AGRIS - 

Data provenance by Country

2024

Elena V. Boldanova

Проблема предупреждения лесных пожаров и своевременной мобилизации средств тушения стоит особенно остро в Иркутской области, где леса занимают значительные площади. Использование классических индексов оценки лесной пожарной опасности не всегда дает точные результаты при оперативном планировании мероприятий по пожаротушению. Цель исследования – разработка простого и эффективного показателя для прогнозирования возникновения лесных пожаров. В качестве объекта исследования выбраны лесничества Иркутской области, наиболее сильно пострадавшие от лесных пожаров. Решен ряд задач, связанных с характеристикой адекватности существующих методов, разработан более точный и простой показатель для местных условий, определены алгоритм расчета и шкала оценки класса пожарной опасности. В качестве исходных данных использованы открытые сведения архивов метеорологических наблюдений, данные Информационной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства РФ. Применены методы кластерного и корреляционно-регрессионного анализа. Выявлена зависимость числа лесных пожаров от погодных условий на малонаселенных территориях. Периодичность циклов количества и площадей лесных пожаров составляет 3–4 года. Рассмотрены разные вариации расчета накопленного дефицита точки росы для прогноза количества и площадей лесных пожаров. Наиболее тесная корреляционная зависимость выявлена для показателя, рассчитываемого за 10 дн. Проанализирован зарубежный опыт оценки лесопожарной опасности по условиям погоды, сделано предположение о возможности частичного использования австралийского индекса FFDI. При расчетах не получено удовлетворительного результата, поэтому в качестве показателя лесной пожарной опасности предложено применять накопленный дефицит точки росы за 10 дн. Количество лесных пожаров отражается квадратичной зависимостью от данного показателя. Разработана шкала для оценки пожароопасности, адаптированная к шкале по индексу Нестерова. Описана последовательность расчета в среде MS Office Excel, что делает предложенный показатель подходящим для практического применения в лесничествах Иркутской области. Накопленный дефицит точки росы за 10 дн. позволит уточнять состояние лесопожарной опасности по метеоусловиям в соответствии с разработанной шкалой с помощью описанного алгоритма и макроса для расчета в Excel. | The problem of preventing forest fires and timely mobilization of extinguishing agents is particularly acute in the Irkutsk Region, where forests cover considerable areas. The use of classical indices for assessing forest fire danger does not always provide accurate results in the operational planning of fire extinguishing measures. The aim of this study is to develop a simple and effective indicator for predicting the occurrence of forest fires. The forestries of the Irkutsk Region, which were most severely affected by forest fires, were chosen as the object of this study. In the course of the study, it has been necessary to solve a number of problems, such as assessing the adequacy of the existing methods, developing a more accurate and simple indicator for local conditions, establishing the algorithm for calculating and the scale for assessing the fire danger class. As the initial data, the publicly available data from the meteorological observations archives and the data from the Remote Monitoring Information System of the Federal Forestry Agency (ISDM-Rosleskhoz) have been used. The methods of cluster analysis and correlation and regression analysis have been applied. The dependence of the number of forest fires on weather conditions in sparsely populated areas has been revealed. The frequency of the cycles of the number and area of forest fires is 3–4 years. Various options for calculating the accumulated dewpoint deficit for predicting the number and area of forest fires have been considered. The closest correlation has been found for the indicator calculated over 10 days. Foreign experience in assessing fire danger according to weather conditions having been analyzed, an assumption has been made about the potential partial use of the Australian FFDI index. In the calculations, a satisfactory result has not been achieved. Therefore, it has been proposed to use the accumulated dew-point deficit over 10 days as an indicator of forest fire danger. The number of forest fires is described through the quadratic dependence on this indicator. A scale for assessing fire danger, adapted to the scale based on the Nesterov index, has been developed. For practical use, the calculation algorithm in MS Office Excel has been described, which makes it possible to apply the proposed indicator in the forestries of the Irkutsk Region. The indicator based on the accumulated dew-point deficit over 10 days will make it possible to check the state of forest fire danger according to weather conditions in accordance with the developed scale using the described algorithm and the macro for calculation in MS Excel.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Р.В. Котельников | А.А. Мартынюк

Бурное развитие цифровых технологий в целом и методов обработки больших данных в частности открывает широкие возможности для получения новых алгоритмов информационной поддержки управленческих решений, в том числе в области охраны лесов от пожаров. На этом фоне существенно возрастают требования к точности данных о пожарной опасности в лесах и лесных пожарах. Технологии дистанционного зондирования Земли из космоса хоть и являются перспективным методом получения независимой от человеческого фактора информации, имеют пока ряд технических ограничений, не позволяющих полностью автоматизировать сбор информации, поэтому важно обеспечить всесторонний контроль сведений, поступающих от лесопожарных формирований. Кроме того, для долгосрочных прогнозов пожарной опасности необходимо учитывать ретроспективные данные и цикличность некоторых явлений. Это требует разработки методик оценки достоверности исходных данных. Анализ сведений о количестве лесных пожаров, возникших в Российской Федерации с 1969 по 2020 г., позволил выявить, что распределение значений в больших выборках близко к логнормальному. Это, по мнению авторов, является фундаментальным принципом. Небольшие отклонения в правой части распределения косвенно подтверждают гипотезу о возможном дроблении крупных лесных пожаров лицами, предоставляющими информацию. Это также согласуется с тем, что такое дробление обычно имеет смысл только при сложной лесопожарной ситуации (большом количестве лесных пожаров). Анализ данных о количестве лесных пожаров, ликвидированных в первые сутки, выявил характерное отклонение, которое косвенно доказывает гипотезу о вероятности искажения данных с целью улучшения отчетности. При этом характер отклонения согласуется с тем, что такое искажение обычно допускают при небольшой горимости, в условиях тяжелой лесопожарной обстановки при большом количестве пожаров подобная фальсификация данных теряет смысл. С использованием численной оценки степени отклонения статистических данных от предсказываемого в рамках закона логнормального распределения авторами сформирован рейтинг регионов с точки зрения достоверности архивных данных о лесных пожарах. Предложенный метод может стать одним из элементов риск-ориентированного подхода для планирования контрольно-надзорных мероприятий в области лесных отношений. Для цитирования: Котельников Р.В., Мартынюк А.А. Математическая оценка достоверности информации о лесных пожарах // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 21–34. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-21-34 | The rapid development of digital technologies, especially methods for processing a large amount of information, offers vast opportunities for obtaining new algorithms for supporting management decisions, including the prevention of forest fires. Therefore, the requirements for data accuracy on fire hazards in forests and forest fires considerably increase. Even though the remote sensing of the Earth from space is a potential method for acquiring information independent of the human factor, it still has several technical limitations that hinder total automation. Therefore, it is important to provide а comprehensive control over the information coming from the forest fire departments. Besides, the long-term fire risk prognoses must consider retrospective statistics and cyclical weather conditions. This requires the creation of methods for evaluating the reliability of the initial data. An analysis of the records on the number of forest fires that happened in the Russian Federation from 1969 to 2020 revealed that the distribution of the values in a large sampling set is close to lognormal, which is the author’s fundamental principle. The few deviations on the right side of the distribution indirectly support the hypothesis that, in the provided information, the large forest fires in each case were presented as smaller, fragmented events. This is also consistent with the fact that such information usually occurs when the forest fire situation is complex and has many burning locations. An analysis of the records on the forest fires extinguished within one day identified a characteristic deviation, which indirectly supports the assumption that the data was probably distorted to improve recording. In such a situation, the deviation from the pattern corresponds to low combustibility and completely loses its meaning in the conditions of a severe forest fire situation with many burning areas. The authors have formed a ranking of the regions according to the validity of the archival records on the forest fires using the correspondence of the statistical data to the lognormal distribution. The proposed method can become one of the elements of a risk-oriented approach for planning control and supervisory measures in forestry policy. For citation: Kotelnikov R.V., Martynyuk A.A. Mathematical Estimation of Information Reliability Regarding Forest Fires. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 3, pp. 21–34. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-21-34

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Т.А. Рубцова | А.М. Зубарева

Пчеловодство – важная отрасль экономики, поэтому нужно изучать факторы, которые влияют на ее состояние. еврейская автономная область – один из ведущих медоносных районов дальнего Востока. Главной породой, продуцирующей медовые ресурсы, здесь является липа. лесные пожары оказывают существенное негативное влияние на ее произрастание. Цель исследования – выявление и изучение пригодных для развития пчеловодства лесов, в составе которых есть липа, в еврейской автономной области и определение риска их возгорания. объект исследования – леса с участием липы в еврейской автономной области. Проведены полевые экспедиционные работы в период с 2003 по 2018 гг. для анализа древостоев выполнено 287 геоботанических описаний пробных площадей. на основе авторской карты растительности еврейской автономной области определены местонахождения лесов с участием липы, которые отнесены к 4 растительным выделам. Показано преобладание растительных сообществ с липой амурской над сообществами с липой маньчжурской. отсутствие липы в подросте свидетельствует о возможных сукцессиях в данных лесах и исчезновении вида из древостоя в будущем. По данным Управления лесами правительства еврейской автономной области и геоинформационной системы «Пожары», в регионе произошло 290 лесных пожаров, следствием которых стало появление 104 770 га выгоревшей площади. наибольшая площадь горельников, 50 270 га, зарегистрирована в 2018 г. в черноберезово-дубовых лесах паркового типа, иногда с липой (Tilia), лиственницей (Larix), с серобородниково-разнотравным покровом и разнотравно-вейниковыми лугами в составе. отмечается тенденция к снижению площади и ухудшению экологического состояния лесов, где произрастает липа, и, соответственно, к обеднению медоносной базы региона. В связи с этим липа нуждается в охране как на региональном, так и на федеральном уровнях. леса, подверженные воздействию негативных природно-антропогенных факторов, приводящих к деградации древостоя, требуют постоянного мониторинга и оценки состояния для усовершенствования пчеловодства как отрасли. результаты исследования могут использоваться для обоснования рекомендаций по охране липовых лесов и будут полезны ведомствам, занимающимся развитием пчеловодства в еврейской автономной области. | Beekeeping is an essential economy branch. Therefore, it is so important to study the conditions that affect its state. The Jewish Autonomous Region (JAR) is one of the most important melliferous regions of the Far East. The main melliferous species here is the linden. Forest fires are a major negative factor in the growth of linden in the region under study. The research aims at identifying and studying forests, which include linden, suitable for the development of beekeeping in the JAR, and determining the risk of fire hazard in them. The research object is forests with linden in the JAR. Field expedition works were carried out in the period from 2003 to 2018. The review and analysis of the stands was carried out using 287 geobotanical descriptions of the sample plots. On the basis of the author’s map of vegetation of the JAR, locations of forests with the presence of linden were determined. These forests were assigned to four vegetation units. The predominance of plant communities with Amur linden over those with Manchurian linden is shown. In 93 descriptions linden does not occur in the forest, which indicates a possible succession – gradual replacement of linden with other tree species, and complete extinction of linden from the stand in the future. According to the Forest Management Department of the JAR Government and the Geographic Information System “Fires”, 290 forest fires occurred in the region. There is information on 290 fires and 104,770 ha of disturbed area. The largest fire-affected area (50,270 ha) was recorded in 2018 in black birch-oak forests of park type, sometimes with linden (Tilia), larch (Larix), beard lichen-mixed herbs cover and mixed herbs reedgrass meadows. There is a trend towards a decrease in the area and deterioration of the ecological state of the linden forests, and, therefore, the depletion of the region’s melliferous base. In this regard, the linden needs to be protected at both the regional and federal levels. Forests affected by negative naturalanthropogenic factors leading to stand degradation require continuous monitoring and assessment of the state to improve beekeeping as an industry. The results of the study can be used to substantiate recommendations for the protection of linden forests and will be useful to the agencies involved in the development of beekeeping in the region.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Е.А. Питухин | С.С. Рогозин

Рассматриваются специализированные лесопожарные машины, необходимые для тушения лесных пожаров. Представлен обзор отечественной и зарубежной современной лесопожарной техники и методов борьбы с лесными пожарами. Отмечается, что общим недостатком тепловой защиты лесопожарной машины является быстрый нагрев поверхностей ограждений кабин при ликвидации пожаров в экстремальных условиях. Следовательно, проблема повышения эффективности функционирования лесопожарной машины при тушении пожаров, задачи обеспечения работоспособности, оптимизации параметров и режимов работы, разработка и создание новых огнезащитных материалов, повышение показателей эргономики кабины и безопасности условий труда оператора остаются актуальными. Приводится обоснование оптимизации параметров и режимов работы лесопожарной машины на основе заданной тактической схемы организации тушения лесного пожара. В качестве целевой функции математической задачи оптимизации принята производственная мощность, т. е. площадь, которую можно потушить при помощи лесопожарной машины. В качестве управляющих факторов рассматриваются параметры основного и вспомогательного оборудования: производительность насосов, подающих воду и водные растворы пенообразователей; вместимость водного бака; время оцениваемого периода тушения лесного пожара и огнезащитные свойства элементов конструкции лесопожарной машины, а именно температура самовоспламенения теплоизоляции ограждения кабины. Математическая задача оптимизации решается аналитическим методом. Для проведения численных расчетов и программной реализации используются методы вычислительной математики и прикладного программирования. Решение задачи позволяет рассчитать производственную мощность лесопожарной машины, определить требуемые огнезащитные свойства поверхностей ограждений кабины и предложить новые конструкционные огнезащитные материалы, рекомендовать основное и вспомогательное оборудование. Улучшение эргономических показателей кабин во время тушения пожаров повысит безопасность условий труда оператора. Эффективная работа лесопожарной машины во время борьбы с огнем способствует снижению ущерба, наносимого окружающей среде, и убытков, являющихся последствием уничтожения миллионов гектаров леса. Для цитирования: Питухин Е.А., Рогозин С.С. Оптимизация режимов работы лесопожарной машины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 139–152. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-139-152 | The article considers specialized forest firefighting vehicles required to extinguish forest fires. An overview of modern domestic and foreign forest firefighting equipment and techniques for fighting forest fires is presented. Rapid heating of the cabin enclosure surfaces is a common weakness of the thermal shielding of a forest firefighting vehicle when extinguishing fires in extreme conditions. Therefore, the following issues remain relevant: problem of increasing the forest firefighting vehicle operation efficiency when extinguishing fires; issues of ensuring the operability and optimization of operation parameters and modes; development and creation of new fire protection materials; improving the cabin ergonomics and operator safety. The paper provides substantiation for optimizing the parameters and operation modes of a forest firefighting vehicle on the basis of the given tactical scheme of forest fire extinguishing. The objective function of the mathematical optimization problem is the production capacity, i.e. the area that can be extinguished by a forest fire vehicle. As control factors we consider following parameters of main and auxiliary equipment: capacity of pumps supplying water and foam/water mixtures; water tank capacity; estimated time of forest fire extinguishing and flame retardant properties of the forest firefighting vehicle structure elements, particularly spontaneous ignition temperature of cabin enclosure thermal insulation. The mathematical optimization problem is solved by the analytical method. Methods of computational mathematics and applied programming are used for numerical calculations and software implementation. The solution of the problem enables to calculate the production capacity of a forest firefighting vehicle, determine the required flame retardant properties of the cabin enclosure surfaces and propose new structural fire-resistant materials, recommend the main and auxiliary equipment. Improving the ergonomics of cabins during firefighting will improve the safety of the operator’s working conditions. The effective operation of a forest firefighting vehicle while firefighting reduces the damage to the environment and the losses caused by the destruction of millions hectares of forest. For citation: Pitukhin E.A., Rogozin S.S. Optimizing the Forest Firefighting Vehicle Operation Modes. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 139–152. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-139-152

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2020

Ivanova, G. | Ivanov, V.

Fires in the forests of Siberia occur annually and cause enormous damage to natural resources. Therefore, studies of the natural forest fire hazard, one of the components of which are forest fuels, are relevant. The research carried out on 53 sites in the pine forests growing along the Yenisei meridian transect revealed that surface fuel loads in pine stands of different zones of Central Siberia are defined by geographical latitude and increase from the forest-steppe zone to the northern taiga subzone. The largest forest fuel loads are concentrated   in the pine stands of the northern and middle taiga. Their composition is dominated by loads of duff, the fraction of which in surface fuel loads increases from the forest-steppe zone (57.4 %) to the northern taiga zone (71.3 %). The obtained dynamic equations of the reserves of grass-shrub understory over the season may be applicable to grassy types of pine forests. Combustion of surface forest fuels in pine forests during surface fires of differentintensity varies from 10.8 to 31.4 t/ha, which is from 26.1 to 74.1 % of their loads before the fire. The intensity of fires determines not only the number of burned forest fuels, but also their post-pyrogenic accumulation regardless of zonal and environmental conditions. The variation of fuel loads in forest areas is related to pyrogenic effects and the recovery period after the last fire, as well as to the mosaic distribution of living ground vegetation. Equations of accumulation of surface forest fuels after fires of different intensity that can be applied to pine forests of Central Siberia are developed. A change of dominants in the ground cover and a decrease in the productivity of the grass-shrub understory occurs in a long-term absence offires in pine forests. The development of moss cover contributes to the decrease in litter reserves. The data obtained on the loads of surface forest fuels and their transformation during a fire provide the basis for understanding and simulation fire behavior, estimating emissions and impacts of fires on fuel loads, and can be used for improvement the existing global and regional models.For citation: Ivanova G.A., Ivanov V.A. Zonality of Forest Fuels and Their Pyrogenic Transformation in Pine Forests of Central Siberia. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 4, pp. 9–26. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-9-26Funding: The research was supported by the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences and the Russian Foundation for Basic Research (grant projects No. 07-04-00562 and 19-58-80002 BRICS-t).

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

Kovalev, Rudolf | Enaleeva-Bandura, Irina | Nikonchuk, Alexandr

Currently, we can state the fact that there is no developed unified scientific approach to determining the degree of the total ecological and economic damage from forest fires based on the ecosystem approach, taking into account the multipurpose of forest benefits and the dependence of achieving the effectiveness of forestry and fire-fighting measures on the level of development of the transportation network on the territory of the forest fund. Hence, we can conclude that the development of a method for assessing the magnitude of ecological and economic damage from fires to forest ecosystems considering the factor of planning a forest road network is an urgent scientific issue. In this regard, the purpose of the article is to develop a methodology for assessing the degree of ecological and economic damage from fires to forest ecosystems, taking into account the planning factor of the forest road network and its testing. Within this framework, the article outlines the issues under study concerning the need for forecasting: the probability of forest fires, the area of their spread over the territory of the forest fund, the assessment of the degree of the possible ecological and economic damage to forest ecosystems. The study of these issues is necessary for the timely implementation of fire-prevention and restoration measures, as well as the determination of the value of optimal reserves sufficient to eliminate the consequences of forest fires, the assessment of the correlation of the indicator of total ecological and economic damage from fires with the level of development of the transportation network, which directly affects this indicator. The article presents a mathematical model developed by the authors, which forms the basis of the proposed method for assessing the degree of ecological and economic damage from fires considering the factor of planning the creation and development of the forest road network. The presented methodological development is based on the tools of economic and mathematical modeling, elements of the theory of probability and combinatorics, as well as an integrated interdisciplinary approach to the research object. The article also presents the results of a computational and numerical experiment using the developed methodological apparatus. The methodology proposed by the authors can be used in identifying the most fire-hazardous areas of the forest fund, development of measures to preserve biodiversity, planning logging, reforestation work, etc.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

Kutyavin, Ivan | Osipov, Andrey | Manov, Aleksey | Kuznetsov, Mikhail

In Northern taiga conditions pine forests occupy about 1.8 mln ha of the territory of the Komi Republic and are mainly represented by sphagnum, green-moss and lichen forest types. The studies were carried out at the Zelenoborsk Forest Station of the Institute of Biology of the Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences in green-moss and sphagnum pine forests developing at the site of fires and clearcuts. Tree layer has a mix composition with the predominance of pine trees and admixture of spruce, birch, larch and aspen. Pine stands form three types of age structure: conventionally evenaged; conventionally uneven-aged, represented by one generation; and stepped uneven-aged, consisting of two or three generations of pine trees. Trees left behind during clearcut and felling residuals at the cutting area by the burn method contribute to the formation of stands of stepped uneven-aged age structure. The variation coefficients of tree age are 5.8–10.8 % in pine forests with one generation and 39.7–45.6 % in forests with two or three generations. The number of generations and the type of age structure had no effect on the diameter and height of trees in the stand, which varied respectively within 25.2–49.5 % and 15.7–27.8 %. In pine forests developing after fires, the peak of pine settlement occur in the second or third decade, while in cutting areas, the maximum renewal occurs in the first or second decade after clearcuts. The amplitude of tree age fluctuations varies from 16 to 33 years in conventionally even-aged and conventionally uneven-aged forests developed after clearcuts and from 30 to 45 years in post-fire stands. In stepped uneven-aged stands tree age fluctuations changes from 120 to 167 years, and from 22 to 66 years in generations. The curves showing the distribution of trees by diameter in stands of pine trees had a left-handed shift, the asymmetry is represented by positive values and varies from 0.05 to 1.03. Trees of associate species are inferior in development, both in diameter and in height to pine trees of similar age. A close correlation between the diameter and height of trees in the stands was revealed. The relationship of age with diameter and height of trees varies from weak to significant at almost all of the sites studied. A close correlation between age and diameter was found in stepped uneven-aged pine forests (R = 0.79–0.96). The correlation between diameter and age increase with an increase in tree age fluctuations amplitude.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation