Дистанционный мониторинг пожаров в Сибири: количественные и качественные характеристики горимости за 20-летний период

В докладе будут представлены результаты дистанционного мониторинга пожаров в азиатской части РФ за период 1995 – 2014 гг., включая: 1) технологию нормировки площадных характеристик пожаров; 2) технологию мониторинга энергетических параметров пожаров; 3) результаты геопространственного анализа повторяемости пожаров по территории.
Наши исследования, проведенные на основе сопряженного анализ результатов дешифрирования съемки Landsat (разрешение ~ 30 м) и полигональных слоев пожаров по данным TERRA/Modis (разрешение 250 м) средствами ГИС, позволили оценить масштаб неопределенности и предложить вычислительную методику нормировки данных. Выявлен уровень относительной ошибки (0,15 – 14,5) при дистанционной оценке площадей гарей в зависимости от геометрических и площадных характеристик детектируемых пожаров. Предлагаемая методика обработки данных спутникового детектирования пожаров позволила повысить достоверность оценки площадей участков, пройденных огнем. Для процедуры нормировки площадей гарей предложено уравнение регрессии и получены калибровочные коэффициенты, соответствующие рассмотренным категориям пожаров [1]. Предложена процедура преобразования средствами ГИС, реализующая эмпирический подход калибровки геометрии полигонов пожаров в автоматическом режиме. При обработке учитывается форма полигона, параметр эксцентриситета, определяемый на основе описанного эллипса, а также ранг пожара в единицах площади, что задает коэффициент необходимого преобразования, в соответствии с предложенной методикой.
Энергетическая характеристика полигонов пожаров — важная и информативная часть атрибутивных данных о пожарах. Для базы данных пожаров в Сибири впервые получены оценки вариации интегральной мощности теплоизлучения от пожаров на основе методики определения показателя FRP (Fire Radiative Power) по данным TERRA/Modis в среднем инфракрасном (4 мкм) диапазоне [2]. Попиксельный анализ позволил установить, что радиационная мощность излучения с единицы площади подчиняется степенному закону, а на пожарные пиксели с низкими значениями радиационной мощности (<50 МВт/км2) приходится порядка 75 – 90% от общего числа «пожарных» пикселей. Средние значения интегральной мощности теплоизлучения от пожаров зафиксированы на уровне 1200 — 1900 МВт [3]. При одинаковых внешних условиях и высоких классах пожарной опасности значения FRP пожаров в лиственничниках вдвое превышают теплоизлучение от пожаров в сосняках. Классификация отдельных участков пожаров по мощности позволяет перейти к решению обратных задач оценки количества сгорающих горючих материалов и уровня воздействия огня на растительность.
Долговременная база данных о пожарах позволяет рассмотреть пространственно-временные вариации распределения пожаров растительности. Исследование было выполнено с использованием сети кластеров (более 21,5 тыс. кластеров) с размером ячейки 30' х 20' (площадь ~ 65 тыс. га). Количество кластеров с повторением лесных пожаров более одного раза в течение сезона варьировало от 1000 до 6700, в среднем составляло более 3400. Для каждого кластера методом геопространственной статистики определено количество пожаров, зафиксированных за весь рассматриваемый период и по пятилетним периодам: 1996 – 2000, 2001 – 2005, 2006 – 2010, включая экстремальные пожароопасные сезоны 2011 – 2014. Отмечена общая тенденция роста повторяемости пожаров на единице площади, а при рассмотрении динамики отдельных регионов за пятилетние периоды проявляются фазовые сдвиги гармоник, что является важной характеристикой для последующего моделирования пожарных режимов в современных условиях [4].

Исследования выполнены при поддержке гранта Российского научного фонда (проект №14-24-00112).

ЛИТЕРАТУРА
1. Пономарев Е.И., Швецов Е.Г. Характеристики категорий пожаров растительности в Сибири по данным спутниковых и других наблюдений // Исслед. Земли из космоса, 2013, 5. С. 45 — 54. DOI: 10.7868/S0205961413050035.
2. Kaufman, Y.J., Kleidman R.G., King M.D. SCAR-B fires in the tropics: Properties and remote sensing from EOS-MODIS // Journal of Geophisical Research, 1998, 103, D24: 31955 –31968.
3. Пономарев Е.И. Классификация пожаров в Сибири по мощности излучения на основе показателя FRP по данным TERRA/Modis // Исслед. Земли из космоса. 2014, №3. – С.56 – 64. DOI: 10.7868/S0205961414020080
4. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение, 2013, 5. С. 50 – 61.