Оценка мощности аэрозольной эмиссии от лесных пожаров с использованием цифровой фотограмметрии, ГИС технологий и космической информации Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 528.7:574

Е.П. Терещенко, К.П. Куценогий ИХКГ СО РАН, Новосибирск

ОЦЕНКА МОЩНОСТИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ЭМИССИИ ОТ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОЙ ФОТОГРАММЕТРИИ, ГИС - ТЕХНОЛОГИЙ И КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

В связи с резким увеличением загрязнения атмосферы особое внимание уделяется проблеме чистоты воздушного бассейна Земли. Начиная с 70-х годов, используя отечественные и зарубежные ИСЗ, ученые занимались выявлением и локализацией очагов лесных пожаров. Среди катастрофических явлений пожары, природные и антропогенные, чаще всего возникают в лесах, болотах, а также в степях. Главное их последствие -ущерб лесам и их обитателям, а также нарушение экосистем. Для контроля состояния воздушного бассейна и борьбы с его загрязнением, а также для решения задач, связанных с изучением погоды и климата планеты, необходима оценка вклада загрязнений естественного и антропогенного происхождения. Определенный прогресс в этой области стал возможным при использовании методов дистанционного зондирования для индикации аэрозольных загрязнений и изучения структуры дымовых шлейфов, динамики их пространственного распространения.

Некоторые виды космических съемок обеспечивают детальный анализ геометрии дымовых струй и обнаружение городской дымки. Наиболее полную информацию о промышленных загрязнениях атмосферы получают в результате совместного анализа данных космической съемки, аэросъемки и наземных наблюдений включая результаты проб качества воздуха.

Съемки из космоса могут быть использованы:

- Для обнаружения очагов пожара

- Для выявления особенностей распространения пожара

- Для планирования мероприятий борьбы с пожарами

- Для определения и состояния старых и новых гарей

- Для определения и уточнения границ основных регионов постоянного или периодического выгорания растительности

- Для поисков ресурсной облачности с целью ее дальнейшего использования для вызывания осадков над очагами пожаров.

Применение данных дистанционного зондирования в Российской системе спутникового мониторинга лесных пожаров, которая разработана в интересах авиационной службы лесов России «Авиалесоохрана» позволяет в реальном времени осуществлять поиск в различных регионах лесных пожаров [3]. Осуществляется информационная поддержка процессов принятия решений в системе охраны леса и управления лесными пожарами для снижения, наносимого ими ущерба природе и обществу. Это способствует расширению сведений о процессах возникновения и развития

лесных пожаров, их влиянии на структуру и динамику лесного фонда, а также обеспечивает всем пользователям ГИС доступ к информации о лесных пожарах и их воздействии на лесные экосистемы.

Для анализа данных наиболее удобны географические информационные системы (ГИС), позволяющие эффективно работать с пространственно -распределенной информацией (картами, аэрокосмическими изображениями, схемами в сочетании с текстом, таблицами и др.). ГИС позволяет накапливать, интегрировать и анализировать информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобной для использования форме, оценивать геометрические характеристики объектов.

В ряде ГИС реализованы различные операции обработки изображений, методы классифицикации по тону и другим признакам, которые могут использоваться для анализа дымовых загрязнений атмосферы. По яркости изображения дымовых загрязнений темнее облаков нижнего и среднего яруса и приближаются к яркости изображения облаков верхнего яруса, при этом дымовые облака имеют в основном полосчатую структуру. Характерное изображение на ТВ снимках получают шлейфы от лесных пожаров. Они имеют вид конусообразных полос, более ярко изображенных, чем окружающая поверхность, но менее ярко, чем облачные поля. По мере удаления от вершин конусов яркость полос уменьшается, а границы их размываются. Шлейфы обычно вытягиваются в прямые линии или извиваются в виде ленты и бывают либо отделены друг от друга на всем протяжении, либо на некоторых расстояниях слиты вместе, образуя одно облако. Текстура полос бывает матовой или волокнистой. Дымовые факелы различаются по плотности тона изображения. Наиболее светлый тон факела соответствует высокой концентрации частиц, при которой заметна отброшенная тень, менее светлый тон с размытыми границами - меньшей концентрации частиц, при которой может просвечивать Земля.

В комплексном эксперименте, включающем контролируемые выжигания, на специальных площадках Красноярского края выполнялось определение химического и дисперсного состава проб аэрозолей [1,2]. Пробы отбирались непосредственно у кромки пожаров и на высоте несколько сот метров с использованием самолета АН - 2. Анализ показал, что химический состав эмиссий не зависит от места отбора проб. Это позволяет рассчитать суммарную мощность эмиссии по количеству сгоревшей биомассы, а химический состав газо-аэрозольных эмиссий по данным наземных наблюдений.

Проведены отдельные экспериментальные работы по применению материалов дистанционного зондирования на примере пожара в Якутии за 15, 17 июля 2002 года. Для описания мощности аэрозольной эмиссии определены площадь территории охваченной пожаром и геометрические параметры дымового шлейфа по космическим снимкам и аэрофотоснимкам. Космические снимки предоставлены ИКИ РАН.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Куценогий К.П., Трубина Л.К. Комплексный мониторинг атмосферных аэрозолей Сибири. Научный конгресс «ГЕО - Сибирь - 2005», 25-29 апреля 2005 г. Том 5. Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования Земли. Новосибирск, 2005. с 9 -18.

2. Лесных И.В., Трубина Л.К. Методы информационного обеспечения геоэкологического мониторинга. Научный конгресс «ГЕО - Сибирь - 2005», 25-29 апреля 2005 г. Том 5. Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования Земли. Новосибирск, 2005. с 76 -81.

3. Под редакцией Белова В.В. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в России. - Новосибирск, ГПНТБ СО РАН, 2003, 140 с.

© Е.П. Терещенко, К.П. Куценогий, 2006