​По данным Федерального бюджетного учреждения «Центральная база авиационной охраны лесов “Авиалесоохрана”» за 2019 года огонь прошел более 8 млн га леса в регионах Сибири и Якутии. В Томском политехническом университете уже несколько лет идут разработки систем для прогнозирования очагов возгорания, чтобы не допустить большой пожар. 

Один из проектов (РФФИ 16-41-700831) связан с исследованием грозовой активности, которая является одним из основных факторов лесных пожаров. Молнии делятся на два вида: внутриоблачные и облако — земля. Пожароопасность представляют только последние, потому что они доходят до поверхности. Грозовой разряд ударяет в дерево, электрический ток проникает в подкорковый слой, где содержится влага, и происходит тепловыделение по закону Джоуля — Ленца. Это может привести к воспламенению ствола и выпадению фрагментов горящей древесины. Если при таких условиях нет дождя, то существует большая вероятность низового пожара. Однако специалисты отмечают, что даже при наличии дождя очаг возгорания может находиться в режиме тления, а когда всё подсохнет, перейти в режим пламенного горения. Также пожары делятся на три вида: подземный (торфяной), верховой и низовой. Низовые пожары самые распространенные и служат причиной возникновения верховых пожаров. 
 
Разработка системы мониторинга лесных пожаров, связанных с грозовой активностью, шла на протяжении трех лет и сейчас находится на этапе перехода от фундаментальных исследований к прикладным разработкам. За это время было сделано многое. Ученые ТПУ провели эксперименты по зажиганию лесных горючих материалов нагретыми частицами и определили время, за которое может возникнуть возгорание, построили математические модели того, как распространяются горящие частицы. Все результаты были подтверждены опытным путем. Эти модели легли в основу единой геоинформационной системы, где отмечены возможные очаги возгорания. Пока это карта только по Тимирязевскому лесничеству Томской области, но начало уже положено. 
 
«Наши коллеги из Горно-Алтайского государственного университета предоставляют нам результаты со станции приема грозовых разрядов, и, зная место удара и силу тока, мы можем заложить эти параметры в математические модели и рассчитать вероятность возникновения лесного пожара. Если она близка к единице, то нужно начинать контролировать это место: посмотреть спутниковые данные по этой территории, есть ли там термальные аномалии (например, через прибор MODIS спутников Terra/Aqua), либо использовать аэрофотосъемку. Вблизи населенных пунктов могут быть задействованы службы охраны лесов от пожаров. Тем не менее участок сразу попадает под пристальное внимание, чтобы не допустить возгорания»,  — раскрывает детали доцент Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова ТПУ кандидат физико-математических наук Николай Викторович Барановский.
 
В результате были разработаны различные прототипы геоинформационной системы, один из них построен с использованием программного обеспечения ArcGIS, также создано приложение в системе RAD Studio, а визуализация конечного продукта — в программе Origin Pro. В проекте принимали участие специалисты из Томска, Горно-Алтайска, Санкт-Петербурга.
 
Еще одним проектом ТПУ являются работы (РФФИ 17-29-05093), связанные с антропогенным фактором. Исследования ведутся, исходя из видов источников человеческой активности: линейный (железные и автомобильные дороги, русла реки), точечный (сельские населенные пункты, базы отдыха), площадной (крупные населенные пункты или промышленные объекты). 
 
Человеческое вмешательство непредсказуемо, поэтому нужно учесть большее количество факторов. Уже построены одномерные и двумерные модели с первыми данными. Значение имеет тип растительности на территории возгорания  — почти стопроцентно загорится хвойный лес, с большой вероятностью  — смешанный, маловероятно — лиственный. Самую большую опасность представляют старые хвойные леса, таким участкам нужно особое внимание. В проекте принимали участие специалисты из Томска, Горно-Алтайска, Улан-Удэ, Санкт-Петербурга.
 
«Теперь в планах  — переход к прикладным разработкам. Когда мы занимались исследованиями грозовой активности по Томской области, с нами встретились работники Департамента лесного хозяйства области, они заинтересовались результатами, обещали предоставить данные пожарной статистики и описание леса по Томской области. Если такая информация у нас будет, то мы сможем сделать более масштабную работу. Также в будущем хотим объединить обе системы — по грозовой и антропогенной активности, чтобы получить единую карту. Есть планы и в сфере фундаментальных исследований — на основе наших данных выявить характеристики и разработать новую систему классификации лесных горючих материалов. Конечно, в идеале мы стремимся иметь возможность оценки экологических последствий с учетом размера очага возгорания», — подводит итог Николай Барановский.
 
Алёна Гунько

Источники

Ученые на страже леса
Наука в Сибири (sbras.info), 26/08/2019
В Томске разрабатывают уникальную систему мониторинга лесных пожаров
The world news (theworldnews.net), 26/08/2019
В Томске разрабатывают уникальную систему мониторинга лесных пожаров
ИА Regnum, 26/08/2019
В Томске разрабатывают систему мониторинга лесных пожаров
ГИС Ассоциация (gisa.ru), 26/08/2019
Ученые на страже леса
Российская академия наук (ras.ru), 26/08/2019
Искусственный интеллект защитит леса от пожаров и вырубок
Mirtesen.sputnik.ru, 27/08/2019
Искусственный интеллект защитит леса от пожаров и вырубок
Planet-today.ru, 27/08/2019
Систему мониторинга лесных пожаров создают сибирские ученые
Геопортал Республики Коми (gis.rkomi.ru), 27/08/2019
Сибирские ученые разрабатывают систему мониторинга "грозовых" лесных пожаров
ИА Телеинформ (i38.ru), 28/08/2019
Сибирские ученые разрабатывают систему мониторинга "грозовых" лесных пожаров
Черемховские новости (chernews.ru), 28/08/2019
О системе мониторинга "грозовых" пожаров
АРТУР ДАН (aldana.ru), 28/08/2019
Систему мониторинга лесных пожаров создают сибирские ученые
Аргументы неделi # Новосибирск, 04/09/2019

Похожие новости

  • 04/09/2019

    В Арктике — как в Сочи

    ​Ученые Томского госуниверситета зафиксировали одно из самых высоких температурных значений в Арктике — плюс 36,1 градуса по Цельсию, сообщил научный сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ Сергей Воробьев.
    127
  • 21/08/2019

    Ученые ТГУ зафиксировали температурный рекорд в Арктике

    ​Ученые Томского госуниверситета (ТГУ) зафиксировали одно из самых высоких температурных значений в Арктике – плюс 36,1 градуса по Цельсию; температурный рекорд был зафиксирован во время августовской экспедиции на реку Таз в Ямало-Ненецком автономном округе, сообщил РИА Томск научный сотрудник лаборатории "БиоГеоКлим" ТГУ Сергей Воробьев.
    220
  • 14/11/2018

    Томские ученые выяснят, как люди изменили самую протяженную реку России

    ​Ученые центра превосходства «БиоКлимЛанд» ТГУ совместно с антропологами университета реализуют крупный междисциплинарный проект, направленный на исследование влияния человека на Обь и прилегающие к ней территории.
    521
  • 06/02/2018

    Как глубинные бактерии создают полезные минералы

    ​Ученые кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ исследуют одни из самых древних микроорганизмов на планете – сульфатредуцирующие бактерии, участвующие в формировании горных пород и минералов и способные растворять их.
    788
  • 25/07/2019

    Как можно использовать генетические данные человека для манипуляций? Интервью с экспертом

    ​Как соотносятся в развитии ребенка наследственность и среда, каким должен быть исследовательский путь молодого ученого,  рассказала научный сотрудник Лаборатории когнитивных исследований и психогенетики Томского государственного университета Дарья Мацепуро.
    336
  • 22/11/2017

    Ученые ТГУ исследуют распространение в Сибири растений-«захватчиков»

    ​Ученые кафедры ботаники, кафедры сельскохозяйственных растений БИ ТГУ и Сибирского ботанического сада в рамках гранта РФФИ исследуют влияние человека на флору Сибири. Объектом внимания ботаников являются чужеродные виды, которые попали на территорию СФО в результате действий людей.
    1194
  • 26/02/2019

    Томские ученые предлагают бороться с близорукостью с помощью ультрафиолета

    ​Томские ученые совместно с коллегами из Саратова нашли новый способ коррекции зрения. Речь о близорукости, бороться с которой поможет ультрафиолет. Способ щадящий и безопасный для пациента. На базе лаборатории биофотоники ТГУ коллективом ученых из двух вузов были проведены фундаментальные исследования при поддержке гранта РФФИ.
    592
  • 11/04/2019

    Ученые ТПУ изучают, чем загрязнена река в промышленном районе Индии

    ​Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) привезли пробы воды из Дамодара – одной из самых грязных рек Индии; изучив состав и миграцию вредных веществ, политехники вместе с коллегами из России, Китая и Индии намерены предложить меры по очистке и предотвращению дальнейшего загрязнения реки, сообщила пресс-служба вуза.
    562
  • 29/08/2017

    Биологи ТГУ обследуют водоемы в Арктике по заказу нефтяников

    ​Биологический институт ТГУ и компания ООО "Лукойл-Коми" приступили к реализации совместного проекта, нацеленного на обеспечение экологической безопасности водных объектов нефтегазоносных районов Арктики и прилегающих к ней территорий.
    1297
  • 27/02/2017

    Рубцовский институт АлтГУ и Томский государственный педагогический университет вошли в Ассоциацию «зеленых» вузов России

    ​17 февраля 2017 в Москве состоялась учредительная конференция Ассоциации "зеленых" вузов России. Она собрала более 80 участников из 28 университетов страны, среди которых были делегации Рубцовского института (филиала) Алтайского госуниверситета и Томского государственного педагогического университета.
    1720