Специалисты Центра лесной пирологии запустили в опытную эксплуатацию первую станцию экспериментальной системы регистрации молниевых разрядов, которая будет способствовать изучению влияния грозовой активности на возникновение лесных пожаров.
Несмотря на то, что в целом для планеты основной причиной пожаров в природной среде являются люди, на удалённых территориях преобладают пожары, возникающие от ударов молний. В северных бореальных лесах, к которым относится большая часть России, наибольшая грозовая активность обычно фиксируется с начала июля и до середины августа.
Существуют природные и антропогенные факторы, влияющие на частоту возникновения лесных пожаров от гроз. К природным факторам относятся: широта местности, климат и орография, метеорологические условия, лесоводственные факторы. К антропогенным: скопление аэрозолей, высотные сооружения и молниеотводы, антропогенные нарушения поверхности суши.
Далеко не все молнии приводят к пожарам. Конечно, сами по себе "сухие грозы" – довольно редкое явление, но и во время обычных внутримассовых гроз, опасными являются случаи, когда молния ударяет в стороне от основного облака, из которого идет дождь. Бывают случаи, когда источник возгорания сохраняется тлеющим под слоем опада и лесной подстилки, даже при выпадении значительных осадков. Так, большая часть пожаров, которые вызваны молниями, обнаруживаются только спустя 3 – 4 дня.
Отрицательные разряды молний наиболее часто возникают, когда нижняя часть грозового облака, заряженная отрицательно, разряжается на положительно заряженную землю. Положительные разряды молний менее распространены и возникают, когда верхняя часть грозового облака заряженная положительно, разряжается на отрицательно заряженную землю. Они обычно мощнее, более длительны и соответственно более опасны (примерно на 20%) с точки зрения возникновения возгорания.
Риски подобных пожаров также существенно повышаются вследствие все нарастающих климатических изменений. Учитывая, что пожары, возникающие на удалённых территориях обнаруживать и тушить значительно сложнее, интерес к изучению влияния грозовой активности на возникновение лесных пожаров последние годы существенно вырос.
Технические возможности регистрации молниевых разрядов известны уже давно. Так в Информационной системе дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз), подобная подсистема существовала еще с начала двухтысячных. Но по ряду экономических и организационных причин, старые станции регистрации были постепенно выведены из эксплуатации.
Новый виток развития, данное направление получило в прошлом году, когда в ИСДМ-Рослесхоз начал поступать поток данных от станций регистрации Гидрометцентра России.
В настоящее время в системе есть информация с 87 датчиков, расположенных в европейской части, на Урале и Дальнем Востоке России. Из них – 30 грозопеленгационных датчиков (ГПД) производства фирмы Vaisala (Финляндия) и 57 ГПД производства фирмы Alwes (Россия). Помимо Гидрометцентра России грозопеленгацией занимается ООО «Гроза». Компания использует датчики LPS-200. Данная сеть состоит из трех сегментов в СЗФО, ЦФО, ПФО и УФО, всего 28 грозопеленгаторов. В настоящий момент сбор грозопеленгационных данных происходит примерно на 20% территории России.
В картографическом интерфейсе ИСДМ-Рослесхоз, кроме данных дистанционного мониторинга и прочей картографической информации, можно отобразить и молниевые разряды (положительные и отрицательные). Сведения о молниевых разрядах обычно используются для уточнения маршрутов авиационного патрулирования лесов. Есть потенциальная возможность, использовать данную информацию и для оценки вероятности того, что причиной пожара могла быть гроза. Вместе с тем, для этих целей, охват территорий станциями регистрации молниевых разрядов, должен быть более обширным. Однако, эффективное внедрение системы в практику, сдерживается как финансовым фактором, так и тем, что сами по себе удары молний (а их во время грозы может быть сотни) это еще не самое главное. Для пользователя важно получить сведения о местах возможного возгорания от молний, чтобы не отвлекать внимание на тысячи событий, которые не несут никакой полезной информации.
Таким образом, на текущем этапе развития лесопожарных информационных систем, наблюдается тенденция в отказе от простого отображения точек удара молний, в сторону предоставления пользователю мест вероятного возникновения пожаров.
С целью повышения эффективности прикладных научных исследований в области оценки рисков возникновения пожаров от гроз, нами принято решение создать собственную экспериментальную систему регистрации молниевых разрядов, которая будет состоять из распределенной сети станций регистрации и сервера обработки данных.
Первая из нескольких запланированных станций регистрации (а для определения координат удара молний их должно быть не менее трех) уже введена в опытную эксплуатацию. Две оставшихся планируется так же ввести в эксплуатацию в текущем году.
Типовая станция содержит модуль ГЛОНАСС (для очень точной оценки времени регистрации молниевого разряда), имеет цифровой дисплей и ряд вспомогательных датчиков (например, датчик СО2, который можно использовать для оценки уровня задымления, возникшего в результате лесного пожара).
Несмотря на то, что дальность регистрации удара молний у наших станций меньше, чем у станций Гидрометцентра и составляет всего 40 км, благодаря дешевизне конструкции, появляется возможность создать более густую сеть покрытия.
Устройство интегрировано с применяемой в Центре лесной пирологии системой «Экологический контроль», которая позволяет автоматизировать сбор и обработку данных, поступающих с большого количества удалённых устройств.
Важно отметить, что наличие собственной сети станций регистрации молниевых разрядов позволяет так же поддерживать и развивать необходимые компетенции сотрудников, разрабатывать новые алгоритмы детектирования, отрабатывать отдельные конструктивные и технические решения.
Полученные в ходе исследований результаты могут быть использованы для развития ИСДМ-Рослесхоз, и безусловно сыграют существенную роль в повышении эффективности информационной поддержки управленческих решений в области охраны лесов от пожаров.
