​​Томские ученые исследовали, как степные пожары влияют на метеорологические параметры атмосферы и на содержание в ней разных соединений. Удалось зафиксировать заметные изменения газового состава воздуха — авторы предлагают ориентироваться на них, чтобы обнаружить и потушить степной пожар, пока не стало слишком поздно. Результаты работы, поддержанной грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Atmosphere.​ 

Климат меняется, и с каждым годом мы все чаще слышим в новостях о новых и новых природных пожарах, часто к их возникновению прикладывает руку и человек. Огромные территории превращаются в выжженные пустоши, гибнут животные и люди. Продукты горения (оксиды азота, углерода, серы и прочие) и твердые частички загрязняют атмосферу, и превышение их допустимого содержания может фиксироваться даже на некотором удалении от пожарища. 

«Еще в прошлом веке люди осознали то, насколько важно изучать лесные пожары. Если мы сможем понять, какие процессы происходят непосредственно в горящей зоне, то сможем не только эффективнее бороться и контролировать эти опасные ситуации, но и вовсе предотвращать их, — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Денис Касымов, кандидат физико-математических наук, заведующий учебной лабораторией кафедры физической и вычислительной механики механико-математического факультета Томского государственного университета. — Мы вместе с коллегами из Института оптики атмосферы СО РАН провели полунатурный эксперимент: под строгим контролем воссоздали степной пожар на небольшой территории, 40 на 15 метров, и исследовали основные характеристики для этого участка — влажность, температуру, давление, воздушные потоки и содержание различных веществ в воздухе. В этом нам помогли дистанционные приборы, такие как инфракрасные термографы, ультразвуковые метеостанции и устройства для регистрации парниковых и окислительных газов на специальной станции». 

Температура и влажность на месте пожара повышаются резко, но сам процесс горения очень неравномерный — где-то растения растут гуще, где-то они более «сочные». Самые интересные результаты получились при анализе данных для воздушных потоков. Поскольку на участке выделялось очень много тепла (максимальная температура оказалась выше 900 °С), то нагретый воздух поднимался вверх, тем самым усиливая вклад вертикальной составляющей ветра, который, несомненно, также влияет на огонь. Получился своего рода насос, закачивающий кислород из окружения, — пожар сам себя снабжает топливом, горение ускоряется. Подобное явление — «собственный ветер» — теоретически описывалось еще в конце прошлого века, но экспериментальные доказательства его существования появились лишь сейчас. Факторов очень много, и при компьютерном моделировании точно воспроизвести их невозможно; полевые же эксперименты сложны и опасны, а также отличаются внешними условиями — нужно много данных, чтобы набрать статистику. Кроме того, нагрев вносит хаос в естественные потоки: ровные, не перемешивающиеся (ламинарные) струи воздуха становятся вихрями. Это не только способствует распространению пожара на новые территории, но и нарушает атмосферные режимы — например, дождевые тучи разгоняются, и осадки, которые могли бы потушить огонь, просто не выпадают. 

«Также наши эксперименты показали, что даже небольшой пожар способствует выбросу в атмосферу значительного количества загрязняющих веществ. Кроме оксидов, это еще и метан, но мы пока не можем объяснить, откуда он берется. В любом случае, хотя из-за воздушных потоков на нашу станцию газы попали не сразу, мы смогли их зарегистрировать. Значит, такой подход позволяет засечь возгорание на ранних этапах — пока не наступили катастрофические последствия — и вовремя его потушить», — подводит итог Денис Касымов. 

эксперимент_пожары_ТГУ.png 
Вопрос о том, как именно внедрять такой подход в практику, пока остается без ответа. Это исследование стало первым этапом на пути разработки соответствующих систем. 

Фото Дениса Касымова, ТГУ​​​

Источники

Ученые нашли способ обнаруживать лесные пожары на ранней стадии
Российский научный фонд (rscf.ru), 25/01/2021
Ученые выяснили, как степные пожары меняют состав воздуха
ТАСС, 25/01/2021
Ученые нашли способ обнаруживать лесные пожары на ранней стадии
Газета.Ru, 25/01/2021
Ученые нашли способ обнаруживать лесные пожары на ранней стадии
Vesti76.ru, 25/01/2021
Ученые выяснили, как степные пожары меняют состав воздуха
Российский научный фонд (rscf.ru), 25/01/2021
Ученые выяснили, как степные пожары меняют состав воздуха
Российский научный фонд (рнф.рф), 25/01/2021
Сибирские ученые нашли способ выявлять лесные пожары на ранней стадии
Sibnet.ru, 26/01/2021
Российские ученые нашли способ выявлять лесные пожары на ранней стадии
ToDay News Ufa (tdnu.ru), 26/01/2021
Российские ученые обнаружили новый способ выявления пожаров на ранней стадии
Inforeactor.ru, 26/01/2021
Вовремя обнаружить степной пожар поможет разработка томских ученых
ЧС Инфо (4s-info.ru), 26/01/2021
Российские ученые предложили способ своевременного выявления лесных пожаров
РИА ФАН (riafan.ru), 26/01/2021
Ученые выяснили, как степные пожары меняют состав воздуха
Newsroom (newsroom.su), 26/01/2021
Степные пожары можно выявлять на ранней стадии
Fbm (fbm.ru), 26/01/2021
Российские ученые предложили способ своевременного выявления лесных пожаров
News-Life (news-life.pro), 26/01/2021
Способ выявлять лесные пожары на ранней стадии нашли сибирские ученые
Evo-rus.com, 26/01/2021
Ученые из Томска нашли способ выявлять лесные пожары на ранней стадии
Моя Москва онлайн (mymsk.online), 26/01/2021
Российские ученые нашли способ вовремя выявлять лесные пожары
Экономика сегодня (rueconomics.ru), 26/01/2021
Найден способ обнаруживать лесные пожары на ранней стадии
Научная Россия (scientificrussia.ru), 27/01/2021
Сам себя снабжает топливом: ученые ТГУ воссоздали степной пожар, чтобы эффективнее с ним бороться
Томск.ру (tomsk.ru), 28/01/2021
Лесные пожары можно фиксировать на самых ранних стадиях возгорания
Экосфера (ecosphere.press), 29/01/2021

Похожие новости

  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    1147
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    3943
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    1169
  • 16/04/2019

    Ученые создали математические модели для изучения ранних фаз планетарной эволюции

    ​Международная группа исследователей, изучающая планету в системе молодой звезды в созвездии Скорпиона, создала математическую модель верхней атмосферы для различных планетарных гипотетических масс. Исследование этого небесного тела позволяет изучать планетарную эволюцию на ранних фазах, сообщили в пресс-службе Сибирского федерального университета (СФУ).
    911
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    2211
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    1530
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    765
  • 18/03/2021

    Учёные расширят перечень пригодных для 3D-печати материалов

    Ученые Томского государственного университета и ИФПМ СО РАН предложили новый способ 3D-принтинга, который позволяет использовать ранее недоступные для этого материалы: металлы, металлокерамику и даже высокоэнергетические материалы.
    696
  • 18/09/2020

    «Цитируемые ученые ТПУ»: объем отходов в Арктике, «классификационное дерево» и скаффолды

    ​​​​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за июнь, июль и август. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 42, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 6,082.
    912
  • 03/10/2016

    Томский государственный университет: научные исследования - широким фронтом

    ​Томский государственный университет ведет научные исследования широким фронтом. Сегодня "Поиск" расскажет о последней находке палеонтологов, о достижениях химиков, помогающих фармацевтам, а также о проекте физиков, математиков и биологов, объединившихся в интересах медицины.
    3107