ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ В ЗАБАЙКАЛЬСКОМ КРАЕ: АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ ПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ

Сосновчик Ю. Ф.

ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ В ЗАБАЙКАЛЬСКОМ КРАЕ: АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ ПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ

В статье проанализирована лесопожарная обстановка на территории Забайкальского края в 1999-2015 гг. Выявлена цикличность возникновения лесных пожаров с увеличением количества очагов. Определён наиболее пожароопасный месяц года. Обоснована необходимость совершенствования технических средств, способов, методов и мероприятий для предотвращения и распространения ландшафтных пожаров.

Ключевые слова: ландшафтные пожары, лесные пожары, Забайкальский край, оценка лесопожарной обстановки, метеоусловия, прогноз.

Ландшафтные пожары по праву считаются одной из наиболее серьёзных стихийных бед для человека. Лесные, степные, торфяные пожары наносят огромный ущерб экологии и экономике многих стран мира.

Природными пожарами на территории России ежегодно охватывается от 2 до 5 млн га лесной площади. Малоснежные зимы, быстрый сход снежного покрова и положительная аномалия температур воздуха способствуют возникновению многочисленных очагов лесных пожаров на всей территории страны.

Рассматривая обстановку в Забайкальском крае, можно выделить следующие причины, способствующие возникновению ранних ландшафтных пожаров и быстрому распространению огня: малое количество зимних и почти полное отсутствие весенних осадков, ранний сход снежного покрова, связанный с его выдуванием и испарением, засухи, сильные ветра, выдувающие остатки влаги из почвы, а также длительное солнечное сияние.

Во многих районах края лесные и степные пожары принимают катастрофический характер - огонь переходит на населённые пункты и воинские части, приводит к гибели людей, уничтожает жилые дома, становится прямой угрозой для социальных, производственных и критически важных объектов страны (табл. 1).

Районы, в которых чаще всего возникают ландшафтные пожары, отмечены на рисунке 1.

На основе данных о пожарах в Забайкальском крае с 1999 по 2015 гг. автором проведено исследование с целью: анализа лесо-пожарной обстановки в Забайкальском крае

Таблица 1

Пожары в Забайкальском крае и их последствия [1]

Дата Место Последствия пожара

13 апреля 2012 г. с. Баян-Булаг Агинского района Сгорело 20 жилых домов и надворных построек. В течение суток в условиях сильного ветра создавалась угроза перехода лесостепного пала на 5 населённых пунктов

18 апреля 2012 г. с. Нижний Цасучей Ононского района Огнём повреждены 8 жилых домов и надворных построек. В течение суток в условиях сильного ветра создавалась угроза перехода лесостепного пала на 7 населённых пунктов

19 апреля 2012 г. с. Васильевский Хутор Александрово-Заводского района Огнём повреждены 8 жилых домов. В течение суток порывистый сильный ветер создавал угрозу перехода лесостепного пала на 2 населённых пункта

29 апреля 2014 г. с. Большая Тура Карымского района Лесной пожар повлёк возгорание на военной базе инженерных боеприпасов МО РФ. В результате взрывов погибло 11 человек, травмировано 29 человек. Всего повреждено 196 объектов, в том числе 191 жилой дом, надворные постройки и 5 социально значимых объектов

13 апреля 2015 г. г. Чита, муниципальные районы края Лесные и степные пожары перешли на населённые пункты, воинские части, объекты социального значения, подведомственные Министерству здравоохранения Забайкальского края. Погибло четыре человека, уничтожено 158 жилых домов, 6 объектов социального значения

Таблица 2

Рисунок 1. Районы Забайкальского края с повышенным риском возникновения лесных пожаров: 1 - Тунгокоченский; 2 - Чернышевский; 3 - Нерчинский; 4 - Сретенский; 5 - Газимуро-Заводский; 6 - Нерчинско-Заводский; 7 - Калганский; 8 - Приаргунский; 9 - Александрово-Заводский;

10 - Оловяннинский; 11 - Могойтуйский; 12 - Карымский; 13 - Читинский; 14 - Хилокский; 15 - Петровск-Забайкальский; 16 - Красночикойский; 17 - Кыринский

Данные о ландшафтных пожарах в Забайкальском крае с 1999 по 2015 гг. [2]

Номер отсчета по годам Год Количество пожаров, ед. Площадь пожаров, тыс. га

0 1999 1 402 23,6

1 2000 1 638 238

2 2001 911 35,1

3 2002 1 199 33,1

4 2003 2 440 927,2

5 2004 681 54,5

6 2005 568 27,5

7 2006 781 60,7

8 2007 1 960 339,1

9 2008 1 490 231,6

10 2009 857 170,9

11 2010 684 65,3

12 2011 1 600 251,7

13 2012 819 486,3

14 2013 432 54,1

15 2014 1 115 558,8

16 2015 1 377 890

Всего 19 954 4 447,5

Среднее значение за год 1 173,5 261,6

в указанный период; определения пожароопасного месяца года; математического статистического расчёта цикличности пиковых величин по количеству и площади пожаров с прогнозом обстановки на следующие годы.

Результаты исследования позволили провести математическую статистическую обработку данных по количеству лесных пожаров по годам (табл. 2, рис. 2, 3). Так, с 1999 по 2015 год произошло 19 954 ландшафтных пожара на площади 4 447,5 га. Зарегистрировано максимальное количество пожаров в 2003 году и минимальное - в 2005 году.

На основе экспериментальных данных получено линейное уравнение:

у = а х + Ь, где а, Ь - коэффициенты; х - год.

2 440 (за 2003 г.) = а х1 + Ь;

1 377 (за 2015 г.) = а х2 + Ь,

где х1 = 4, х2 = 16 - номер отсчёта по годам (табл. 2).

Ь = 2 440 / 4а; 1 377 = 16а + 2 440 / 4а;

а = 1 063 / 12 = -88,58;

Ь = 8 383 / 3 = 2 794,3;

у = -88,58 х + 2 794,3.

Мы видим, что с начала наблюдений значение пиковых величин идёт на спад. На основании линейного уравнения можно сделать прогноз значения пиковых величин через

3000 • £ 2500

О

" 2000 _а

О

^ 1000

X

Х 500 0

у > __ — г

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Год

Рисунок 2. Зависимость количества и площади пожаров по годам: — - количество пожаров; - - - площадь пожаров

каждые 4 года. К примеру, в 2019 году значение пиковой величины ориентировочно составит 1 022,7 пожаров: у = -88,58 • 20 (за 2019 г.) + + 2 794,3 = 1022,7.

Найдём погрешность значений пиковой величины, полученной по следующему линейному уравнению:

у = -88,58 • х + 2 794,3; у8 = -88,58 + 8 + 2 794,3 = 2 085,66; у12 = -88,58 + 12 + 2 794,3 = 1 731,34.

Разница между теоретическим и экспериментальным значениями ^ - относительная погрешность; п - абсолютная погрешность) составит:

^ = 2 085,66 - 1 960 (за 2007 г.) = 125,66; п, = 125,66 / 1 960 • 100 = 0,06 • 100 = 6 %; d2 = 1 731,34 - 1600 (за 2011 г.) = 131,24;

п2 = 131,24 / 1 600 • 100 = 8 %;

1022,7 • 0,07 = 71,6; п = 6 % + 8 % / 2 = 7 %.

ср '

Среднее значение абсолютной погрешности значений линейного уравнения, применимого к годам, соответствующим пиковым величинам количества пожаров составит 7 %. Следовательно, прогнозируемым количеством пожаров в 2019 г. будет 1 022,7 ±71,6. Подобный расчёт возможно провести для 2023, 2027 и дальнейших годов с циклом в 4 года.

С целью установления закономерности возникновения и развития лесных пожаров проведём расчёт линейной зависимости значительных и незначительных цикличных пиковых величин. На рисунке 4 представлен график площади лесных пожаров по годам и линейные зависимости экстремальных величин.

I. Составляем линейное уравнение зависимости незначительных пиковых величин (2000 и 2012 гг. на графике) и находим его коэффициенты.

< 2400-

ё 2000-о.

§ 1600-С

§ 1200-

§ 800-X

4000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Номер отсчёта по годам

Рисунок 3. Линейная зависимость цикличных пиковых величин количества пожаров по годам

2003

2007

2011

2015

2025-2026

1000 -, ------------------------- —

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Номер отсчёта по годам

Рисунок 4. Линейная зависимость значительных и незначительных цикличных пиковых величин: — - прямая, соединяющая незначительные пиковые величины;

--прямая, соединяющая значительные пиковые величины;

---кривая незначительных и значительных пиковых величин

238 = а х1 + Ь;

486,3 = а х2 + Ь; 238 = 1а + Ь;

486,3 = 13а + Ь; Ь = 238 - а;

486,3 = 13а + 238 - а;

486,3 - 238 = 12а; 248,3 = 12а,

а = 20,69; Ь = 217,30 - коэффициенты линейного уравнения незначительных пиковых величин.

Линейное уравнения зависимости незначительных пиковых величин:

у = 20,69 х + 217,30.

Находим разницу между теоретическим и экспериментальным значениями площади пожаров:

^ = 382,82 - 339,1 = 43,72;

п1 = 43,72 / 339,1 • 100 % = 12,9 %.

Значение абсолютной погрешности линейного уравнения зависимости незначительных величин составляет 12,9 %.

II. Составляем линейное уравнение зависимости значительных пиковых величин (2003 и 2015 гг. на графике) и находим его коэффициенты.

927,2 = 4а + Ь;

852,6 = 16а + Ь;

927,2 - 852,6 = - 12а;

а = - 6,21; Ь = 952,06 - коэффициенты линейного уравнения значительных пиковых величин.

Так как экспериментальных точек всего две, вывести погрешность не предоставляется возможным.

Определим точку пересечения двух графиков:

у = -6,21х + 952,06;

-6,21х + 952,06 = 20,69х 227,3; у = 20,69х + 227,3;

-6,21х - 20,69х = 227,3 - 952,06; -26,9х = -724,76;

х = 26,9; у = 784,7 ±12,9 %.

Исходя из значения погрешности незначительных величин, определяем погрешность площадей лесных пожаров - 94,2 га.

Анализ площади ландшафтных пожаров, произошедших в 1999-2015 гг., и математический расчёт линейной зависимости значительных и незначительных цикличных пиковых

Июнь

Май

58

Апрель

Март

105

200

500

113

219

589

200 400 600

Количество пожаров, ед.

800

Июнь

Май

Апрель

Март

224 475,6

542 274,9

0 200000 400000 600000

Площадь, пройденная огнём, га

б

Рисунок 5. Данные о количестве лесных пожаров (а) и их площади (б) в весенний период 2014-2015 гг.:

- данные за 2014 год;  - данные за 2015 год

0

0

а

величин показали, что значительное увеличение площади пожаров наблюдается через 12 лет, а незначительное увеличение площади пожаров отмечено в среднем через 4 года. К 2026 году показатели значительных и незначительных пиковых величин сравняются и ожидаемое значение площади лесных пожаров будет составлять 784,7 га с погрешностью ±94,2 га.

Проведённые расчёты не выявили прямой постоянной зависимости между количеством и площадью ландшафтных пожаров.

Основные результаты статистической обработки данных по лесным пожарам в Забайкальском крае в 1999-2015 гг. показывают, что через каждые 3-4 года происходит увеличение количества очагов пожаров и их площадь [1, 3, 4].

Одновременно данные о пожарах свидетельствуют о медленном снижении динамики горимости лесов с 1999 по 2011 гг. и увеличении её в 2014-2015 гг. В связи с этим был проведён анализ количества лесных пожаров и их площади в весенний период 20142015 гг. (рис. 5). Очевидно, что пожароопасным месяцем в Забайкалье является апрель.

Среди факторов, способствовавших увеличению количества лесных пожаров в 20142015 гг., можно отметить слабую подготовку органов власти всех уровней к лесопожарному периоду; недостаточную организацию соответствующих служб надзора к предстоящему опасному сезону; отсутствие оперативного взаимодействия с метеослужбой края в наблюдении за ранним потеплением и штормовым предупреждением.

По мнению автора, результаты анализа лесопожарной обстановки в Забайкальском

крае в указанный период приводят к необходимости выполнения ряда следующих мероприятий в области предупреждения и тушения ландшафтных пожаров:

- прогнозирование обстановки на основе математических статистических расчётов температуры воздуха, влажности, атмосферного давления, скорости ветра и других факторов, способствующих возникновению лесных пожаров;

- создание организованных штабов по тушению лесных пожаров;

- организация взаимодействия ведомств, управлений и учреждений, осуществляющих работу по предупреждению и тушению пожаров;

- назначение лица, ответственного за тушение пожара по присвоенному номеру;

- разработка и использование эффективной тактики тушения;

- внедрение новых способов предупреждения и тушения пожаров;

- проведение углублённого мониторинга, наблюдения (патрулирования) с применением беспилотных летательных аппаратов, компьютерных программ для слежения за ходом пожара, направлением ветра и распространением огнеточек [5, 6];

- оснащение пожарных частей техническими средствами наблюдения за лесными пожарами в труднодоступных местах (например, беспилотные летательные аппараты).

Результаты исследования рекомендуется учитывать при разработке новых форм, способов, технологий и технических средств для предупреждения и тушения ландшафтных пожаров [6, 7]. Кроме того, при наличии данных

о метеоусловиях в Забайкальском крае, с помощью математических статистических расчётов возможно построить зависимость количества пожаров от влажности воздуха, температуры воздуха, скорости ветра, с прогнозом пика

начала и завершения пожароопасного периода. Для качественного прогноза поиск уравнений регрессии следует продолжить с использованием полиномиальной, степенной и экспоненциальной моделей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лесопожарная обстановка в Забайкальском крае за 2012-2015 гг. / Ежегодный анализ Главного управления МЧС России по Забайкальскому краю.

2. О состоянии защиты населения и территорий Забайкальского края от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера за 2015 г.: Государственный доклад от Главного управления МЧС России по Забайкальскому краю от 19.01.2016 г. №282-9-2-13.

3. Уроки ландшафтных пожаров 2015 года и чрезвычайных ситуаций, связанных с ними на территории Забайкальского края: доклад начальника Главного управления МЧС России по Забайкальскому краю. - Чита, 2015.

4. Организация охраны лесов от пожаров и защита населённых пунктов в Забайкальском крае с 1999 по 2014 гг.: доклад заместителя председателя Правительства Забайкальского края. - Чита, 2014.

5. Таранцев А. А., Чикитов Ю. И. Оптимизация числа беспилотных летательных аппаратов для мониторинга пожаров крупных лесных массивов // Проблемы управления рисками в техносфере. - 2015. - № 3. - С. 1-9.

6. Квашнина Г. А, Калач А. В., Федянин В. И. Многокритериальное зонирование территории по степени риска возникновения лесных пожаров с применением ГИС-технологий // Проблемы управления рисками в техносфере. - 2014. - № 1. -С. 50-55.

7. Яковлев Д. В., Звягинцева А. В. Прогнозирование возникновения лесных пожаров методом имитационного моделирования // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. - 2012. - № 2. - С. 23-28.

Sosnovchik Yu.

FOREST FIRES IN ZABAYKALSKY KRAI: ANALYSIS AND FORECAST OF FIRE HAZARDS

ABSTRACT

Purpose. On the basis of data on fires in Zabaykalsky Krai from 1999 to 2015 the author has conducted a research in order to analyze forest fire hazards in Zabaykalsky Krai within specified time, to determine a fire hazardous month of the year, to make mathematical statistical calculation of peak values cyclicity according to the number and area of fires with fire hazard forecast for the following years.

Methods. Mathematical statistical data processing of the number and area of forest fires on the annual basis has been carried out, mathematical calculation of linear dependence of major and minor cyclic peak values has been represented.

Findings. The author has revealed cyclical occurrence of forest fires with the increase in the number of fire seats. April proved to be the fire hazardous month of the year. The area analysis of landscape fires that occurred within the period of 1999-2015 and mathematical calculation of linear dependence of major and minor cyclical peak values have shown that significant increase in fires area will be registered in 12 years but slight increase in fires area will be registered on the average in 4 years.

The expected forest fires area in 2026 will comprise 784,7 ha with an accuracy of ±94,2 ha. The expected number of fires in 2019 will comprise 1022,7 ±71,6.

Research application field. The research results are recommended to be taken into account when developing new forms, methods, technologies and technical means for landscape fires prevention and extinguishment.

Conclusions. The results of forest fire hazards assessment in Zabaykalsky Krai within specified period lead to the need for performing a number of activities in the field of landscape fires prevention and extinguishment: establishing organized headquarters on forest fires extinction; developing and using effective fire extinguishment tactics; providing fire brigades with technical means of forest fires monitoring in remote places (e.g. unmanned aircrafts).

Key words: landscape fires, forest fires, Zabaykalsky krai, analysis, forest fire hazards assessment, weather conditions, forecast.

REFERENCES

1. Annual analysis of EMERCOM of Russia on Baikal region. Forest fire situation in Baikal region for the 2012-2015. (in Russ.).

2. State report of EMERCOM of Russia on Baikal region on January 19, 2016, No. 282-9-2-13 "About the state protection of population and territories in Baikal region from emergency situations of natural and technogenic character on 2015". (in Russ.).

3. Report of the Chief of Head Department of EMERCOM of Russia on Baikal region "Lessons of fires on 2015 and emergencies associated with them on the Baikal region territory". Chita, 2015. (in Russ.).

4. Report of the Deputy Chairman of the government of Baikal region "Organization of forest fire protection and protection of settlements in Baikal region from 1999 to 2014". Chita, 2014. (in Russ.).

5. Tarantsev A.A., Chikitov Yu.I. Optimization of number of UAV used in purpose of forest fire monitoring. Problemy upravleniia riskami v tekhnosfere, 2015, no. 3, pp. 1-9. (in Russ.).

6. Kvashnina G.A., Kalach A.V., Fedyanin V.I. Multi-criteria zoning of territories using GIS-technologies according to the degree of forest fire hazard. Problemy upravleniia riskami v tekhnosfere, 2014, no. 1, pp. 50-55. (in Russ.).

7. Yakovlev D.V., Zvyagintseva A.V. Forecasting of occurrence of forest fires by a method of imitating modeling. Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii, 2012, no. 2, pp. 23-28. (in Russ.).

.. „ Transbaikal State University,

YURi S0SN0VCHiK „ „ . '

Chita, Russia