В лесном хозяйстве для оценки участков леса по степени опасности возникновения на их территории пожаров используются шкалы природной пожарной опасности. Класс природной пожарной опасности (КППО) территории определяется типом напочвенного покрова, породным составом и возрастом древостоя, категорией земель и рядом других характеристик лесных насаждений. Природная пожарная опасность делится на пять классов в зависимости от объекта загорания (характерные типы леса, вырубки, другие категории насаждений и безлесных пространств), а также условий возникновения и распространения пожара. Первый класс соответствует наибольшей вероятности возникновения и развития пожара, пятый класс – наименьшей вероятности или ее отсутствию.

Субъекты России обновляют информацию о природной пожарной опасности при подготовке лесного плана, которая осуществляется каждые десять лет. За период обновления КППО происходят значительные изменения лесных насаждений – меняются категории земель и породный состав леса. В результате рубки и лесных пожаров, массового размножения вредных организмов и других деструктивных воздействий происходит смена типа напочвенного покрова и древесной растительности.

В лаборатории  разработан метод актуализации карт КППО с ежегодной периодичностью, позволяющий учитывать изменения показателя в регионах с активным лесопользованием в межревизионный период подготовки очередного лесного плана. Определение  класса природной пожарной опасности лесной территории выполняется с помощью  комплексного анализа спутниковых тематических карт растительного покрова, многолетних данных о пожарах и метеонаблюдений, а также данных КППО из лесного плана субъекта РФ. В качестве исследуемого региона была выбрана Иркутская область, являющаяся одним из крупнейших субъектов России с точки зрения занимаемой лесом территории.

Исходные данные

• Карта растительного покрова на территорию России TerraNorte RLC с пространственным разрешением 250 метров;
• Данные о классах природной пожарной опасности на поквартальном уровне из лесного плана субъекта РФ;
• Многолетние данные о пожарах и метеонаблюдений из информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров (ИСДМ Рослесхоз). Система располагает данными о пожарах, произошедших в зоне авиационного мониторинга с 1987 года. Исследование охватывало временной интервал с 1987 по 2011 годы. Временной ряд данных метеонаблюдений со всех метеостанций Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) в ИСДМ доступен с 2006 года.

Метод актуализации КППО

Первый этап – определение КППО квартала по многолетним данным о пожарах.

Утвержденная Рослесхозом классификация природной пожарной опасности лесов помимо объекта загорания описывает наиболее вероятные виды пожаров, условия и продолжительность периода их возможного возникновения и распространения. Первый класс характеризуется очень высокой природной пожарной опасностью (ППО). В течение всего пожароопасного сезона возможны низовые пожары, а на участках с наличием древостоя – верховые. Ко второму классу отнесены кварталы с высокой ППО. Низовые пожары возможны в течение пожароопасного сезона, верховые – в периоды, при которых число лесных пожаров или площадь, охваченная огнем, превышает средние многолетние значения для данного района. Такие периоды называются пожарными максимумами (ПМ). Третий класс – средняя ППО. Низовые и верховые пожары возможны в период летнего максимума. Четвертый класс – слабая ППО. Возникновение пожаров (в первую очередь низовых) возможно в периоды пожарных максимумов. Пятый класс – отсутствует ППО. Пожары возникают только при особо неблагоприятных условиях (длительная засуха).

Вышеизложенная классификация была смоделирована на основе анализа многолетних данных о горимости территорий участковых лесничеств Иркутской области. Учитывался тип лесного пожара (низовой, верховой), его площадь и дата возникновения.

С помощью данных метеонаблюдений рассчитывались границы весеннего, летнего и осеннего периодов  на основе среднесуточной температуры воздуха по всем участковым лесничествам Иркутской области. Начало весеннего и конец осеннего периодов определялись устойчивым переходом среднесуточной температуры через отметку +5°С . Граница между весенним и летним периодами, а также между летним и осенним устанавливалась при переходе через +10°С градусов.

Затем определялись пожарные максимумы в весенний, летний и осенний периоды для каждого года на основе анализа среднемноголетнего числа пожаров в день указанных выше периодов. К пожарному максимуму относился день, если число возникших в этот день пожаров превышало среднемноголетний показатель.

В завершении для каждого участкового лесничества определялся класс природной пожарной опасности по условиям горимости. Если верховые и низовые пожары регистрировались на протяжении всего пожароопасного сезона (ПС), то участковому лесничеству присваивался первый класс ППО. В случае возникновения низовых пожаров в течение ПС, а верховых только в пожарные максимумы, территории определялся второй класс. Третий КППО присваивался, когда верховые и низовые пожары происходили только в летний пожарный максимум. К четвертому классу ППО относились участковые лесничества, на территории которых за пожароопасный сезон не было зафиксировано ни одного верхового пожара, а низовые возникали в периоды ПМ. Заключительный пятый класс присваивался, если пожары вообще не происходили.

Второй этап – оценка площадей классов растительности. На территории каждого квартала были найдены площади всех тематических классов карты TerraNorte RLC. Далее абсолютные значения площадей переводились в относительные – процент площади класса от площади квартала.

Третий этап – поиск аналогов. В качестве исходных данных использовалась информация о классах природной пожарной опасности из лесных планов, преобразованная в базу данных (БД) КППО лесничеств Иркутской области. В БД выполняется поиск кварталов с аналогичным КППО, определенным по многолетним данным о пожарах, и процентным соотношением классов растительности по карте TerraNorte RLC. Если в БД КППО из лесного плана не найдено ни одного квартала с аналогичным соотношением классов растительности, тогда диапазон поиска кварталов итеративно расширяется за счет увеличения интервала процентных значений каждого класса растительности в квартале с заданным фиксированным шагом (0,1). На каждой итерации значение интервала вычисляется по формуле:

Δ – значение интервала класса,

n – номер итерации,

S% – процент площади класса растительности в квартале.

Нижняя граница интервала находится вычитанием из процента площади класса значения интервала; верхняя граница – сложением этих параметров. Например, в квартале темнохвойные леса занимают 20% территории, светлохвойные – 10%, лиственница – 70%. На первой итерации поиск аналогов будет проводиться в интервалах: по темнохвойным лесам – от 18% до 22%, по светлохвойным – от 9% до 11%, по лиственнице – от 63% до 77%.

Четвертый этап – нахождение преобладающего класса ППО среди аналогов. Итеративное расширение диапазона поиска кварталов продолжается до нахождения преобладающего КППО среди аналогов. Преобладающим классом природной пожарной опасности считается класс большинства найденных аналогичных кварталов.

Этапы метода актуализации классов природной пожарной опасности можно представить в виде схемы:

Результаты

В результате исследования была создана БД кварталов Иркутской области с актуализированными классами природной пожарной опасности. Было проведено сравнение полученных значений классов и значений из лесного плана области. В 84.7% кварталов найденное значение КППО совпадает с классом из лесного плана субъекта. В 12% кварталов метод актуализации дает значение класса, отличное от значения КППО лесного плана на один класс. Различие в два класса есть у 2.9% кварталов. У менее процента кварталов значения КППО отличаются на три и четыре класса.

БД КППО квартальной сети, использованная в исследовании, покрывает 92% квартальной сети Иркутской области. С помощью разработанного метода актуализации КППО был определен класс для 8% кварталов, по которым не была представлена информация в лесном плане.

Публикации:

1. Плотникова А.С., Ершов Д.В. Метод актуализации карт классов природной пожарной опасности лесной территории с помощью спутниковых тематических продуктов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 181-189.

Направление ведут: Ершов Д.В., Плотникова А.С.