Метод ассимиляции данных спутникового детектирования очагов горения в имитационную модель распространения огня с целью уточнения динамики фронта природного пожара

Природные пожары ежегодно проходят миллионы гектар территории России и несут угрозу лесным и другим типам наземных экосистем, объектам инфраструктуры, населенным пунктам. Максимально точное установление положения фронта пожара критически важно для определения степени вызываемой им угрозы, прогнозирования его дальнейшего развития, принятия мер по минимизации ущерба и оценки фактических потерь. В масштабах территории России данные спутникового мониторинга являются, по сути, единственным источником оперативной регулярно поступающей информации о действующих природных пожарах и их динамике. Однако спутниковые приборы, применяемые в настоящее время для обнаружения очагов активного горения обладают достаточно низким пространственным разрешением (1 км для MODIS и 375 м для NPP-VIIRS).
Одним из возможных путей достаточно точного установления местоположения фронта пожара с использованием спутниковых данных низкого пространственного разрешения является ассимиляции выявляемых на их основе очагов активного горения в имитационную модель динамики распространения огня. Указанный подход опробован на модели распространения пожара, основанной на уравнениях CFFBPS (Canadian Forest Fire Behavior Prediction System) и параметризованной для условий России. Ассимиляция данных основывалась на оптимизации корректирующих коэффициентов модели для увеличения соответствия между модельным прогнозом и дистанционной оценкой динамики природного пожара.
Уточнение выполняется итеративно с момента первого наблюдения пожара до текущего момента или времени ликвидации пожара. Полученное на предыдущей итерации уточнение используется в качестве исходного положения фронта пожара на следующей итерации.
Сравнение восстановленного с использованием вышеописанного подхода контура пожара и результатов его выделения по спутниковым изображениям, полученных системой Landsat (пространственное разрешение 30 м) показало хорошее совпадение. В среднем точность оценки положения фронта пожара повышается примерно на 200 метров относительно оценок, полученных по данным прибора MODIS. Использование уточненного контура для прогнозирования динамики природных пожаров также потенциально способно улучшить прогностическую способность модели.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №13-05-41420 РГО_а «Разработка научных основ спутниковой пирогеографии и исследование пространственно-временных особенностей пожаров в наземных экосистемах России»).