Вопросы мониторинга и оценки лесных пожаров в Дальневосточном федеральном округе

Е.Б. ОЛЕЙНИК

Вопросы мониторинга и оценки лесных пожаров в Дальневосточном федеральном округе

Рассматриваются особенности возникновения лесных пожаров в Дальневосточном федеральном округе, необходимость мониторинга происходящих изменений в структуре лесного фонда. Предлагается модель прогнозирования площади лесных пожаров для целей планирования профилактических мероприятий и расходов на лесовосстановление.

Ключевые слова: лесное хозяйство, лесные пожары, мониторинг, прогнозирование, расходы.

Questions on Monitoring and Evaluating Forest Fires in the Far Eastern Federal District . E.B. OLEINIK

Considers the particular occurrence of forest fires in the Far Eastern Federal District and the need to monitor on going changes in the structure of forest funds. Proposes a prediction model of forest fire areas for the purposes of taking preventative measures and planning the costs of reforestation.

Key Terms: forestry, forest fires, monitoring, forecasting, costs.

Огромные лесные богатства Дальнего Востока России обусловили создание одного из крупнейших лесных комплексов, который играет значительную роль в экономике региона. Общие запасы древесины здесь составляют 20,6 млрд м3 (27,1 % от запасов Российской Федерации [7]), что обеспечивает Дальневосточному федеральному округу (ДФО) роль одного из ведущих в России производителей лесопродукции. В связи с этим исследование состояния, особенностей формирования и развития лесного фонда весьма актуальны. Пути развития лесоресурсной базы Дальнего Востока России изложены в работах таких видных ученых, как В.К. Заусаев, Ю. А. Манько, Б. А. Осипов, А. С. Шейнгауз и др. На ее изменения существенное влияние оказывают пожары, рубки и лесовосстановление. В результате действия основного лесоразрушительного фактора - пожаров - образуются непокрытые лесной растительностью земли, следовательно, изменяется структура лесного фонда. Борьба с пожарами занимает главное место в лесохозяйственной деятельности на территории Дальневосточного региона. Особенностью этих пожаров являются резкие колебания их количества и размеров выгораемых площадей.

В годы с экстремальными погодными условиями (в периоды сезонных засух) примерно 1 раз в 10-12 лет лесные пожары приобретают катастрофический характер. Используемые в настоящее время спутниковые данные хотя и не дают полной картины причин и последствий пожаров, но позволяют утверждать, что размер площадей, ими пройденных, официальной статистикой занижен в среднем в 10 раз. Сокращение финансовой поддержки противопожарных работ уменьшило их объемы, значительно сократило контролируемую площадь. Это ведет к угрожающим потерям и заставляет задуматься о будущих возможностях лесного комплекса региона.

Мониторинг лесопожарной ситуации и ее непрерывное прогнозирование, проводимые в других странах, располагающих большими площадями лесного фонда, выступают одним из главных элементов своевременной готовности к борьбе с пожарами.

Таблица 1

Площадь, пройденная лесными пожарами, тыс. га [12]

Страна 1996 г. 1998 г. 2002 г.

Россия 1853,5 2496,9 1369,5

В том числе ДФО 310,0 1975,2 240,4

Швеция 6,2 5,3 4,7

Финляндия 2,3 0,5 0,8

США 96,3 81,1 225,0

Канада 6,4 10,8 7,7

Затраты на все противопожарные мероприятия в лесном фонде ДФО в 2002 г. составляли 0,07 долл. США на 1 га лесных земель, что несравнимо с таковыми в аналогичных природных условиях в развитых странах в среднем за последние 10 лет: 1,1 долл. в провинции Квебек (Канада) и 9,9 долл. в США [7]. Такие затраты на противопожарные мероприятия оправданны (табл. 1), поскольку площади, пройденные пожарами в этих странах, в сотни раз меньше по сравнению с Россией, где в настоящее время уровень финансирования этих работ явно недостаточен1.

Лесные пожары наносят огромный социально-экологический и экономический ущерб. На долю Сибири и Дальнего Востока России приходится около 95 % всей пройденной огнем площади и около 50 % общего числа очагов горения. Потери древесины на корню вследствие пожаров по ДФО в 2006 г. составили 27 % вывозки по региону [7].

На Дальнем Востоке России пожары являются определяющим фактором состояния лесного фонда. В южной части ДФО сильные

1 Эффективность лесопожарной безопасности снизилась прежде всего из-за сокращения в 4-5 раз бюджетных ассигнований на охрану лесов, коснувшегося в первую очередь авиационной службы.

лесные пожары возникают с периодичностью в 9-10 лет, что порождает формирование «пожарозависимой экосистемы» [4]. На месте сгоревшего леса появляется мелколесье; через несколько лет формируется вторичный мелколиственный лес; древостой становится одновозрастным, с преобладанием одного вида.

Процесс смены коренных темнохвойно-лиственных лесов вторичными лесами характерен для всего юга Дальнего Востока России. В Приморском крае под воздействием рубок и пожаров кедровошироколиственные леса заменяются вторичными дубняками и смешанными лесами. В Приамурье изменения носят более разрушительный характер. Восстановление леса во многих местах этого региона возможно только после проведения специальных биотехнических мероприятий с внесением в почву минеральных удобрений. Преобладание кустарников там, где раньше были леса, деградация и эрозия почв в таких местах - все это результат воздействия пожаров.

Лесные пожары наносят существенный вред окружающей природной среде: прерывают естественный процесс лесовозобновления и почвообразования; продукты горения смываются в реки, загрязняя их, и представляют серьезную угрозу экологии; гибнут массивы ценных древесных пород.

Научные исследования проблем, связанных с происхождением, обнаружением и ликвидацией лесных пожаров, ведутся в Институте космических исследований РАН (г. Москва), Центре проблем экологии и продуктивности лесов РАН (г. Москва), Международном институте леса РАЕН (г. Москва), Институте солнечно-земной физики СО РАН (г. Иркутск), Институте оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) и других организациях и учреждениях России [9]. С 1997 г. работы по мониторингу и оценке последствий лесных пожаров с помощью космических средств успешно развиваются в системе МЧС России, в структуре Всероссийского НИИ по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (ВНИИ ГОЧС, г. Москва) и его подразделений в Красноярске и Владивостоке.

Множество факторов, влияющих на повышение степени пожарной опасности, можно разделить на антропогенные, метеорологические, геофизические и др. На первом месте среди них находится антропогенный: более 95 % всех случаев возникновения пожаров - результат деятельности человека. Кроме того, лесные пожары могут возникать вследствие грозовых разрядов (2 %), самовозгорания торфяников и по неустановленным причинам (3 %).

В связи с большим ущербом, наносимым пожарами, и необходимостью их предупреждения актуальна разработка профилактических мероприятий. Существуют различные методики прогнозирования пожароопасной ситуации и возникновения пожаров [5, 6, 8]. В большинстве случаев тенденции и прогнозные оценки увеличения числа лесных пожаров связывают с особенностями развития экстремальных погод-

ных условий в отдельных регионах и с общим потеплением климата. Прогнозирование пожарной опасности в лесах Приморского края осуществляется ГМЦ Приморского УГМС тоже по данным метеорологических наблюдений. Существенным недостатком этих методик является наличие большого числа разнообразных факторов, а также необходимость постоянного мониторинга исходных данных.

Рассмотрим динамику лесных пожаров южной части Дальневосточного региона (рис. 1) [2, 7, 10]. Восходящий тренд указывает на то, что в среднем площадь пожаров ежегодно увеличивается почти на 9 тыс. га. На наш взгляд, это связано, во-первых, со все более активным внедрением заготовителей в нетронутые лесные массивы, после чего остаются «следы» в виде очагов пожаров; а во-вторых, с возрастающей точностью исходных данных, принимаемых со спутников.

<N (N (N

Рис. 1. Динамика лесных площадей, пройденных пожарами, в южной части Дальневосточного региона

На графике (рис. 1) четко прослеживаются колебания с периодом 10-12 лет. Только в 1998 г. площадь лесных пожаров на Дальнем Востоке составила почти 2 млн га [7].

Мы предлагаем получение прогноза площади пожаров Y(t,) с помощью модели временных рядов, используя гармоники ряда Фурье:

N

Y(t) = a0 + '^Y‘k , где Y'k = ak x cos(kt J + bk x sin (kt t),

-*0

k=1

к - индекс гармоники ряда Фурье, N - число гармоник, момент времени и

определяется по формуле = — х /, п- число периодов наблюдений, . -

п

номер периода наблюдений.

Коэффициенты уравнения рассчитываются по следующим формулам:

1 п 2 п 2 п

ао =-Е у; ак = - Е у.х со§к); ьк = - Е у.х 81пк),

п“1 п^ п^

здесь у. - площадь пожаров в .-й период наблюдений.

Необходимо определить N - число гармоник. Процесс вычисления проходит за несколько итераций, вычисления следующего Ук прекращаются, когда |Ак - Акч| < в, тогда N = к.

Бе

Ак = ^ х 100 ; у =1Е У.; Бек = д|Е (У. - П )2 ,

У п1=1 V 1=1

где Ак - ошибка аппроксимации, у - среднее значение наблюдений, Бек - среднеквадратическая ошибка.

Исходными данными для построения модели являются размеры лесных площадей, пройденных пожарами, в южной части Дальневосточного региона за период 1968-2006 гг. Для заданной точности в = 0,001, число гармоник N = 10.

Коэффициенты уравнения, рассчитанные на исходных данных

следующие: а0 = 440,78; а1= 34,66 а6 = 33,19 Ь1 = -162,61 Ь6 = 152,70

а2 = -246,26 а7 = -198,03 Ь2 = -46,65 Ь7 = 179,38

а3 = -295,40 а8 = 56,60 Ь3 = 75,67 Ь8 = -194,72

а4 = 338,86 а9 = -97,44 Ь4 = -117,50 Ьд = -355,07

а5 = 141,20 а10 = 23,64 Ь5 = -164,76 Ь10 = 0,01

Для проверки точности модели был рассчитан прогноз на 2008 г., который составил 1544 тыс. га, фактическая цифра равнялась 1470 тыс. га [1], т. е. абсолютная ошибка была 74 тыс. га. В сравнении с опубликованными в 2009 г. данными государственной статистики относительная ошибка составила 5,03 %.

Мы представляем некоторые из гармоник Фурье (рис. 2).

Полученная модель позволяет спрогнозировать размер лесной площади, пройденной пожарами, чтобы заранее подготовиться к пожароопасному сезону.

В настоящее время в России осуществляется процесс перераспределения территорий лесного фонда между арендаторами, в связи с увеличением срока аренды до 49 лет с возложением на арендатора как лесовосстановительных, так и лесохозяйственных работ. Следовательно, лесопользователи обязаны согласно ст. 31 Лесного кодекса РФ № 200-ФЗ от 04.12.2006 г. «проводить в соответствии с правилами пожарной безопасности противопожарное обустройство предоставленных им лесных участков, в том числе строительство и ремонт дорог противопожарного назначения; содержать в течение пожароопасного сезона расположенные на предоставленных им лесных участках противопожарные объекты и технику в исправном состоянии».

Существует непосредственная зависимость числа и площади лесных пожаров от уровня противопожарной защиты лесов, т. е. эф-

фективности профилактических мероприятий, своевременности обнаружения и подавления возникших очагов горения.

— 3 —4

Рис. 2. Динамические модели прогнозирования лесной площади пройденной пожарами: 1 - данные наблюдений, 2 - гармоника У3 , 3 - гармоника У6 , 4 - гармоника У10

В соответствии с Лесным кодексом Российской Федерации полномочия по охране лесов от пожаров переданы исполнительным органам субъектов в области лесных отношений. Во многих регионах созданы специализированные подразделения по авиационной и наземной охране лесов. Средства на тушение пожаров выделяются из федерального (субвенции) и регионального бюджетов, профилактические мероприятия должны выполняться силами Федерального агентства лесного хозяйства. Для проведения профилактических мероприятий в соответствии с «Проектом по устойчивому лесопользованию» территориальным органам предполагалось поставить свыше 12 тыс. ед. спецтехники, оборудования и тяжелой лесопожарной техники, происходит постепенное обновление самолетов лесной авиации.

В текущем году значительно увеличилась площадь мониторинга очагов возгорания с помощью ГИС-технологий, основанных на данных, получаемых со спутников, что позволяет более точно оценивать координаты, площадь и уровень сложности пожаров. Для усиления профилактических мер, особенно в пожароопасный период, необходимо расширять сеть пожарно-наблюдательных пунктов в лесхозах, усилить разъяснительную работу с населением.

Конечно, эти мероприятия требуют значительных расходов, но несравнимо большие расходы возникают при ликвидации последствий лесных пожаров.

Для обеспечения воспроизводства лесов на непокрытых лесной растительностью лесных землях, улучшения породного состава и повышения продуктивности была разработана Программа лесовосстановления в лесном фонде Российской Федерации на 2002-2010 гг. Впервые подобный документ учитывал особенности лесного фонда каждого конкретного региона РФ. В Программе предлагается следующее распределение текущих затрат на лесовосстановление по источникам финансирования: федеральный бюджет - 20,5 %; бюджеты субъектов Российской Федерации - 67,4 %, внебюджетные источники -12,1 %. Определены следующие нормативы расходов:

- содействие естественному возобновлению леса - 340 руб./1 га;

- восстановление лесных культур - 4 тыс. руб./1га.

По оценкам специалистов, на восстановление 1 га лесных культур на гарях, которые занимают 79 % фонда лесовосстановления, в ДФО необходимо 6-15 тыс. руб. (табл. 2). В настоящее время в связи со сложной экономической ситуацией в стране бюджетное финансирование даже в пределах норм выполняется на 40-50 %.

Таблица 2

Расходы на тушение лесных пожаров и лесовосстановление в ДФО, млн руб.

Год Площадь пожаров ДФО, тыс. га Расходы по тушению пожаров Расходы на лесовосстановление Итого расходов

по нормативам необходимо фактически по нормативам необходимо фактически

2000 240 29,3 960,0 2 520,0 989,3 2 549,3

2001 180 46,4 720,0 1 890,0 766,4 1 936,4

2002 240 107,0 960,0 2 520,0 1 067,0 2 627,0

2003 390 399,3 1 560,0 4 095,0 1 959,3 4 494,3

2004 41 63,2 164,0 430,5 227,2 493,7

2005 612 530,0 2 449,0 6 428,6 2 979,0 6 958,6

2006 574 294,9 2 294,4 6 022,7 2 589,3 6 317,6

Рассчитано по: [11].

Неудовлетворительное финансирование мероприятий по профилактике лесных пожаров и пожаротушению усугубляется недостатками организационного характера:

- разрушением единой государственной системы, ранее включавшей в себя службу по борьбе с лесными пожарами и государственную лесную охрану, а также децентрализацией управления специали-

зированными подразделениями авиационной охраны лесов, произошедшей в результате принятия нового лесного законодательства и проводимых на его основе реформ органов лесоуправления. Вследствие этого стали невозможными маневрирование и оперативная переброска сил и средств пожаротушения в регионы с наивысшей пожарной опасностью;

- разделением на зоны влияния авиационной и наземной служб, ответственных за пожаротушение, существенно затрудняющим борьбу с лесными пожарами. Специализированные механизированные отряды, которые хорошо себя зарекомендовали в предыдущие годы, практически расформированы, а в специальных авиационных подразделениях по охране лесов, созданных в отдельных субъектах РФ, значительно сократилась численность работников авиапожарных команд. Вопрос подготовки кадров летчиков-наблюдателей уже сейчас остро стоит в ряде субъектов РФ. Ежегодно сокращается штат работников парашютной и десантно-пожарной службы, уменьшается число опытных профессионалов по борьбе с пожарами, которым нет замены [3]. В 2007 г. только в Амурской области кадровый состав ГУ «Амурская база авиационной охраны лесов» из-за недофинансирования был сокращен на 73 чел.; в 2008 г., несмотря на поступление в областной бюджет федеральных субвенций, финансирование базы так и не было осуществлено;

- нарушениями в использовании финансовых средств. Выделенные средства часто расходуются не по назначению, что стало основной причиной трагической ситуации с лесными пожарами в Амурской области в 2008 г.;

- непоследовательностью законодательных актов и постановлений. До июня 2007 г. выжигание травы и стерни вблизи леса прямо запрещалось действовавшими Правилами пожарной безопасности, 30 июня 2007 г. постановлением Правительства РФ № 417 были утверждены новые Правила пожарной безопасности, которые допускают выжигание сухой травы на участках, непосредственно примыкающих к лесу. В результате по данным спутниковой съемки в 2007-2008 гг. сельскохозяйственные палы под воздействием сильного ветра быстро охватили территории на Дальнем Востоке России площадью несколько десятков километров и стали одной из основных причин возникновения сильнейших пожаров;

- искажением реальных данных в статистической отчетности. Длительное время существовала практика занижения наносимого огнем ущерба. Сведения информационной системы дистанционного мониторинга (ИСДМ) лесных пожаров расходятся с цифрами, представляемыми субъектами Сибири и Дальнего Востока России. Площадь лесных пожаров по данным РИА «Новости» в 2007 г. оказалась заниженной в Приморском крае в 30 раз, в Амурской области - в 14,2 раза, в Хабаровском крае - в 7,1 раз. Следовательно, невозможно дать точ-

ную финансовую оценку мероприятиям по ликвидации последствий пожаров и лесовосстановлению.

Для предотвращения пожароопасных ситуаций, эффективного управления силами и средствами в борьбе с лесными пожарами необходимо объединить усилия и обеспечить координацию всех противопожарных служб Дальневосточного региона, а также совершенствовать правовое, финансовое и экономическое обеспечение охраны лесов от пожаров.

Литература

1. Госкомстат России. - Режим доступа: http://www.gks.ru/dbscripts/ Cbsd/DBInet.cgi [Дата обращения 27.09.2009 г.].

2. Госкомстат России. - Режим доступа: www.gks.ru [Дата обращения 30.07.2009 г.].

3. Ковалев Н. Пожарная безопасность под угрозой // Дерево.ЯИ. 2008. № 6. С. 20-23.

4. Колбин В. Экология за дымовой завесой / В. Колбин // Вокруг света (Интернет-версия). - Режим доступа: www.vokrugsveta.ru [Дата обращения 14.04.2009 г.].

5. Коровин Г.Н. Анализ и моделирование статистической структуры поля горимости лесов: метод. рекомендации / Г.Н. Коровин, В. Д. Покрывайло, Н.И. Солодовникова. - Л.: ЛенНИИЛХ, 1984. -64 с.

6. Кулик В. Гидрологический прогноз лесных пожаров и их предотвращение / В. Кулик, С. Лобанов // Экол. вестн. Приморья. 2002. № 3.

7. Лесной комплекс Дальнего Востока России: аналитический обзор / Под ред. А. С. Шейнгауза. - Владивосток; Хабаровск: ДВО РАН, 2005. - 160 с.

8. Методические указания по прогнозированию пожарной опасности в лесах по условиям погоды. - М.: Гидрометеоиздат, 1975. -

15 с.

9. Потапова Т. Лесные пожары в России / Т. Потапова // В мире науки: окружающая среда. 2003. № 3. С. 76-77.

10. Регионы России. Основные характеристики субъектов РФ: стат. сб. / Росстат. - М., 2006. - 685 с.

11. Россия в цифрах: стат. сб. - М., 2007. - 494 с.

12. Россия и страны мира: стат. сб. / Росстат. - М., 2006. - 366 с.

© Олейник Е.Б., 2009 г.