Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 2. С. 166-176
Вариативность интегрального теплоизлучения пожаров в условиях лиственничников Сибири
А.Н. Забродин
1, 2 , Е.И. Пономарёв
1, 2 1 Красноярский научный центр СО РАН, Красноярск, Россия
2 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Одобрена к печати: 07.03.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-2-166-176
Исследована вариативность теплоизлучения от пожаров в лиственничных древостоях Сибири (в границах 60–65° с. ш., 100–130° в. д.). Работа выполнялась на основе выборки семи наиболее крупных пожаров общей площадью 10 тыс. км2, зафиксированных в 2018, 2020 и 2021 гг. Для сравнения анализировалась выборка пожаров, зарегистрированных в 2015–2021 гг. (29 пожаров на общей площади до 18 тыс. км2), с привязкой к другим распространённым вариантам растительных покровов Сибири: лиственничным редколесьям, насаждениям сосны, ели, сосны сибирской (кедра), а также тундровой растительности и кедрового стланика. В работе использовались данные о мощности излучения активных зон пожара, вычисляемые по методике FRP (англ. Fire Radiative Power) стандартных продуктов MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Зафиксировано, что горимость лиственничных древостоев Сибири превышает ту же характеристику для других древостоев не менее чем в два раза. Показано, что квазинормальный вид распределения значений FRP характерен для всех «крупных» пожаров, к категории которых относятся пожары в лиственничниках Сибири. Выявлено, что значения FRP от пожаров в лиственничниках могут варьировать от 12 тыс. до >260 тыс. МВт. При этом спорадические экстремумы интегрального теплоизлучения (FRPинт) на порядок превышают значения, соответствующие иным вариантам растительности Сибири. Средние значения FRP для пикселя MODIS при пожарах в лиственничниках на 15 % превышают этот показатель для сосновых древостоев и на 25–35 % — характерные значения для пожаров в темнохвойных лесах. Связь FRPинт с площадью активного горения аппроксимируется линейной функцией с достоверностью не ниже 0,6 (p < 0,05). В то же время, как накопительный итог за весь период развития пожара, величина FRPинт логарифмически зависит от итоговой выгоревшей площади. На основе такой зависимости можно оценивать характерное время реализации трёх фаз динамики пожара не только по площади, но и по энергетическим характеристикам в терминах теплоизлучения.
Ключевые слова: лесные пожары, лиственничники, радиационная мощность излучения, FRP, интегральное теплоизлучение от пожара, Сибирь
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С. А., Стыценко Ф. В. Спутниковая оценка гибели древостоев от пожаров по данным о сезонном распределении пройденной огнем площади // Лесоведение. 2021. № 2. С. 115–122. DOI: 10.31857/S0024114821020029.
- Забродин А. Н., Пономарев Е. И. Оценка связи между степенью пожарного воздействия на растительность и мощностью теплоизлучения от пожара // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023 Т. 20. № 5. С. 166–175. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-166-175.
- Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Сенько К. С. и др. Оценка площадей пожаров на основе детектирования активного горения с использованием данных шестой коллекции приборов MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. C. 178–192. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-178-192.
- Лупян Е. А., Лозин Д. В., Балашов И. В. и др. Исследование зависимости степени повреждений лесов пожарами от интенсивности горения по данным спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 217–232. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-217-232.
- Пономарев Е. И., Швецов Е. Г. Спутниковое детектирование лесных пожаров и геоинформационные методы калибровки результатов // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 1. С. 84–91. DOI: 10.7868/S0205961415010054.
- Пономарев Е. И., Харук В. И., Якимов Н. Д. (2017а) Результаты и перспективы спутникового мониторинга природных пожаров Сибири // Сибирский лесной журн. 2017. № 5. C. 25–36. DOI: 10.15372/SJFS20170503.
- Пономарев Е. И., Швецов Е. Г., Усатая Ю. О. (2017б) Регистрация энергетических характеристик пожаров в лесах Сибири дистанционными средствами // Исслед. Земли из космоса. 2017. № 4. С. 3–11. DOI: 10.7868/S0205961417040017.
- Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 50–61.
- Freeborn P. H., Wooster M. J., Roy D. P., Cochrane M. A. Quantification of MODIS fire radiative power (FRP) measurement uncertainty for use in satellite-based active fire characterization and biomass burning estimation // Geophysical Research Letters. 2014. V. 41. Iss. 6. P. 1988–1994. DOI: 10.1002/2013GL059086.
- Giglio L., Schroeder W., Justice C. The collection 6 MODIS active fire detection algorithm and fire products // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 178. P. 31–41. DOI: 10.1016/j.rse.2016.02.054.
- Hawkins D. Biomeasurement: A Student’s Guide to Biological Statistics, 3rd ed. Oxford, UK; N. Y., USA: Oxford University Press, 2014. 333 p.
- Krylov A., McCarty J. L., Potapov P. et al. Remote sensing estimates of stand-replacement fires in Russia, 2002–2011 // Environmental Research Letters. 2014. V. 9. P. 1–8. DOI: 10.1088/1748–9326/9/10/105007.
- Kumar S. S., Roy D. P., Boschetti L., Kremens R. Exploiting the power law distribution properties of satellite fire radiative power retrievals: A method to estimate fire radiative energy and biomass burned from sparse satellite observations // J. Geophysical Research. 2011. V. 116. Iss. D19. P. 1–18. DOI: 10.1029/2011JD015676.
- Ponomarev E. I., Kharuk V. I., Ranson J. K. Wildfires Dynamics in Siberian Larch Forests // Forests. 2016. No. 7. Article 125. P. 1–9. DOI: 10.3390/f7060125.
- Ponomarev E. I., Masyagina O. V., Litvintsev K. Y. et al. The effect of post-fire disturbances on a seasonally thawed layer in the permafrost larch forests of Central Siberia // Forests. 2020. V. 11. Iss. 8. Article 790. DOI: 10.3390/f11080790.
- Ponomarev E., Zabrodin A., Ponomareva T. Classification of Fire Damage to Boreal Forests of Siberia in 2021 Based on the dNBR Index // Fire. 2022. V. 5. Iss. 1. Article 19. DOI: 10.3390/fire5010019.
- Ponomarev E. I., Zabrodin A. N., Shvetsov E. G., Ponomareva T. V. Wildfire Intensity and Fire Emissions in Siberia // Fire. 2023. V. 6. Iss. 7. Article 246. DOI: 10.3390/fire6070246.
- Wooster M. J., Roberts G., Perry G. L. W., Kaufman Y. J. Retrieval of biomass combustion rates and totals from fire radiative power observations: FRP derivation and calibration relationships between biomass consumption and fire radiative energy release // J. Geophysical Research. 2005. V. 110. Iss. D24. DOI: 10.1029/2005JD006318.