Томские ученые помогут решить проблему раннего обнаружения лесных пожаров
Моделирование верхового лесного пожара провели совместно в условиях полигона специалисты Института оптики атмосферы (ИОА) им. В. Е. Зуева СО РАН, Томского государственного (ТГУ) и Томского политехнического университетов, 16 ноября сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
Результаты полевых экспериментов будут использованы для разработки мобильного комплекса приборов раннего обнаружения лесных пожаров.
За десятки лет изучения лесных пожаров специалистами во всем мире накоплены обширные знания об их возникновении и распространении, однако частота таких пожаров только возрастает
Их тушением в России занимается Авиалесоохрана, чьи сотрудники иногда и с риском для жизни воюют с разбушевавшейся стихией, но не всегда могут вовремя совладать с ней — всё упирается в необходимость раннего обнаружения очага возгорания.
Если раньше возникновение лесных пожаров отслеживалось с наблюдательных вышек, а потом с самолетов малой авиации, то сейчас к авиационному мониторингу добавились спутниковые данные.
Однако низкие пространственное разрешение бесплатных спутниковых снимков (километр на километр) и чувствительность измерения температуры поверхности (обычно не превышающая 50 градусов) приводят к неточным данным. Так, солнечное излучение от крыши домика лесника или нагретая солнцем пашня могут на таких снимках выглядеть как очаг пожара.
Ученые ИОА СО РАН и ТГУ, изучая очаги горения, установили количественную взаимосвязь между гидродинамическими и термодинамическими процессами во фронте пожара и окружающей атмосфере. Кроме того, исследование степных и низовых лесных пожаров помогло им установить количественные данные по влиянию энергии пожара на параметры атмосферы.
Используя полученную информацию, ученые решили экспериментально проверить выявленные закономерности в условиях, приближенных к реальным — смоделировать верховой лесной пожар на полигоне.
Старший научный сотрудник ИОА СО РАН Владимир Рейно рассказал о проведенном эксперименте:
«Для получения достоверной информации о процессах горения верхового пожара и переноса горения на хозяйственные постройки в обсерватории ИОА СО РАН „Базовый экспериментальный комплекс“ мы соорудили модель постройки. Важно было увидеть, как воздействие верхового пожара проявляется на поверхности здания, и одновременно, что происходит внутри деревянной конструкции, как идет пиролиз в начальной стадии, затем обугливание и прогар».
Ученым ИОА СО РАН в проведении экспериментов помогали сотрудники и оборудование Научно-производственной лаборатории «Тепловой контроль» ТПУ. Используя стационарные и мобильные датчики, ученые определяли при моделировании пожара пространственное распределение дыма как признака возгорания.
Поскольку очаг модельного пожара был всего около десяти метров, то обнаружить его за километры невозможно, а высота, с которой обнаруживался дым, не превышала 20 метров. При этом концентрацию дымовых частиц, превышающую фоновые значения, можно было уловить на расстоянии до двух километров, что было установлено с помощью БПЛА.
«Мы установили, что кроме дыма при горении образуются метан, окись и закись азота, сернистый и другие газы, которые служат дополнительными маркерами возникновения пожаров. Выброс этих газов можно зарегистрировать дистанционно с помощью лидаров и других оптических систем, работающих в инфракрасном диапазоне», — сообщил завкафедрой физической и вычислительной механики ТГУ, ведущий научный сотрудник ИОА СО РАН доктор физико-математических наук Егор Лобода.
Ультрафиолетовый лидар (лазерный локатор), разработанный под руководством старшего научного сотрудника ИОА СО РАН Игоря Разенкова, помог также установить, что в районе очага возгорания усиливается турбулентность атмосферы.
Полученные результаты эксперимента будут использованы в дальнейшем для разработки мобильного комплекса приборов и датчиков раннего обнаружения пожаров.
Комплекс сможет мониторить большие площади, выдавая четкий сигнал о возгорании на ранней стадии его возникновения. Устанавливать такие комплексы можно на существующих различных измерительных станциях или вышках сотовой связи, отмечают ученые.
