Оценка возможности построение подходов объективной оценки горимости лесов в регионах с различными условиями на примере предварительного анализа горимости лесов Российской Федерации в пожароопасном сезоне 2023 года по данным дистанционного мониторинга

Охрана лесов от пожаров — наиболее важная и самая затратная часть мероприятий по сохранению лесов. Немало важным вопрос для планирования охраны лесов является достаточно оперативное получение оперативной информации об их горимости, в том числе о интегральной за весь пожароопасный сезон. Это необходимо, в том числе, для своевременной оценки итогов работы лесопожарных служб и планирования работ на последующие пожароопасные сезоны.

В настоящем разделе работе приводятся первые результаты оценки горимости лесов по пожароопасном сезоне 2023 г. на территории Российской Федерации. В работе обсуждаются некоторые метеорологические особенности сезона. Приводятся оценки интегральные площади лесов, пройденных огнём, и проводится их сравнения с площадями, пройденными пожарам за последние 11 лет. В проведённой работе предпринята попытка использовать количественные критерии, для объективной оценки горимости в различных регионах, которые позволили бы сравнить ситуации, складывающиеся в регионах с различными лесорастительными условиями. Для этого в работе анализировалась относительная горимость в разрезе регионов (отношение пройденной огнём площадь к площади лесов), которая сравнивалась с средними данными за 11 лет, а также с данным предыдущего 2022 г. Для получения информации о площадях пройденных огнём используется однородный ряд данных наблюдений полученных на основе данных прибора MODIS и метод оценки площадей пройденных огнём разработанный в ИКИ РАН.

С точки зрения условий погоды пожароопасный сезон 2023 г. начался в среднем на 11 дней позже среднемноголетних значений (рисунок 1).

Рисунок 1 — Анализ начала пожароопасного сезона

Позднее начало сезона наблюдалось в большинстве субъектов Российской Федерации, преимущественно многолесных. Так, например, в Чукотском автономном округе позже на 26 дней, Магаданская область — 23, Архангельская область — 21, Камчатский край — 19, Иркутская область — 18, Республика Коми — 18, Республика Саха (Якутия) — 18, Красноярский край — 17, Республика Бурятия — 14¸ Республика Карелия — на 14 дней.

Раньше срока сезон начался в основном в регионах европейской части, например в Республике Татарстан — на 18 дней, Ульяновская область — 18, Самарская область — 17, Саратовская область — 16, Чувашская Республика — 15, Орловская область — 15, Тамбовская область — 14, Оренбургская область — 13, Пензенская область — 13, Республика Башкортостан — на 12 дней.

По состоянию на 10.10.2023 по анализируемым данным в лесах было зарегистрировано 11,7 тыс. пожаров, что на 38 % меньше среднемноголетних значений (2012–2022) и на 5 % больше данных прошлого года. Покрытая лесом площадь, пройденная огнем, составила 4,6 млн га, что на 38 % меньше среднемноголетних значений и на 52 % больше данных прошлого года.

Для более детального анализа ретроспективной динамики относительной горимости лесов по лесопожарным зонам использовались данные ИСДМ-Рослесхоз (https://nffc.aviales.ru/) (в части административно-территориального деления и лесопожарного зонирования), а также набор данных, получаемые на основе прибора MODIS (шестая коллекция — МС6), которые прошли объединение горячих точек в «пожары» с использованием алгоритмов разработанных в ИКИ РАН и методов коррекции площадей разработанных в ИКИ РАН. Для снижения влияния на результат случаев горения, не связанных с лесными пожарами, в расчете учитывались только пожары на землях лесного фонда и только те, у которых покрытая лесом площадь, пройденная огнём, превышала 25 га. Сравнительный ретроспективный анализ горимости в разрезе лесопожарных зон приведён на рисунке 2. На нём хорошо видно, что как число пожаров, так и площади, пройденные огнём, в пожароопасном сезоне 2023 г. не являются «аномальными» и даже несколько ниже среднемноголетних значений, которые наблюдались за анализируемый период (2012–2022). В частности, зоне контроля лесных пожаров сократилось на 25 %, в зоне лесоавиационных работ сократилось на 48 %, и только в зоне наземного обнаружения и тушения увеличилось на 15 % (что на общую статистику практически не влияет).

Рисунок 2 — Динамика покрытой лесом площади, пройденной огнём (в разрезе лесопожарных зон, для земель лесного фонда, пожары, с покрытой лесом площадью более 25 га)

На наш взгляд, наряду с общей характеристикой пожароопасного сезона (данные на всю страну) безусловно представляет интерес горимости отдельных регионов, а также объективное (сопоставимое) сравнение её для различных регионов, которые могут отличаться по лесорастительным условиям и в первую очередь по площадям покрытой лесом территорий регионов.

Такую оценку можно провести с использованием традиционной шкалы, основанной на отношении площади, пройденной огнём, к общей площади анализируемой территории (приведённой к 1000 га площади лесов). (Указания по проектированию противопожарных мероприятий в лесах СССР. Одобрены Госкомлесхозом СССР 29.01.1982.) Полученное, в соответствии с указанной методикой, среднее значение относительной горимости для всей территории страны составляет 3,5 га на тыс. га. Распределение горимости по регионам представлено на рисунок 3. Распределение по классам горимости представлено на рисунке 4а. Хорошо видно, что в соответствие данными, полученными по используемой методике в 2023 г. в России, наблюдаемая горимость оценивалась как «высокая» (доля площади территории с чрезвычайной горимостью составляет 41 % площади лесов). В тоже время как видно из данных о лесных площадях, пройденных огнём, которые приведены выше, 2023 г. в целом по стране нельзя признать годом с «чрезвычайной» горимостью. Это же подтверждает и анализ площадей пройденных огнём в большинстве регионов. Наблюдающееся противоречие полученной оценки горимости на основе традиционной и анализа многолетних наблюдений лесных площадей пройденных огнём, отчасти может быть связано с тем, что традиционная шкала формировалась по наземным данным, в которых в силу значительной субъективности схем их получения могут быть значимые неточности. Это в том числе, может приводить и к некорректности установки уровней горимости для отдельных территорий.

Рисунок 3 — Оценка степени относительной горимости лесов по традиционной шкале

         

а                                                                          б
Рисунок 4 — Доля площади земель лесного фонда, с точки зрения уровня относительной горимости лесов (а) и сравнения со среднемноголетними значениями (б)

На наш взгляд, для более объективной оценки уровня горимости может быть использованы более объективные и однородные спутниковые данные. При этом получения пороговых значений горимости может производиться на основе статистических многолетних распределений горимости в отдельных регионах и оценки отклонения от среднемноголетних значений на величины, превышающие стандартного отклонения. Для более детальных оценок формы распределений могут быть проанализированы и более детально. Например, форма распределения значений площадей пожаров (включая относительную горимость) существенно ближе к логнормальной чем к нормальной. С этой точки зрения логичнее для оценки интервала, значения показателя в котором считать «на уровне среднемноголетних значений», необходимо рассчитывать по величине стандартного отклонения от математического ожидания не самих значений, а преобразованных (натуральным логарифмом) значений относительной горимости. Именно такие границы нами были установлены для отнесения горимости различных регионов в 2023 г. к группе «среднемноголетнее значение». Те территории, где преобразованное значение было выше этой границы (больше математического ожидания плюс стандартное отклонение), отнесены к уровню "выше среднего". Соответственно, к группе «ниже нормы» отнесены территории, где преобразованное значение ниже указанной выше границы (меньше математического ожидания минус стандартное отклонение). 

Распределение горимости по регионам полученное в соответствии с данной шкалой представлен на рисунке 5. Распределение по классам горимости изображено на рисунке 4а. Хорошо видно, что в соответствие этими данными в России в целом наблюдалась наблюдаться в достаточно «не высокая» горимость (доля площади территории с чрезвычайной горимостью составляет 19 % площади лесов). Это в целом соответствует данным, полученным на основе анализа лесных площадей, пройденных огнём, которые приводились выше. Кроме того, на наш взгляд регионы в которых действительно наблюдалась высокая горимость, в частности вводились режимы чрезвычайной ЧС в соответствие с предложенной методикой выделены вполне корректно. К этим регионам относятся: Свердловская область (почти в 31 раз к среднемноголетнему и 44 раза к прошлому году; Магаданская область +506 % к среднемноголетнему и +302 % к прошлому году; Алтайский край — +315 и +191 % соответственно, Новосибирская область — +232 и +30 %; Хабаровский край — +144 и –20 %; Республика Башкортостан — +122 и +760 %; Томская область — +3,6 и +109 %; Тюменская область — +72 и +53 %.

 Рисунок 5 — Оценка степени относительной горимости лесов по адаптированной шкале

В заключение отметим, что представленный в работе анализ показал:

• Пожароопасный сезон 2023 г. следует скорее отнести к сезонам средней или малой горимости.
• Использование информации, полученной с учётом данных многолетних спутниковых наблюдений пожаров, видимо позволяет формировать достаточно объективные методы оценки горимости территорий.
• Накопленные в настоящее время однородные спутниковые ряды наблюдений природных пожаров могут достаточно эффективно использоваться для объективной оценки горения различных регионов.
• В перспективе видимо следует провести разработки, направленные на использование уже накопленной многолетнюю информацию дистанционного наблюдения лесных пожаров не только для оценки «интегральной» горимости территорий, но и с оценками вклада в нее как объективных (например, погодных) факторов, так и работ по защите лесов от пожаров, в том числе работ по тушению пожаров.

Работа выполнена совместно с «Центром лесной пирологии» (Красноярский Филиал ВНИИЛМ).