CC BY
16
Региональные проблемы. 2012. Том 15, № 2. С. 27-33.
УДК 630*43(571.6)
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ СЕЗОНОВ И ПЕРИОДОВ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ РОССИИ
РМ. Коган, В.А. Глаголев
Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, ул. Шолом-Алейхема 4, г. Биробиджан, 679016, e-mail: [email protected], [email protected]
Исследовано влияние природных условий и освоенности на продолжительность пожароопасных сезонов и периодов и на горимость растительности на территории Хабаровского края и Еврейской автономной области.
Ключевые слова: растительность, пожары, триод вегетации.
Лесные пожары оказывают значительное влияние на биогеоценозы, как на комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергией, в которых фотосинтезирующие зеленые растения играют особенную роль в качестве продуцентов биомассы, стабилизаторов баланса кислорода и углекислого газа в атмосфере, круговорота воды в биосфере и факторов, определяющих состав и пространственное размещение животных и микроорганизмов. Неконтролируемая гори-мость растительности приводит к быстрым и глубоким изменениям, ведущим к необратимым сменам в состоянии, структуре и общем метаболизме биогеоценозов и знаменующим сукцессию одного из них на другой. Лесная пожарная опасность зависит от многих факторов, основными из которых являются климатические условия (температура, влажность, солнечная радиация, режим выпадения осадков, грозовая активность); тип, свойства и запасы горючих материалов и территориальная концентрация источников возгорания и период вегетации растительности [13, 14]. Их сочетания определяют особенность растительности к горению. Основное количество исследований направлено на анализ закономерностей ежедневной, годовой и межгодовой горимости и прогноз климатологической опасности различной заблаговременности [1, б, 7,10,15], в то время как для разработки систем долгосрочного мониторинга и оценки пожарных рисков необходим анализ внутрисе зонных ритмов пожаров растительности и определяющих их климатических условий.
Целью работы является исследование внутрисезон-ных пирологических характеристик горимости растительности и тенденций их изменений в Дальневосточном регионе (ДВР), на примере Хабаровского края и Еврейской автономной области (ЕАО).
Материалы: статистические наблюдения включают данные о количестве лесных пожаров на охраняемой лесной территории субъектов ДВР по материалам КГУ «ДВ авиабаза», ОГБУ «Лесничество ЕАО» и по спутниковым снимкам с сайтов ЫАЗА [http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov] и ФАЛХ «Авиалесоохрана» [http://aviales.ru] за период
1969-2010 гг. Компьютерная база данных с основными параметрами лесных пожаров содержит сведения о каждом очаге горения: расположение в квартальной сети лесничеств, географические координаты его центра, время его обнаружения и ликвидации, причину возникновения, площадь, объем сгоревшей древесины.
В базе метеорологических данных размещена информация о фактических погодных условиях, по которым рассчитываются показатели климатической пожарной опасности. Входными данными являются даты перехода через пороговые температуры [9], появления и схода снежного покрова [8], дневная температура воздуха и точки росы в 13-15 ч местного времени, суточный объем осадков с 9 ч утра предыдущего дня до 9 ч утра текущего дня за тот же период по данным гидрометеорологических станций (ГМС) ДВР.
Анализ проведен по 27 ГМС, расположенным в 22 муниципальных районах Хабаровского края и ЕАО, причем в некоторых районах сосредоточено несколько ГМС или одна приходится на несколько районов (например, районы им. Лазо, Бикинский, Вяземский (рис. 1).
Показатели формирования пожароопасных сезонов.
В качестве показателей использованы: средняя многолетняя продолжительность пожароопасных сезонов и внутрисезонных периодов - предвегетационного, вегетационного, поствегетационного, их температурно-влаж-ностные характеристики (средняя температура и количество осадков), число дней (%) с IV и V классами климатической пожарной опасности (КПО), внутрисезонное распределение пожаров.
Средняя многолетняя продолжительность пожароопасных сезонов определена по датам появления-схода устойчивого снежного покрова и возникновения первого и последнего пожара, границы внутрисезонных периодов - по среднесуточным температурам воздуха.
В различные периоды своего развития основные проводники горения находятся в пирологическом состоянии, определяемом как особенностями вегетации, так и погодными условиями. Кроме того, изменяется плотность источников возгорания как природных (сухие грозы), так
Хабаровский край Муниципальные районы
Нт Амурский Ей Аано-Майский № Бикинский Ванине кий ^ Верхнебуреинский ¡1 ВййёМСКИЙ ¡¡:. КОМСОМОЛЬСКИЙ
Р- Нанайский ^ I (иколаевский Ш Охотский Ш Советско-Гаванский ЕЛ Солнечный ГГ Тугуро-Чумиканский ¡1 Ульмский Щ Хабаровский ¡1 им.Лазо
П им.Полины Оеииенко
Г идрометеостанции
1. Арка
2. Биробиджан
3. Бичёвекая
4. Богородское
5. Екатерино-Никольское
6. Комсомольск-на-Амуре
7. Кукан
8. Кур
9. Ленинское
10. Литовко
11.Мариинск
12. Нелькан
13. Нижнее-Тамбовское
14. Николаевск-на-Амуре
15. Облучье
16. Смидович
1/. Советская гавань
18. Сутур
19. Троицкое
20. Тумнин
21. Удское
22. Хабаровск
23. Херпучи
24. Хуларин
25. Чегдомын
26. Чумикан
27. им. Полины-Оеииенко
1Ё Еврейская автономная область
Республика Саха (Якутия)
масштаб: 1:150000
Рис 1. Схема расположения гидрометеостанций на территории Хабаровского края
и Еврейской автономной области
и антропогенных, последние из них связаны с периодами сбора дикоросов, сезонами охоты, различивши видами рекреации, осенними и весенними селвхозпалами Для анализа особенностей динамики внутрисезонной гори-мости растителвности нами предложено исиолвзоватв продолжителвноств вегетационного периода и опреде-ленные временшле интервалв1 перед его началом и после окончания.
Под вегетационнвш периодом понимается время, когда при устойчивой положителвной температуре воздуха происходит активное функционирование лесной растителвности, поэтому он определялся как частв календарного года с устойчивой среднесуточной температурой воздуха ввппе 5°С, а его продолжителвноств - по датам перехода температурв1 через это пороговое значение. Пред- и поствегетационшле периодв1 рассматрива-лисв как временные интервалв1 между 0°С и +5°С и +5°С и 0°С весной и осенвю соответственно. Вв1бор интервалов произведен с учетом тех климатических особенностей региона, которвю влияют на влажность почвв1 и вв1-свкание растителвности. Первый интервал характеризует наступление весны, за начало которой принято устойчивое повышение темиературв1 ввппе 0°С, посколвку оно совпадает с началом интенсивного снеготаяния, уменв-шением безморознвк погод (до 20 %). Он относится к первому фенопериоду, так назвюаемой «голой весне» -до появления ЛИСТВВ1 на дереввях. Последний интервал определяет условия вв1св1хания растителвшлх горючих материалов осенвю, когда на фоне снижения температу-рв1 наблюдается уменвшение количества осадков, листопад, увядание травостоя и превращение его в ветошв [14].
Показатели климатической пожарной опасности рассчитаны по уравнению В. Нестерова [5], поскольку пред-варителвно показана предпочтителвноств исполвзования его при ежедневной оценке пожарной опасности в условиях муссонного климата средних широт [11]. Определение классов пожарной опасности (КПО) проведено с ис-полвзованием шкалы, предложенной для территории Хабаровского края и ЕАО [12].
Для проведения исследования разработана ГИС, содержащая базв1 метеорологических даннвк, программное обеспечение для выбора временных интервалов, ввщеления их метеорологических характеристик, расчета показателей, определения классов опасности по региональным шкалам и построения электронных карт.
Результаты.
В среднем многолетняя продолжительность пожароопасного сезона по природным факторам (потенциальная) составляет 194 дня, наименвшая наблюдается на севере Хабаровского края (164 дня, Охотский муниципалв-ный район), наибольшая на территории ЕАО (212 дней); продолжительность по природно-антропогенным факторам (фактическая) в этом направлении изменяется от 59 до 197 дней (табл. 1).
В малоосвоеннвк севернвгс районах фактическая продолжителвноств пожароопаснвк сезонов снижается по сравнению с природной на 50-70 %, в центральных районах со средней освоенностью - на 30-50 %, в южных - с болвшой плотностью населения только на 30 %. Таким образом, определение длительности пожароопасных сезонов должно проводитвся с учетом освоенности территории: для малоосвоеннвк - по датам первого и после-
Средняя многолетняя продолжительность пожароопасных сезонов в муниципальных районах Хабаровского края и в Еврейской автономной области
№ Субъект (муниципальный район) Плотность населения (чел. /кв. м.) Продолжительность, дни
по природным факторам по природно-антропогенным факторам А*
минималь ная максим аль ная средняя минималь ная мак сим аль ная средняя
1 Охотский 0,07 135 195 164 41 87 59 105
2 Аяно-Майский 0,02 121 173 165 42 87 65 100
3 Тугуро- Чумиканский 0,03 102 192 171 54 91 72 99
4 Николаевский 2,37 130 184 173 49 69 59 114
5 Ульчский 0,6 155 214 197 81 107 94 103
6 им. Полины Осипенко 0,19 157 198 192 64 79 72 120
7 Солнечный 0,17 173 214 195 103 115 109 86
8 Верхнебуреин- ский 0,5 173 214 209 147 150 149 60
9 Советско-Г аванский 2,92 176 214 198 169 187 178 20
10 Ванинский 1,63 173 214 205 150 162 156 49
11 Комсомольский 1,26 172 214 192 207 214 211 1
12 Хабаровский 3,86 196 214 212 137 148 142 23
13 Амурский 4,34 167 214 191 172 191 182 9
14 Нанайский 0,78 173 214 203 161 182 171 32
15 им. Лазо 1,53 173 214 209 170 220 195 14
16 Бикинский 11,32 173 214 209 170 220 195 14
17 Вяземский 5,95 173 214 209 170 220 195 14
18 ЕАО 5,11 203 214 212 175 225 197 15
19 Средние значения 2,36 163 207 194 126 153 117 54
Примечание: * А - разность между средней продолжительностью по природным и природно-антропогенным факторам.
днего пожара, для освоенных - по датам установления схода снежного покрова.
Выявлено, что продолжительность пожароопасных сезонов по природным и природно-антропогенным факторам (у) является функцией географической широты метеостанции (х):
у = 1,03*2 - 120,54л: + 3592,9, (1)
у = 0,41х 2 - 50,43х + 1687,8, (2)
где: 1<у>76; 130°5 8 '<х> 142° 13' при измененииЫ (долгота) от 47°44' до57°39'.
Корреляционная связь уравнений составляет 0,8 и 0,87 соответственно, что позволяет в полной мере использовать их для заблаговременного определения длительности пожароопасных сезонов на исследуемой территории.
Максимальная длительность особоопасных периодов, когда вся растительность находится в состоянии «пожарной зрелости», определенная по сумме дней с IV и V классами пожарной опасности по условиям погоды, не претерпевает существенных изменений в меридиональном направлении, изменяясь от 54 дней на севере до 59 в центральной части и 76 в Среднем Приамурье, что составляет от! 0 до! 8 % от всего сезона горимости (табл. 2).
Средняя многолетняя продолжительность предвеге-тационных периодов составляет 21 день, она уменьшается в направлении с севера на юг от 32 (Охотский район Хабаровского края) до 13-15 дней (Хабаровский район Хабаровского края и ЕАО), вегетационные периоды увеличиваются в том же направлении от 110 до 178 дней, а длительность поствегетационных остается сравнительно постоянной (12-17 дней) (табл. 3).
Формирование пожарной зрелости растительности в эти периоды в северных, центральных и южных районах происходит при различных сочетаниях температуры, влажности воздуха и количества осадков, обусловленных географическим расположением и сложной орографией восточной окраины азиатского континента, омываемого морями Тихого океана, что приводит к внутри и межгодовому характеру изменчивости погоды как в меридиональном, так и в широтном направлении. Ниже приведена общая характеристика параметров, определяющих пирологические особенности климата различных частей Дальнего Востока России [2, 4, 9, 12].
В северных районах предвегетационный период (весна) прохладный с недостаточным увлажнением. Например, в апреле морозные погоды составляют 40-60 % от общего количества дней, среднемесячная температура
Многолетняя продолжительность периодов с суммой дней с IV—V классами пожарной опасности по условиям погоды
№ п/п Субъект (муниципальный район) Многолетняя продолжительность, дни % от сезона
минимальная максимальная средняя
1. Охотский 1 54 29 18
2. Аяно -Майе кий 4 48 27 16
3. Т угуро-Чумиканский 3 41 18 11
4. Николаевский 0 38 18 10
5. Ульчский 2 40 20 10
6. им. Полины Осипенко 2 59 34 18
7. Солнечный 2 56 32 16
8. В ерхнебуре инс кий 1 57 28 13
9. Советско-Г аванс кий 14 55 34 17
10. Ванинекий 7 57 29 14
11. Комсомольский 9 67 38 20
12. Хабаровский 7 51 26 12
13. Амурский 4 65 30 16
14. Нанайский 6 56 31 15
15. им. Лазо 5 53 29 14
16. Бикинский 5 53 29 14
17. Вяземский 5 53 29 14
18. Еврейская автономная область 13 76 36 17
Авиаотдел е ние Среднее значение
1. Северное 2 44 32 13
2. Центральное 6 58 32 16
3. Южное 7 59 30 14
колеблется от -0,9°С до 0,6°С при относительной влажности воздуха 58-64 % и количестве осадков - 49-86 мм. Период вегетации характеризуются увеличением среднемесячных температур (16—17°С) при такой же относительной влажности воздуха (66 %) (июль). Осень холодная и влажная: при температуре воздуха от 15°С до 0,9°С и наступлении заморозков на почве количество осадков увеличивается до 143-207 мм (август - октябрь) (Нелькан, 99 % обеспеченность).
В центральных районах перечисленные выше закономерности в общих чертах сохраняются: весной преобладает невысокая положительная температура (3,3-
11,2°С) при 84-120 мм осадков, летом температура и количество осадков возрастают до 18,8-21 ,б°С и 148-235 мм соответственно (им. П. Осипенко, 99 % обеспеченности). Осенью при переходе через 5°С наступление устойчивых отрицательных температур и умеренное или избыточное увлажнение приводят к увеличению влагоемко с-ти ветоши.
В южных районах Дальнего Востока России весна сухая и теплая: средняя дневная влажность равна 40-50 %, а в продолжительные периоды без дождя воздух становится еще суше: за апрель-май насчитывается в среднем 10-15 суток, когда влажность воздуха оказывается ниже 30 %. Кроме того, ветер вместе с солнечной инсоляцией вызывает испарение незначительного снежного покрова, в результате чего большая его часть исчезает до начала оттаивания почвы, это способствует быстрому высы-
ханию почв и наземных горючих материалов. Летом на фоне значительных положительных температур в июле и августе выпадает максимальное количество осадков, относительная влажность в долине р. Амур колеблется в пределах 65-70 %. Сильные и очень сильные дожди в Приамурье обусловлены полярно-фронтальными циклонами, на активизацию которых часто оказывают влияние тайфуны, выходящие на восточные и центральные районы Китая. Осенью одновременно с понижением температуры относительная влажность уменьшается и приближается к весеннему минимуму (40-50 %).
Значения максимальной дневной температуры воздуха и суточного количества осадков положены в основу расчета комплексного показателя оценки ежедневной пожарной опасности растительности по условиям погоды [5]. Как видно из данных, приведенных в табл. 4, он имеет наибольшее значение в вегетационный период и вероятность возникновения пожаров уменьшается с севера на юг; весной создаются условия для горения растительных материалов в Охотском и Верхнебуреинском, осенью - в Комсомольском районах и в ЕАО.
Следовательно, на севере и в центральных районах Хабаровского края температурно-влажностные характеристики способствуют возникновению одного летнего максимума пожарной опасности, в то время как для Среднего Приамурья характерны большие периоды, когда на фоне высоких температур наблюдается низкая влажность почв и воздуха в сочетании с сухими ветрами, что
Сроки наступления и продолжительность предвегетационного, вегетационного и поствегетационного периодов в Хабаровском крае и Еврейской автономной области [9]
№ п/п Субъект (муниципальный район) Г идр ом ете останция Сроки наступления и продолжительность, дни
от 0 до +5°С от +5 до +5°С от +5 до 0°С
1. Охотский Арка 09.05-9.06 32 09.06-28.09 110 28.09-10.10 13
2. Аяно-Майский Нелькан 28.04-14.05 18 14.05-21.09 129 21.09-05.10 14
3. Николаевский Николаевск 28.04-21.05 25 21.05-07.10 138 07.10-21.10 15
4. Ульчский Богородское 18.04-12.05 26 12.05-08.10 148 08.10-20.10 15
5. им. Полины Осипенко им. П. Осипенко 17.04-07.05 21 07.05-05.10 15 05.10-17.10 12
6. Советско-Г аванский Совгавань 12.04-15.05 34 15.05-15.10 152 15.10-30.10 15
7. Комсомольский Ком с ом оль ск-на-Ам уре 10.04-30.04 20 30.04-10.10 162 10.10-24.10 14
8. Хабаровский Хабаровск 06.04-19.04 13 19.04-15.10 178 15.10-27.11 13
9. В ерхне буреинский С у тур 01.05-22.05 19 01.05-2.10 153 02.10-15.10 14
10. Еврейская автономная область Бира 07.04-22.04 15 22.04-09.10 169 09.10-22.10 14
11. Ек атерино -Ник оль ское 04.04-19.04 21 19.04-13.10 174 13.10-26.10 17
12. Средняя продолжительность 22 149 14
Примечание: числитель - даты наступления, знаменатель - продолжительность.
Таблица 4
Среднесуточное значение комплексного показателя пожарной опасности по условиям погоды на территории Хабаровского края и Еврейской автономной области
№ п/п Субъект (муниципальный район) Г гидрометеорологическая станция Температурный интервал, °С
от 0 до +5 от +5 до +5 от +5 до 0
Значение показателя
1. Охотский Арка 1210 1456 732
2. Аяно -Майе кий Нелькан 381 1635 488
3. Николаевский Николаевск 32 1000 372
4. Ульчский Богородское 268 1023 321
5. им. Полины Осипенко им. П. Осипенко 756 1174 914
6. Советско-Г аванский Совгавань 513 765 742
7. Комсомольский Комсомольск-на-Амуре 554 826 900
8. Хабаровский Хабаровск 444 894 795
9. Верхнебуреинский Сутур 1193 822 803
10. Еврейская автономная область Биробиджан 593 955 1148
Примечание: по данным 1960-2010 гг.
способствует более интенсивному высыханию источников горения по сравнению с другими районами и возникновению нескольких максимумов повышенной пожароопасности территории по метеорологическим условиям в течение всего пожароопасного сезона, который длится с апреля по октябрь (рис. 2).
При этом следует иметь в виду, что реализация этих условий зависит и от наличия антропогенных источников возникновения огня, в первую очередь, от плотности населения, которая изменяется с севера на юг в противоположном направлении.
Рис. 2. Температурно-влажностные характеристики и распределение пожаров в северных (ГМС Налькан), центральных (ГМС им Полины Осипенко) районах Хабаровского края и на территории Еврейской
автономной области (ГМС Биробиджан)
Вывод: внутрисезонное распределение горимости растительности на Дальнем Востоке России, определяемое температурой, количеством осадков и влажностью воздуха, приводит к образованию максимумов пожароопасности, приуроченных к определенному временному периоду в зависимости от географического расположения района.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Андреев Ю. А. Влияние антропогенных и природных факторов на возникновение пожаров в лесах и населенных пунктах: автореф. дис. ... д-ра тех. наук. М, 2003. 45 с.
2. Витвицкий Г.Н. Климат // Южная часть Дальнего Востока. М.: Изд-во АН СССР, 1969. 422 с.
3. Глаголев В.А., Коган P.M. Шкала классов пожарной опасности по метеоусловиям климата средних широт// Лесное хозяйство. 2012. № 1. С. 44-46.
4. Ивашенников Ю.К. Физическая география Дальнего Востока России. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1999. 322 с.
5. Кац А.Л., Гусев В.Л., Шабунина Т.А. Методические указания по прогнозированию пожарной опасности в лесах по условиям погоды. М.: Гидрометеоиздат, 1975.16 с.
6. Коган P.M., Соколова Г.В., Глаголев В.А. Методика автоматизированного прогноза пожарной опасности Приамурья и оценка ее эффективности // Метеорология и гидрология. 2006 № 12. С. 45-53.
7. Курбатский Н.П. Определение степени пожарной опас-
ности в лесах//Лесное хозяйство. 1957. № 6. С. 52-57.
8. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Ч. 1-6. Вып. 25. Хабаровский край, Амурская область. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 588 с.
9. Петров Е. С., Новороцкий П. В., Леншин В. Т. Климат Хабаровского края и Еврейской автономной области. Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 2000. 172 с.
10. Пожарные риски. Вып. 3. Прогнозирование динамики пожарных рисков / под ред. H.H. Брушинского. М.: ФГУ ВНИИПО, 2005. 64 с.
11. Сверлова Л.И, Костырина Т.В. Засуха и лесные пожары на Дальнем Востоке России. Хабаровск: Хаб. кн. изд-во, 1995.117с.
12. Соколова Г.В., Коган P.M., Глаголев В.А. Пожарная опасность территории Среднего Приамурья: оценка, прогноз, мониторинг. Хабаровск: ДВО РАН, 2009. 265 с.
13. Софронов М. А., Голдам ер И.Г., Волокитина A.B., Софронова Т.М. Пожарная опасность в природных
условиях. Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева, 2005. 330 с.
14. Софронов М.А., Волокитина A.B. Пирологическое районирование в таежной зоне. Новосибирск: Наука, 1990. 205 с.
15. Schmuck G, Jesbs S., Camia A. at all. Forest Fires in Europe 2009. Luxembourg: Publications Office of the European Union. 2010. 83 p.
The article considers the influence of natural conditions and settling on the duration of fir e-risk seasons and periods, and on flammability of vegetation in the Khabarovsk territory and Jewish Autonomous Region.
Key words: forest vegetation, fire danger, vegetation period.
