Кедровники с наличием густого подроста или разновозрастные с вертикальной сомкнутостью полога относятся ко II классу пожарной опасности.

Другими особо опасными в пожарном отношении категориями лесных земель являются:

- пригородные леса в следствии высокой посещаемости их людьми и неосторожного обращения с огнем;

- сплошные вырубки первого-третьего года, в виду высокой захламленности их порубочными остатками и валежом;

- заброшенные непрокашиваемые сельхозугодья с большим количеством сухой травы на ранней стадии пожарного сезона.

Кроме того, в последнее десятилетие большую тревогу вызывают усыхающие ельники в междуречье Северной Двины и Пинеги. Противопожарное обустройство территорий этих категорий земель является первоочередной задачей охраны лесов от пожаров.

По классам пожарной опасности леса по природным условиям леса районов отнесены:

1 класс: Вельский и Котласский муниципальные районы;

2 класс: южная часть Плесецкого муниципального района;

3 класс: северо-западная часть Шенкурского муниципального района и Красноборский муниципальные районы;

4 класс: северная часть Плесецкого муниципального района, юго-восточная часть Шенкурского муниципального района, Виноградовский, Верхнетоемский, Онежский, Няндомский, Каргопольский, Коношский, Устьянский, Ленский, Вилегодский муниципальные районы;

5 класс: Мезенский, Лешуконский, Пинежский, Приморский и Холмогорский муниципальные районы.

В соответствии с принятой шкалой природной пожарной опасности, разработанной академиком И. С. Мелеховым, лесной фонд области дифференцирован по пяти классам, рассмотренным в таблице 5 и 6.

Таблица 5 - Структура лесного фонда Архангельской области по классам

природной пожарной опасности

На территории Архангельской области в наибольшей степени подвержены огню приречные боры, представленные сосняками лишайниковыми, мохово-лишайниковыми и брусничными, перемежающиеся с сосняками кустарничково-сфагновыми, багульниковыми и другими увлажненными типами. За многовековую историю развития этих ландшафтов они многократно были пройдены пожарами.

Поэтому здесь редко встречаются сплошные массивы спелых и перестойных лесов, а в имеющихся насаждениях повсеместно встречаются следы пожаров с периодичностью один раз в 30-50 лет. Особенностью возникновения пожаров в таких лесах является присутствие большого количества легко воспламеняющихся материалов на почве.

Пожары, как правило, низовые, но при порывах ветра легко переходят и в верховые. В таких случаях древостои полностью уничтожаются огнем.

Основным противопожарным профилактическим мероприятием в таких ландшафтах является создание противопожарных разрывов с минерализацией почвы и проездов для подвоза средств пожаротушения и людей.

Важным вопросом противопожарной охраны лесов является предупреждение и тушение пожаров в осушенных лесах на торфяных почвах. В области в различные годы осушено 392 тыс. га лесных земель. Особенность горения в осушаемых лесах заключается в том, что низовые пожары часто переходят в почвенно-торфяные, при которых вместе с органическими горизонтами почвы выгорают корни деревьев, что ведет к усыханию и вывалу их. Торф обладает высокой теплотворной особенностью благодаря высокому содержанию в нем битумов (до 25 %). При высокой температуре происходит разложение их с выделением парообразных парафинов. Последние при контакте с верхними холодными слоями торфа парафинируют и обволакивают мелкие частицы водопроницаемой пленкой. В таком состоянии торф не смачивается водой, что создает большие трудности при ликвидации пожара. Наличие мелиоративной сети, с одной стороны, является преградой для распространения огня, с другой - травянистая растительность, интенсивно растущая на торфяных кавальерах и отвалах вдоль каналов, пересыхающая весной, является частым объектом горения и распространения низового пожара. В период вегетации все травы с проективным покрытием 0,4 и более задерживают горение. Первостепенное значение на скорость и интенсивность горения имеет наличие яруса кустарничков (багульник, голубика, вереск и др.), богатых горючим и высоко колорийными эфирными маслами, которые широко распространены на осушаемых площадях в сфагновых и кустарничково-сфагновых типах леса. Их заросли быстро охватываются огнем, высота пламени достигает 1,0-1,5 м [6].

Пожары на осушенных землях чаще всего возникают (в 80 % случаев) в зеленых зонах городов из-за неосторожного обращения с огнем местного населения, грибников и ягодников. Относительная горимость осушенных лесов составляет 0,0135, однако в сравнении с общей горимостью по всему лесному фонду области она в два раза ниже. Обусловлено это тем, что противопожарное устройство мелиорированных участков значительно лучше и в транспортном отношении они более доступны. Протяженность дорог на объектах гидролесомелиорации составляет 1817 км, из которых 22,5 % требуют ремонта. Построено 2361 пожарный водоем, 159 из них требуют ремонта. Каждый пятый канал осушительной сети создавался как противопожарный, т.е. в нем на период вегетации за счет подпорных перемычек создается запас воды. Средняя протяженность дорог на 1 тыс. га осушенных земель составляет 5,2 км, а средняя площадь одного пожара за последние 20 лет составила 3,8 га, что более чем в 5 раз меньше, чем средняя площадь одного пожара по всему лесному фонду.

Таблица 6 – Распределение площади лесного фонда по классам пожарной опасности по природным условиям

КПО	Площадь, тыс. га	%
1 класс		9,1
2 класс		3,3
3 класс	2440,7	8,6
4 класс	12094,1	42,6
5 класс	10331,9	36,4

В структуре лесного фонда в наибольшей степени представлены насаждения четвертого и пятого классов пожарной опасности, соответственно, 42,6 и 36,4 %, где пожары возможны в периоды длительных засух. Наиболее опасные в пожарном отношении участки леса первого и второго классов занимают 12,4 % площади лесного фонда. Средний класс природной пожарной опасности равен 8,6, что свидетельствует о средней пожарной опасности в лесах области.

3 технические средства, метеорологическое и нормативное обеспечение для мониторинга и прогнозирования

Технические средства для наземного обнаружения лесных пожаров: промышленные телевизионные установки и телевизионные лазерно-альномерные комплексы, дистанционно-пилотируемые летательные аппараты, грозопеленгаторы-дальномеры, метеорологические радиолокационные станции, геодезические инструменты для визирования на дымовую точку, пожарные наблюдательные пункты (их количество и месторасположение) должны обеспечивать определение места появления дыма с точностью не менее 0,5 км, то есть указывать в соответствующий лесной квартал размером 1 х 1 км или граничный с ним на карте масштаба 1:100000.

Техническое оснащение самолетов, вертолетов и малой авиации при авиационном патрулировании должно обеспечивать определение места пожара с точностью не менее 100 м на карте масштаба 1:100000.

Размер площади лесного фонда, пройденной лесным пожаром, определяется при инструментальной съемке с точностью до 0,1 га, при аэровизуальной съемке — с точностью до 1 га.

Метрологическое обеспечение осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ Р 22.1.01. При применении для мониторинга аэрокосмических средств руководствуются требованиями ГОСТ Р 22.1.04.

Для нормативного обеспечения мониторинга и прогнозирования лесных пожаров и ЧЛС необходима разработка нормативных документов, положений и правил по мониторингу лесных пожаров и радиационно-пирологическому мониторингу лесов, утверждаемых Федеральной службой лесного хозяйства России.

Регламентация работы лесопожарных служб с учетом класса пожарной опасности по условиям погоды приведена в таблице 7.

Таблица 7 - Регламент работы лесных пожарных служб с учетом класса пожарной опасности по условиям погоды

Приведенный регламент работы лесопожарных служб является типовым. Такой регламент может корректироваться в зависимости от особенностей района и применяемых шкал пожарной опасности по погодным условиям. Измененный регламент работы противопожарных служб должен быть утвержден органом управления лесным хозяйством региона.

3.1. Деление земель лесного фонда Архангельской области

Деление земель лесного фонда Архангельской области по зонам и районам обнаружения и тушения лесных пожаров:
- наземный район тушения лесных пожаров – 8,9 млн. га.
- авиационный район тушения лесных пожаров – 20,0 млн. га.
По зонам мониторинга пожарной опасности:
- авиационный – 19,8 млн. га.
- наземный – 3 млн. га.
- космический 1 уровня – 6,1 млн. га.

В соответствии с Лесным кодексом Российской Федерации в Архангельской области в 2011 году были определены специализированные учреждения по выполнению работ по тушению лесных пожаров и осуществлению отдельных мер пожарной безопасности:

– для выполнения работ в авиационном районе – государственное учреждение Архангельской области «Северная база авиационной охраны лесов»

– для наземного района – областное автономное государственной учреждение Архангельской области «Архангельское лесохозяйственное объединение».
Всего в авиазоне произошло 314 пожаров, которые были обнаружены на площади 2,1 тыс. га. и ликвидированы на площади 30,1 тыс. га.

В наземной зоне 394 пожаров обнаружены на площади 1,8 тыс. га и ликвидированы на площади 37,7 тыс. га.

В тоже время общий процент ликвидированных в первые и вторые сутки в 2011 и 2010 году существенно не изменился и составляет 64 и 63 % соответственно.

ОГУ «Северная база авиационной охраны лесов» и ОГУ «Архангельсксельлес» ведут непрерывный мониторинг лесопожарной обстановки, в том числе и по космическим снимкам, с целью своевременного обнаружения и ликвидации очагов лесных пожаров на территории области.

На пожароопасный сезон авиабаза заключает контракт с авиапредприятиями для патрулирования лесов. Рассмотрим эти авиапредприятиями:

1) ОАО "2-ой Архангельский объединённый авиаотряд" включает:

− Аэропорт "Васьково" (Архангельское авиаотделение) 1 самолет Ан-2 (при необходимости могут выделить кратковременно дополнительно самолет Ан-2), 1 вертолет Ми-8Т – для обслуживания пожаров, тушения (вывозка, доставка): работников парашютно- пожарного состава по Северной части области.

− Аэродром "Шенкурск" (Шенкурская авиагруппа) 1 самолет Ан-2, 1 вертолет Ми-8Т – для обслуживания пожаров, тушения (вывозка, доставка): работников парашютно- пожарного состава по Южной части области.

− Аэродром "Лешуконское" (Лешуконское авиаотделение и Карпогорское авиаотделение) 1 самолет Ан-2

− Аэродром "Онега" (Онежская авиагруппа) 1 самолет Ан-2.

При необходимости возможна постановка:

− Аэродром "Лешуконское" 1 вертолет Ми-8Т;

− Аэродром "Красноборское" 1 вертолет Ми-8Т;

− Аэродром "Каргополь" 1 самолет Ан-2;

− Аэродром "Карпогоры" 1 самолет Ан-2;

− Аэродром "В-Тойма" 1 самолет Ан-2.

Дополнительно по разовым заявкам на случай производственной необходимости возможно привлечение вертолёта Ми-26, вертолёт Ми-8 МТВ, самолёт Л-410 УВП.

2) Владимирская авиабаза включает:

− Аэродром (посадочная площадка) "Красноборск" 1 самолет Ан-2 Красноборское авиаотделение одновременно при необходимости осмотр и территории Верхнетоемской авиагруппы.

− Аэродром "Вельск" Вельская авиагруппа, 1 самолет Ан- 2 одновременно при необходимости осмотр территории Каргопольской авиагруппы.

На рисунке 2 и 3 приведена карта с районами базирования авиагрупп и авиаотделений, а так же маршрутами авиационного патрулирования и зонами космического мониторинга.

Рисунок 2 - Карта с районами базирования авиагрупп и авиаотделений с маршрутами авиационного патрулирования и зонами космического мониторинга.

Действует регламент (План) по взаимодействию администрации Архангельской области, ГУ МЧС России по Архангельской области, Управления Росприроднадзора по Архангельской области по обеспечению пожарной безопасности в лесах от 30.08.2007 г.

Информация о лесных пожарах и лесопожарной обстановке в каждом районе поступает в диспетчерскую службу ОГУ «Авиалесоохрана», обрабатывается и предоставляться по установленным формам (утверждены приказом Федеральной службы лесного хозяйства России от 29.09.1998 № 256 и письмом Рослесхоза от 05.03.2007 № МГ-06-54/1559) «Авиалесоохрана».

Рисунок 3 – Рисунок 2 - Карта с районами базирования авиагрупп и авиаотделений с маршрутами авиационного патрулирования и зонами космического мониторинга авиалесоохраны.

В ФГУ и ежедневно к 10.00 часам в разрезе лесничеств и муниципальных районов в администрацию Архангельской области, в ГУ МЧС России по Архангельской области, в департамент лесного комплекса Архангельской области. Дополнительно, с целью контроля за складывающейся обстановкой на территории области и принятием своевременных управленческих решений подобная информация представляется в ЦУКС Архангельской области ежедневно к 18.00.

Используемые каналы связи: электронная почта, факс и телефоны.

В свою очередь ГУ МЧС России по Архангельской области, в соответствии с приказом СЗРЦ МЧС России от 16.03.2009 года № 89, полученную информацию направляет к 17.00 в СЗРЦ оперативному дежурному по Управлению организации пожаротушения.

Дополнительно, ежедневно, дежурным диспетчером по ГПС ЦУКСа готовятся графические материалы (электронные карты) по обстановке с лесными пожарами на территории области.

4 дистанционный мониторинг лесных пожаров

Существующая в стране система борьбы с огнем обеспечивает соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов лишь на ограниченных территориях европейской части России, Сибири и Дальнего Востока. Для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных пожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно. В результате, оперативность обнаружения возникающих пожаров и принятия мер по их ликвидации, особенно на неохраняемых территориях, постоянно снижается. В этих условиях наиболее предпочтительным решением являлось создание аэрокосмической системы, включающей в себя, наряду с наземными наблюдательными пунктами и воздушными патрулями, космические средства слежения за лесными пожарами.

В настоящее время органами государственной власти и организациями, работающими в России, используют­ся различные системы дистанционного мониторинга природных пожаров.

Основных систем три:

1. FIRMS (Fire Information for Resource Management System) и отражающая те же данные GFIMS (Global Fire Information Management System). Система раз­работана преимущественно Университетом шта­та Мэриленд (США), ее данные в полной мере об­щедоступны и могут использоваться любыми орга­низациями и заинтересованными лицами. Систе­ма FIRMS, она же GFIMS, применяется для мони­торинга природных пожаров Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН и может считаться официально признанным на междуна­родном уровне источником соответствующих дис­танционных данных.

2. SFMS (ScanEx Fire Monitoring Service). Система раз­работана компанией «СКАНЭКС» (Москва), ис­пользуется Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным си­туациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС) и Министерством природных ресурсов Российской Федерации (МПР). Система также в пол­ной мере общедоступна и может использоваться лю­быми организациями и заинтересованными лицами.

3. ИСДМ-Рослесхоз (Информационная система дис­танционного мониторинга Рослесхоза) и близкая к ней система ВЕГА. Система ИСДМ разработана Институтом космических исследований РАН (Мо­сква) по заказу Рослесхоза. Ее оператором, соглас­но Реестру федеральных государственных инфор­мационных систем, является ФГУ «Центральная база авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана». Элементы ИСДМ используются в спутниковой си­стеме анализа растительности ВЕГА, созданной так­же Институтом космических исследований и ис­пользуемой Министерством сельского хозяйства. Данные системы ИСДМ в полной мере доступны лишь органам государственной власти и специали­зированным лесопожарным организациям. Прочие пользователи могут получить доступ к материалам системы на коммерческой основе. Неправитель­ственными организациями и экспертами эта ин­формация для мониторинга ситуации с природны­ми пожарами практически не используется.

Рисунок 4 - Интерфейс систем дистанционного мониторинга природных пожаров: а) FIRMS, b) SFMS, c) ИСДМ-Рослесхоз

Все три системы (рис. 4) основываются преимуществен­но на одинаковых исходных данных — снимках сенсоров MODIS спутников Terra и Aqua (США). Поэтому, несмотря на различия в алгоритмах обработки информации, они вы­дают в целом сопоставимые результаты. У каждой из них есть свои плюсы и минусы, касающиеся скорости обработ­ки данных и получения информации, способов обращения с постоянными источниками тепла (газовыми факелами, промзонами и др.), возможностей пользовательских настро­ек, механизмов оценки площади пожаров и т.д. Конкретны­ми экспертами и организациями, как правило, используют­ся одновременно две или три системы — чаще всего FIRMS и SFMS как общедоступные и полностью открытые.

FIRMS, SFMS и ИСДМ-Рослесхоз имеют общие ограни­чения: они практически непригодны для выявления возго­раний на самой ранней стадии их развития. В зависимости от конкретных условий (типа и интенсивности горения, на­личия облачности, задымления и т.д.) все три системы по­зволяют выявлять пожары площадью от долей до несколь­ких десятков гектаров. С учетом времени, необходимого для обработки спутниковых данных и на передачу или размеще­ние в открытом доступе результатов, это в большинстве слу­чаев означает, что чрезвычайные ситуации обнаруживаются с задержкой в несколько часов, что критично для организа­ции их раннего и быстрого устранения (в данном случае - тушения). Фактически главным резуль­татом использования систем дистанци­онного мониторинга в настоящее вре­мя является не столько выявление кон­кретных участков горения, сколько об­щая оценка пожарной ситуации и ин­формационное обеспечение действий по борьбе с пожарами на региональ­ном или федеральном уровне.

Однако главная проблема состо­ит вовсе не в том, что у существую­щих систем мониторинга есть те или иные технологические ограничения и недостатки. Она заключается в том, что данные, получаемые дистанцион­ными методами, в реальности практи­чески не используются для формиро­вания официальной пожарной отчет­ности и статистики, в результате чего по итогам года формируются сильно заниженные итоговые цифры, харак­теризующие пройденную природны­ми пожарами площадь. Например, по­сле катастрофических лесных пожаров 2010 г. Институт леса СО РАН и Ин­ститут космических исследований РАН оценили лесные площади, пройденные огнем с начала пожароопасного се­зона, в 5.8–5.9 млн га, и эти дан­ные, полученные в результате двух не­зависимых друг от друга исследований, подтверждались оценками большин­ства независимых наблюдателей. После этого к концу пожароопасного сезо­на площадь, пройденная лесными по­жарами, увеличилась по меньшей мере на миллион гектаров. Однако итоговая площадь лесных земель, пройденных пожарами в 2010 г., оказалась гораздо меньшей — 2 026.9 тыс. га.

Сравнение реальных показателей с отраженными в официальной от­четности показывает, что в последние годы данные по площади лесных пожа­ров обычно искажаются (занижаются) в 3–10 раз, а данные по площади тор­фяных пожаров — в десятки раз, или же торфяные пожары в официальной отчетности не отражаются вовсе.

Современные технологии сбора и обработки данных о горимости лесов, о состоянии грозовых разрядов и метеорологической информации позволили разработать действующую информационную систему дистанционного мониторинга лесных пожаров Министерства природных ресурсов РФ (ИСДМ МПР РФ). Ее основной задачей является информационная поддержка работ по обнаружению и тушению лесных пожаров, предоставление информации и технологий для анализа последствий лесных пожаров в авиационную службу охраны лесов от пожаров ФГУ «Авиалесоохрана» Федерального агентства лесного хозяйства.

Система сбора информации о горимости лесов по данным наземных и авиационных наблюдений, функционирующая в службе ФГУ «Авиалесоохрана» более 30 лет [4]. Эта информация собирается из регионов на активно охраняемой территории лесного фонда наземными и авиационными методами наблюдения.

Геоинформационная система мониторинга лесных пожаров федерального и регионального уровней, созданная и постоянно развивающаяся с 1996 года. Основными задачами ГИС МЛП являются пространственная интеграция оперативных данных, анализ текущей пожарной обстановки, обработка и предоставление стандартных информационных продуктов, необходимых для принятия решений по обнаружению и тушению лесных пожаров, подготовка отчетной картографической информации. К началу 2004 г. ГИС функционирует в центральной базе авиационной охраны лесов и более чем в половине из 23 региональных авиабаз. В 2003 г. была разработана новая версия системы интеграции данных пеленгации грозовых разрядов, данных наземных метеостанций, данных наземных, авиационных и спутниковых наблюдений за лесными пожарами для рабочих мест ГИС федерального и регионального уровней на базе SQL-технологии.

Деятельность по профилактике, обнаружению и тушению лесных пожаров направлена на сохранение лесных ресурсов от разрушительного воздействия огня, снижение наносимого им экономического и экологического ущерба. Общим результатом этой деятельности являются предотвращенный ущерб от лесных пожаров и сохраненная от огня площадь лесов. Сохраненная площадь лесов является натуральным показателем, отражающим результаты функционирования системы охраны леса, а величина предотвращенного ущерба от лесных пожаров представляет эти результаты в стоимостном выражении. В 2004 г. завершена разработка новой версии ГИС на основе MapObjects 2.0 с широкими возможностями доступа к оперативным базам данных и аналитическим инструментарием для анализа текущей пожарной опасности, выделения и прогнозирования зон чрезвычайной горимости, оценки предотвращенного ущерба, а также расчета необходимых пользователям статистических характеристик по горимости лесов для подготовки отчетных материалов.

Главным условием эффективной борьбы с лесными по­жарами является выявление и начало их тушения на как можно более ранней стадии. Технологии их выявления, основанные на использовании сенсоров MODIS, как пра­вило, даже при благоприятных метеоусловиях позволяют в лучшем случае, выявлять области горения, достигшие площади в несколько тысяч квадратных метров. К этому добавляются задержки в их выявлении, связанные с не­достаточной частотой съемки и необходимым для обра­ботки данных временем (в реальности до трех-четырех часов). Как правило, это означает, что большинство по­жаров обнаруживается в лучшем случае спустя несколь­ко часов после возникновения. В густонаселенных реги­онах страны, где присутствует хоть какая-то наземная лесная охрана, проводится авиапатрулирование лесов, где население готово сообщать о пожарах в соответству­ющие службы, космические методы не играют большой роли в первичном их обнаружении. Однако они позволя­ют оценить общую обстановку, выявить наиболее опас­ные участки с точки зрения угрозы населенным пунктам, торфяникам и другим объектам, оценить достоверность информации, представляемой местными органами лес­ного хозяйства и пожарной охраны.

В удаленных, малонаселенных и транспортно недо­ступных районах страны, где обнаружение лесных пожа­ров наземными методами в первые часы после возникно­вения маловероятно, а на регулярное авиапатрулирова­ние не хватает средств, применение космических мето­дов крайне необходимо.

Значительную помощь в обнаружении крупных лес­ных пожаров оказывают не только «горячие точки», вы­являемые системами дистанционного мониторинга, но и предобработанные мозаики космических снимков, по­зволяющие увидеть шлейфы дыма и оценить визуально перспективы распространения огня. Существенная труд­ность состоит в настоящее время в том, что из ежедневно обновляемых качественных мозаик космических сним­ков MODIS, размещаемых NASA в открытом доступе в рамках программы LANCE,часть из них, имеющая от­ношение к наиболее горимым регионам России (на тер­ритории Азии), просто недоступна. Для лесохозяйствен­ных и природоохранных организаций, органов управле­ния лесами, региональных и местных администраций, не имеющих необходимых специалистов и программно­го обеспечения для первичной обработки снимков, это является большой проблемой.

4.1 Географические информационные системы (ГИС) в Архангельской области

В условиях формирования новых требований к качеству информации о состоянии лесных ресурсов возникает необходимость создания информационной системы лесного хозяйства, интегрирующей информационные потоки в лесоустройстве и лесохозяйственной деятельности. В первую очередь это связано с необходимостью существенного повышения оперативности, достоверности и организованности, временной и пространственной согласованностью данных о состоянии лесного фонда. На решение таких задач ориентированы географические информационные системы (ГИС), способствующие наиболее эффективному решению научных и прикладных задач, связанных с оценкой ресурсно-экологического потенциала лесов, контроля за состоянием лесных ресурсов.

Важнейшими качествами данных, используемых в процессе принятия решений, является их актуальность, полнота и объективность. Всеми этими качествами обладают данные дистанционного зондирования (ДДЗ). Дистанционное зондирование позволяет получать наиболее свежую информацию, что особенно важно для проведения ситуационного анализа в целях выработки оптимального решения. ДДЗ служат основой для создания актуальных тематических карт, и в действительности, являются первичным источником всей современной картографической информации. Более того, современные технологии дистанционного зондирования и компьютерной обработки ДДЗ существенно превосходят возможности традиционных бумажных карт как в отношении содержания, так и в отношении разнообразия методов визуализации.

Интегрированная многоуровневая ГИС мониторинга лесных пожаров и прогнозирования динамики лесных ресурсов ориентированна на решение шести основных задач:

- обнаружение пожаров;

- эффективная организация сил и средств для тушения пожаров;

- профилактика и предупреждение возникновения крупных лесных пожаров;

- расчет ущерба, причиненного уничтожением или повреждением леса в результате пожара;

- прогнозирование естественной и антропогенной динамики лесонасаждений;

- повышение уровня информированности принятия решений.

Если задачу обнаружения лесных пожаров можно решить, используя только данные наземных наблюдений, авиапатрулирования и дистанционного спутникового зондирования, то задачи борьбы и профилактики лесных пожаров, оценки ущерба невозможно решить без широкого привлечения ГИС и их наполнения соответствующими статическими и динамическими слоями. В этом смысле большая роль уделяется созданию системы прогнозирования и управления динамикой лесных ресурсов. Таким образом, осуществляется разработка ГИС как инструмента для принятия решений по охране и рациональному использованию лесов от пожаров, базирующейся на оперативных данных (данных спутникового дистанционного зондирования) и основополагающих данных. Последние будут включать данные, полученные на основе информации землепользования, лесоустройства, карт насаждений и данных управления.

ГИС мониторинга лесных пожаров и прогнозирования динамики лесных ресурсов создается на основе исходной картографической информации (цифровая топографическая основа масштаба 1:1000000), природно-хозяйственной карты, карт-схем лесхозов, предоставленных отделом лесопользования и воспроизводства лесов Комитета природных ресурсов. Из цифровой топографической основы в карте области оставлены граница области, необходимые элементы гидрографии с дополнениями, дорожная сеть и основные населенные пункты.

ГИС предназначена для информационного обеспечения специалистов лесного хозяйства разнообразными справками о пожарах и состоянии лесного фонда с помощью данных дистанционного зондирования и базы лесоустроительной информации на различных уровнях. Она может применяться в качестве компьютерной базы для обучения специалистов в области природопользования и в конкретной работе при выборе рациональных путей вовлечения лесных ресурсов в хозяйственный оборот, а также для оценки экологических последствий принимаемых решений.

Информационное обеспечение управления лесными ресурсами представлено разными технологиями, реализующими этапы системного анализа, начиная от сбора и обработки данных до вариантного анализа развития ситуации, предшествующего принятию решений. Информационная подготовка решений осуществляется в процессе оперативного, текущего и фонового мониторинга, анализ стратегий обеспечивается математическими моделями прогнозирования и процедурами оптимального управления, реализованными на их основе.

Каждый этап подготовки решений (рис.5) включает исходную базовую информацию, методы, алгоритмы и программы ее тематической обработки, программное обеспечение ГИС картографического представления информации и итоговую информацию для управления. На рисунке 5 представлены фрагменты этой общей схемы, имеющие отношение к выполняемой работе.

Рисунок 5 - Общая схема подготовки принятия решений в интегрированной многоуровневой ГИС мониторинга лесных пожаров и прогнозирования динамики лесных ресурсов

Оперативный мониторинг осуществляется средствами дистанционной космической съемки (AVHRR/NOAA). Обработка информации проводится методами тематического дешифрирования и нацелена в основном на выявление мест пожаров и картографирование участков, пораженных огнем. База данных результатов тематической обработки за несколько лет позволяет на основе статистической обработки выявить общие закономерности и предпосылки возникновения пожаров. В среде ГИС все результаты обработки привязываются к системе квартальной сети, что является основой идентификации очагов пожаров и в принятии решений для проведения мероприятий по их локализации и ликвидации. Средством для эффективного и оперативного принятия решений выступают высокоскоростные линии связи и передачи информации от её источника до конечного потребителя.

Среди продуктов обработки спутниковой информации можно выделить три основных типа: точечные объекты (лесные пожары) и площадные (гари крупных лесных пожаров) и точечно-пространственные (индекс пожарной опасности). Все типы объектов можно импортировать в ГИС, либо как растровое изображение с известными параметрами географической проекции, либо как табличный файл с координатами интересующего объекта и атрибутивной информацией. При работе с растровым изображением в ГИС возникает ряд неудобств, связанных с тем, что сами ГИС имеют векторную основу работы с данными. Например, отсутствует возможность изменения параметров, пересекающихся изображений наложение растровых изображений друг на друга и т.д. При импортировании табличных данных создается векторный слой, с которым можно работать также как с другими векторными слоями. К тому же, некоторые табличные данные имеют значительно меньший объем, чем растровое изображение, из которого они получены, что позволяет уменьшить время передачи данных.

Проведен анализ эффективности применения космического мониторинга по оценке обстановки при ликвидации природных пожаров в Архангельской области.

В повседневной деятельности органа повседневного управления ЦУКС МЧС России по Архангельской области используются следующие источники космической информации:

- космическая лаборатория Вологодского филиала ФГБУ НЦУКС в составе информационной системы «Космоплан»;

- информационная система дистанционного мониторинга «Рослесхоз».

Космическая информация лаборатории Вологодского филиала ФГБУ НЦУКС выкладывается на FTP-сервер СЗРЦ МЧС России. Как правило это информация (обработанные и привязанные к местности космические снимки) о паводковой обстановке и природных (лесных и торфяных) пожарах.

В зависимости от складывающейся обстановки «перекачка» информации происходит по высокоскоростным каналам связи (скорость передачи данных – 100 Мбит/сек) по ведомственной локальной сети МЧС России.

Основные недостатки космической информации предоставляемой космическая лаборатория Вологодского филиала ФГБУ НЦУКС являются:

- низкая точность и разрешающая способность (разрешение – до 200 метров);

- низкая точность привязки информации космического мониторинга (фотоснимков) к карте и элементам инфраструктуры области;

- при фотографировании земной поверхности используется только видеодиапазон (визуальное фотографирование);

- невозможность вести фотосъемки поверхности земли большую часть года, т.к. более 2/3 года над территорией области преимущественно облачная и пасмурная погода;

- имеет место влияния водной поверхности («блики от воды» на качество информации космического мониторинга по лесным (торфяным) пожарам и паводковой обстановки);

- большой период обновления информации космического мониторинга (1 раз в сутки) паводковой и лесопожарной обстановки.

По сути дела мы получали фотоснимки (рис.6) любой части территории области где проходил космический аппарат по состоянию на 12.00 часов текущих суток в независимости от того имеется ли на фотоснимке интересующие нас объекты (лесной пожар).

За пожароопасный период 2010 года было принято и обработано около 800 спутниковых сеансов космического аппарата «TERRA» с целью оперативного обнаружения очагов активного горения в зоне ответственности Вологодского филиала НЦУКС.

Было подготовлено и дешифрировано более 2500 сцен в каналах видимого, ближнего, среднего и теплового ИК диапазонов для выявления пожаров, зон задымления и гарей.

По итогам лесопожарного период 2011 года необходимо сделать вывод о низкой эффективности космического мониторинга лесопожарной обстановки. Так по итогам лесопожарного периода на территории области произошло 612 лесных пожаров на общей площади более 45 тыс. га, всего на снимках после обработки выявлено 465 термические точки из которых подтверждены как лесной пожар 271 (58%), из них ни одного пожара, незарегистрированного авиалесоохраной не выявлено (данные по термоточкам лишь подтверждали уже имеющуюся информацию).

Рисунок 6 – Фотоснимки Архангельской области с космического аппарата

Руководствуясь вышеизложенным на текущем этапе развития системы мониторинга и прогнозирования информации космического мониторинга не вполне достаточно для принятия управленческих решений на проведение АС и ДНР и проведения эффективных превентивных мероприятий по недопущению и минимизации ущерба от ЧС природного характера.

Используемая нами информация космического мониторинга не обладает следующими нужными нам качествами:

- точности (низкая разрешающая способность, необходима более точная привязка к населенным пунктам и инфраструктуре области);

- достоверность (необходимо уменьшить ошибку определения факта или события посредством совершенствования методики обработки данных космических аппаратов);

- оперативность (необходимо сократить периодичность обновления информации до 1 раз в 2-3 часа);

- избирательность информации (необходимо вести целенаправленный космический мониторинг территории области в зонах прогнозируемых рисков возникновения ЧС).

5 АНАЛИЗ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ В ЛЕСАХ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Погодные условия имеют решающее значение для распространения пожара, так как дожди и высокая влажность ограничивают и прекращают горение. Сильные ветры способствуют распространению огня. Тихая погода и понижение температуры воздуха, особенно в ночное время, стабилизируют горение и снижают его интенсивность. Сухая жаркая погода создает самые благоприятные условия для возникновения и распространения огня. Основными учитываемыми факторами, влияющими на распространение пожара, являются: ветер, влажность, лесные горючие материалы и их запас, температура воздуха и рельеф.

Коэффициенты относительного влияния главных факторов погоды на скорость распространения горения низовых пожаров приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Коэффициенты относительного влияния главных факторов

на скорость распространения горения при низовых пожарах

С помощью этой таблицы можно рассчитать изменение скорости кромки низового пожара, если известно, как будут изменяться главные определяющие факторы (скорость ветра, влажность воздуха, крутизна склона). Для этого необходимо величину скорости пожара разделить на коэффициенты, соответствующие величинам факторов в данный момент, и затем умножить на коэффициенты, соответствующие предполагаемым величинам факторов.

Пример. Скорость фронтальной кромки низового пожара в данный момент равна 5 м/мин (300 м/ч), причем скорость ветра под пологом у кромки – 1 м/с, влажность воздуха – 20%. Ожидается, что к вечеру ветер стихнет, а влажность воздуха повысится до 60%. Какая будет скорость пожара? С (скорость фронтальной кромки) = [300 м/ч : (2.6 ´ 3.8)] ´ (1.0 ´ 1.4) = 42 м/ч.

Под влиянием ветра горючие материалы высыхают, увеличивается скорость распространения горения, особенно верховых лесных пожаров. Это способствует возникновению новых очагов горения путем переноса горящих частиц. Лесной пожар вызывает возникновение локальных воздушных потоков, чем усиливает влияние преобладающего ветра на распространение огня. Воздух над поверхностью пламени нагревается и поднимается вверх. На его место устремляется свежий воздух, который способствует процессу горения. В результате над пожаром образуется конвекционная (тепловая) колонка. В конвекционной колонке часто находятся горящие ветки, пучки хвои, которые поднимаются над лесным пологом, а затем опускаются на лес на расстоянии 200…300 м и более от основного очага горения, (в зависимости от скорости ветра и наклона конвекционной колонки) и создают новые очаги горения.

Влажность воздуха. В воздухе всегда присутствует влага в виде водяных паров. Количество влаги, содержащееся в воздухе, отражается на влагосодержании горючих материалов. Влажность горючего материала – важный фактор, влияющий на ход тушения пожара, поскольку сырой горючий материал, как и большинство видов “зеленого” горючего материала, не горит. Днем воздух обычно суше, чем ночью. Поэтому ночью пожары (при обычных условиях) горят (распространяются) медленно, так как горючие материалы поглощают влагу из более сырого ночного воздуха. В частности это относится к сухой траве, хвое, мелкой ветоши и другим легким горючим материалам.

Поглощение влаги горючим материалом, дующие вниз по склону ветры, более низкая ночная температура, а также другие элементы ночной погоды обычно облегчают работу пожарных. Поэтому пожары, которые вышли из-под контроля в дневное время, удается ночью потушить (ограничить распространение). Следует приложить все возможные усилия для полной локализации лесного пожара, чтобы на следующий день, когда создаются условия для его распространения, он не мог выйти за пределы локализованной площади.

Это не означает, что следует отказаться от попытки тушения пожаров днем (когда тушится большинство пожаров). Однако если не представляется возможным потушить пожар в дневное время, основные усилия по борьбе с ним должны быть предприняты в светлое время суток.

Суточный цикл развития лесного пожара примерно следующий:

- максимальная интенсивность горения с 9 до 21 ч – тушить очень трудно;

- снижение интенсивности горения с 21 до 4 ч – эффективность тушения повышается;

- слабая интенсивность горения с 4 до 6 ч (в основном беспламенное горение) – лучшее время тушения;

- увеличение интенсивности горения с 6 до 9 ч – хорошее время для тушения.

Температура воздуха при тушении пожаров является одним из основных факторов. Известно, что нагретый на солнце горючий материал теряет влагу и горит быстрее, чем при отсутствии прогрева. Температура поверхности почвы влияет также на движение воздушных потоков. Она непосредственно воздействует и на пожарных, затрудняя их работу.

Рельеф местности, особенно горный, оказывает своеобразное влияние на распространение пожаров.

В течение дня, по мере того как солнце нагревает земную поверхность, происходит нагрев и подъем вверх слоев воздуха, находящихся у земли. Поэтому в течение дня воздушные потоки обычно “текут” вверх по ложбинам и склонам. Вечером и ночью поверхность земли охлаждается, воздушные потоки меняют свое направление и текут вниз по ложбинам и склонам. Что касается ветровых потоков, то они связаны той же закономерностью: днем ветер дует вверх по склону, ночью – вниз по склону. Это важно помнить при планировании тушения пожара.

В горных условиях направление и скорость распространения пожара зависят от экспозиции и крутизны склонов. Пожар легко распространяется вверх по склону, и чем круче склон, тем выше скорость движения, если ветер не обладает силой, способной изменить эту ситуацию. Так, при склоне крутизной 5^о скорость распространения кромки пожара увеличивается в 1.2 раза, при 10^о – в 1.6, при 15^о – в 2.1, при 20^о – в 2.9 и при крутизне склона в 25^о скорость распространения кромки пожара увеличивается в 4.1 раза.

При подъеме вверх по склону огонь пожара находится на незначительном расстоянии от нижней части крон деревьев. Это вызывает их подогрев, подсушивание и более быстрое воспламенение. Теплый воздух поднимается вверх по склону и вызывает “тягу”, в результате увеличивается скорость распространения огня.

В то же время на крутых склонах горящие материалы могут скатываться вниз и создавать новые очаги горения.

Время года оказывает большое влияние на возникновение и интенсивность развития лесных пожаров. Так, ранневесенние пожары –в основном низовые беглые (пятнистые) – развиваются по сухой травянистой растительности со скоростью, которую им придает ветер; весенне-летние – это низовые пожары, при которых сгорает напочвенный покров и частично гумус лесной подстилки, они более устойчивы. При определенных условиях (ветер, низкорасположенные ветви крон хвойных пород, наличие подроста и др.) огонь может перейти в верховой (на кроны деревьев) и полностью уничтожить насаждения. Летние и летне-осенние низовые пожары весьма устойчивы; они уничтожают напочвенный покров, подлесок, весь слой гумуса и поверхностные корни древесных пород. При наличии торфяных почв огонь заглубляется, переходя в подземный, или может перейти в верховой. Осенние лесные пожары в основном низовые; они развиваются только в дневное время, ночью из-за низких температур воздуха и влажности горение замедляется и частично прекращается.

5.1 Климатическая характеристика пожароопасного периода в Архангельской области

Абсолютный максимум температуры в Архангельской области составляет +32⁰С (июль).

Среднегодовое количество осадков 400 - 650 мм. Выпадение сильных ливневых осадков отмечается в период май - август.

Максимальная скорость ветра может составлять до 30 м/с (раз в 20 лет).

Метеорологические условия равнинной полосы наиболее сложны в холодный период. Количество дней с низкой облачностью и осадками около 100, с туманом - 30. Относительно благоприятные метеоусловия наблюдаются с мая по сентябрь.

На территории Архангельской области в зоне высокой пожарной опасности расположено 123 населенных пункта, в которых проживает 15,4 тыс. человек, 2 промышленных объекта. Нефти, газопроводов и потенциально-опасных объектов в зоне высокой пожарной опасности нет.

Жаркие климатические условия в весенне-летний период последних лет, создают предпосылки пожарной опасности на значительной территории области.

Особую озабоченность вызывают природные (лесные) пожары в труднодоступных районах области и в зоне «усыхающих лесов» междуречья рек Северная Двина и Пинега.

Торфяники в чистом виде на территории области практически не встречаются и представлены отдельными незначительной участками почвы с содержанием торфа.

Оценивая пожарную обстановку в лесах Архангельской области за последние шесть лет (2005-2010 гг.), необходимо отметить, что наибольшая пожарная опасность приходиться на июнь-август месяцы. Максимальное число природных (лесных) пожаров ежегодно приходится на июль месяц, когда длительное время сохраняется ветреная и сухая погода, способствующая быстрому высыханию лесных горючих материалов (подстилающий слой) и распространению возникших очагов пожаров на значительные площади.

Анализ подтверждается данными в таблице 9.

Таблица 9 –Количество ЛП в пожароопасный период по годам

Максимальную концентрацию усилий лесничеств и лесозаготовителей по борьбе с природными (лесными) пожарами необходимо сосредоточить именно в этот период.

В области происходили в основном низовые пожары (93 %). Основной причиной возникновения пожаров является неосторожное обращение с огнем неорганизованных туристов, грибников, ягодников, рыбаков, местного населения (71 %), лесозаготовителей и других лесопользователей (2 %). По статистической отчетности значительная доля (27 %) возгораний происходит от грозовых разрядов. В отдельные годы (2000 г.) от гроз возникало до 50 % пожаров [6]. Вероятно возникновение пожаров по этой причине завышено и сюда вошли пожары, причины которых не установлены. По литературным данным наибольшее число пожаров, возни