Детектирование верховых пожаров и пожаров экстремальной интенсивности в лесах Сибири на основе регистрируемого теплоизлучения

Дистанционный метод регистрации мощности теплоизлучения от активной зоны пожара в диапазоне 3.929–3.989 мкм (данные TERRA/Modis) был адаптирован применительно к условиям горения в лесах Сибири (Boschetti, Roy, 2009; Ponomarev, 2013; Швецов, Пономарев, 2015). Предлагаемый подход позволяет фиксировать излучение, обусловленное тепловыделением активной зоны пожара (Fire Radiative Power – FRP). Проанализированы пределы вариации фиксируемых значений, спорадические максимумы, превышающие среднее значение теплоизлучения по полигону пожара на величину 2.5Сигма, были соотнесены с пожарами экстремальной интенсивности, включая стадии верхового горения.
Основная цель работы – усовершенствование методов дистанционного мониторинга в части регистрации верховых пожаров и пожаров экстремальной интенсивности, а также количественная оценка их доли в статистике горимости лесов Сибири.
Были рассмотрены следующие аспекты вопроса: 1) зависимость регистрируемой мощности теплоизлучения от субпиксельной площади активного горения; 2) оценка эффективности дистанционных методов регистрации пожаров экстремальной интенсивности в условиях Сибири; 3) количественная характеристика доли пожаров с экстремально высокими энергетическими характеристиками в многолетней статистике горимости лесов Сибири.
Интерес представляет также вопрос об эффективности оценки и прогноза пожарного воздействия на растительность на основе оперативных данных о мощности теплоизлучения пожара, которые могут быть получены с периодичностью не ниже 4 – 6 часов.
Основные результаты:
Протестирован на материалах наземного и авиационного мониторинга пожаров критерий детектирования верховой стадии горения (порог 2.5Сигма от среднего значения по полигону пожара). Вероятность дистанционного детектирования пожара в верховой стадии составила не ниже 65%. Количественно описана зависимость мощности теплоизлучения от площади активной зоны, определяемой методом субпиксельного анализа. Показано, что доля лесных пожаров в Сибири с участками экстремального теплоизлучения ежегодно составляет 5-7% от общего числа. Суммарная площадь лесов, пройденных высокоинтенсивным горением, включая верховые пожары, составляет не менее 8.5% от среднегодовой площади лесных пожаров, а в отдельные годы достигает значений 15 – 25%.
Показано, что оценка пожарного воздействия на растительность и мониторинг послепожарных изменений может проводиться не только на основе «традиционных» методов анализа вегетационных индексов, но и с использованием показателя, характеризующего энергетику пожара в различные моменты времени (мощности теплоизлучения FRP). Такой подход может быть использован как оперативный метод качественной и количественной диагностики послепожарного состояния растительности.

Работа выполнена при поддержку Российского научного фонда (проект №14-24-00112), сбор данных подспутниковых экспериментов и частично обработка выполнены при совместной поддержке РФФИ и Правительства Красноярского края (грант №15-45-04423р_сибирь_а).