Развитие методов оценки вероятности возникновения и распространения пожаров в лесах России

Необходимость совершенствования и развития методов оценки риска лесных пожаров обуславливается большим количеством (от 10 до 30 тыс.) ежегодно возникающих пожаров в лесах России, в результате которых происходят изменения в породно-возрастной структуре лесного покрова.
Одним из наиболее перспективных направлений развития методов является использование статистического анализа многолетних спутниковых наблюдений за лесными пожарами с учетом пожарной опасности в лесах по условиям погоды. Указанными данными располагает Информационная система дистанционного мониторинга (ИСДМ-Рослесхоз) (Беляев и др., 2006).
Проведенное исследование по развитию методов оценки риска лесных пожаров было направлено на поиск новых научно обоснованных математических способов оценки вероятности возникновения пожаров и прогнозирования пройденной огнем площади.
Оценка вероятности возникновения лесных пожаров базируется на ретроспективном статистическом анализе многолетних данных о пожарах с использованием пуассоновского закона распределения вероятности дискретной случайной величины (ДСВ). Использовался ряд базовых понятий теории вероятностей: статистическое определение вероятности события через относительную частоту события (Гмурман, 1975); определение дискретной случайной величины и закона ее распределения; закон Пуассона распределения вероятностей ДСВ. В исследовании был обоснован выбор распределения Пуассона для оценки вероятности возникновения лесных пожаров.
В рамках оценки вероятности возникновения лесных пожаров были подготовлены экспериментальные данные: определены вегетационные сезоны для метеостанций; проведена идентификация пожаров относительно метеостанций; сформирована многолетняя база данных горимости лесов России со значениями классов пожарной опасности по условиям погоды и очагами лесных пожаров, детектированными по спутниковым изображениям с 2006 по 2011 годы. Вышеперечисленный набор данных позволяет оценить среднее число пожаров в день по метеостанциям за вегетационный сезон с учетом класса пожарной опасности и создать базу данных (БД) значений вероятности одного и более пожара по метеостанциям. Дополнительно были оценены условные вероятности – динамика значений вероятности возникновения пожара при условии, что несколько дней отмечается один и тот же класс пожарной опасности. Проанализировано изменение вероятности возникновения пожара при увеличении параметра пуассоновского распределения λ в 2-5 раз.
Для решения задачи прогнозирования пройденной огнем площади временной диапазон анализируемых данных детектированных по спутниковым снимкам очагов пожаров был расширен до 2000-2011 гг. Помимо этого, использовались архивные данные региональных служб охраны лесов с зарегистрированными очагами пожаров на активно охраняемой авиацией территории России.
Возможные площади распространения пожаров были разделены на шесть диапазонов: менее 10 га; от 10 до 50 га; от 50 до 200 га; от 200 до 500 га; от 500 до 1 000 га; более 1 000 га. При статистическом анализе данных очагов пожаров для нахождения вероятности распространения пожара на площадь менее 500 га использовались данные региональных служб; более 500 га – детектированные по спутниковым изображениям. В результате было построено распределение числа пожаров по категориям крупности, оценен вклад крупных лесных пожаров в общую горимость лесов, и выделены территории высокой горимости.
Помимо создания БД по оценке вероятности возникновения пожаров и прогнозированию пройденной огнем площади результатом проведенного исследования стали построенные для каждого класса пожарной опасности карты вероятности возникновения лесных пожаров и распространения пожара по приведенным выше диапазонам площадей.