of Andalusia. Proceedings of the 3rd International Conference on Forest Fire Research and 14th Conference on Fire Forest Meteorology, Luso - Coimbra - Portugal 16 - 20th November1998, pp. 1071-1084,
39. Sofronov M. A., Volokitina A. V., Fomina O. A. i Tartakovskaja T. M. 1994, Ocenka i prognorizovanie pozarnoj opasnosti na osnove kart rastitelnych gorjucich materjalov i meteoprognozov, Les. Choz. nr 2 s. 36-38,
40. Stickel P. W. 1931, The measurement and interpretation of forest fire weather in the western Adirondacks. State Univ. N.Y., Coll. Forestry, Bul. 34,
41. Szczygiel R. 1988, Forest litter burning in pine stands - laboratory and fields studies. International Workshop on Prescribed Burning, Francja, Avignon 1988,
42. Szczygiel R. 1989, Laboratoryjne badania procesu spalania pokrywy sciólkowej Pinus sylvestris L. Biul. Inf. Tech. Nauka i Tech. Poz. nr 3 s. 72-84,
43. Szczygiel R. 1989b, Rozprzestrzenianie si? pozaru pokrywy gleby lesnej - próba modelowania. Rozpr. doktor. Inst. Bad. Les. Warszawa,
44. Szczygiel R. 1991a, The influence of the weather factors fire risk. Seminar on Forest Fire Prevention, Land Use and People. ECE/FAO/ILO. Athens, Greece, published by the: Ministry of Agriculture Secretariat General Forests and Natural Environment.
45. Szczygiel R. 1991b, Warunki meteorologiczne a pozary lasu. Zeszyty Naukowe SGSP nr 1(8),
46. Szczygiel R. 1991c, A model of fire forest. 10éme Congres Forestier Mondial, Proceedings actas No. 2 Paris,
47. Szczygiel R. 1992a, Model pozaru lasu, Notatnik Naukowy IBL, nr 1,
48. Szczygiel R. 1992b, Modelowanie pozarów lesnych. Przeglyd Pozarniczy nr 5, s. 12-13,
49. Szczygiel R. 1992c, Ochrona przeciwpozarowa lasow na swiecie, Przegl^d Pozarniczy nr 6, s. 12,
50. Szczygiel R. 1993, O modelu - raz jeszcze. Przegl^d Pozarniczy nr 3, s. 11-12,
51. Szczygiel R. 1998, A Model of Forest Fire. Proceedings of Symposium CTIF "Firefighting Analysis and Risk Coverage" 1998, Lisabon,
52. Szczygiel R., Ubysz B., Piwnicki J. 2007, Impact of global warming on the occurrence of forest fire in Poland. Proceedings of the 4th International Wildland Fire Conference, 13-17 May 2007, Seville (Spain),
53. Szczygiel R., Ubysz B., Zawila-Niedzwiecki T., 2009, Spatial and temporal trends in distribution of forest fires in Central and Eastern Europe [W:] Development in Environmental Science 8. Wildland Fires and Air Pollution (eds: A. Bytnerowicz, M. Arbaugh, C. Andersen, A. Riebau), Elsevier. Amsterdam - Boston - Heidelberg -London - New York - Oxford - Paris - San Diego - San Francisco - Singapore -Sydney -Tokyo,
54. Ubysz B. i in. 2000, System ostrzegania i alarmowania o pozarach lesnych, sprawozdanie Inst. Bad. Les., maszynopis, Warszawa,
55. Wiler K. 2000, Ochrona lasow przed pozarami, S.A. PSP Poznan,
56. Wiler K. 2007, Ochrona lasow przed pozarami. Centrum Informacyjne Lasow Panstwowych, Warszawa,
57. Wittich K.-P. 1998a, Waldbrandverfahren-Vorhersage des Deutschen Wetterdienstes, AFZ/Der Wald Nr 6, S. 321 - 324,
58. Wittich K.-P. 1998b, Waldbrandverfahren-Vorhersage. Teil I: Streufeuchtemodell. Deutscher Wetterdienst, Offenbach am Main, DWD intern Nr. 70, Beiträge zur Agrarmeteorologie, 2, 19,
59. Wittich K.-P., Lex P. 2000, Klimatologische Untersuchung der monatlichen Waldbrände Niedersachsens in den Jahren 1988-1998. Forstarchiv 71. J. S. 135 -142.
60. Yessad K., 1998, Caracteristiques d'ARPEGE operationnel et d'autres modeles. Report. Meteofrance,
61. Zieger E., Lange S. 1960, Beiträge zur Waldbrand-Prognose, Archiv für Forstwesen B. 9 H. 2 s. 97-108.
