Мониторинг ландшафтных пожаров в Волгоградской области по данным очагов активного горения

DOI:

ББК 26.8

МОНИТОРИНГ ЛАНДШАФТНЫХ ПОЖАРОВ В ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ДАННЫМ ОЧАГОВ АКТИВНОГО ГОРЕНИЯ 1

Станислав Сергеевич Шинкаренко

Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН, г. Волгоград, Российская Федерация;

Волгоградский государственный университет, г. Волгоград, Российская Федерация

Ольга Юрьевна Кошелева

Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН, г. Волгоград, Российская Федерация

Асель Нурлановна Берденгалиева

Волгоградский государственный университет, г. Волгоград, Российская Федерация

Ксения Александровна Олейникова

Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН, г. Волгоград, Российская Федерация

В период летних засух в регионе складываются условия, способствующие возникновению и широкому распространению ландшафтных пожаров на пастбищах, сенокосах и землях лесного фонда [7, 12]. Летом 2017 в Волгоградской области из-за степных пожаров, перебросившихся на населенные пункты и леса сгорело около 200 строений, огонь уничтожил сотни гектаров леса. В отдельные годы (2006, 2011, 2014) на территории Волгоградской и Астраханской области площадь гарей превышала 3 тыс. кв. км [10, 11]. Осенью часты сельскохозяйственные палы, а весной – тростниковые пожары в поймах рек [6].

Пирогенный фактор, наряду с температурным режимом, почвами и влагообеспеченнос-тью, является одним из важнейших факторов, воздействующих на растительность [3, 4, 19, 20]. При этом нет однозначного мнения по поводу положительной или отрицательной роли палов [2, 9]. Геоинформационное картографирование позволяет определить площади гарей, длительности пирогенных сукцессий на отдельных территориях, частоту палов [1, 5, 8, 11].

Данные дистанционного зондирования широко используются для мониторинга пожарных режимов во всем мире [13,16,17], причем используются не только спутниковые снимки, но и тематические продукты обработки данных ДЗЗ, в том числе низкого разрешения [14, 15].

Материалы и методы исследований. Основой исследования послужил архив активных очагов горения (термоточки, тепловые аномалии) FIRMS (Fire Information for Resource Management System) на основе данных спектрорадиометра MODIS за 2001–2018 годы разрешением 500 м [18, 21, 22]. Продукт предоставляется бесплатно в географической системе координат WGS84 (EPSG 4326). Гео-информационная обработка осуществлялась в программе QGIS версий 2.18 и 3.2. В качестве базовой карты использован слой административных границ субъектов и муниципальных район Волгоградской области Open Street Map. Определение периода с наибольшим числом активных очагов горения производилось на основе инструментов калькулятора полей атрибутивных таблиц QGIS. Ис- ходные данные FIRMS содержат атрибут – дата пожара (в формате ГГГГ-ММ-ДД), по которому с использованием функций работы с форматом даты-времени определены номера недели (функция "week") и месяца (функция "month") пожаров. В ячейках регулярной сетки 10х10 км методами пространственного анализа было определено количество термоточек в каждом месяце и общее за исследуемый период, подсчитано среднегодовое количество тепловых аномалий в каждой ячейке сетки, а также для каждого района Волгоградской области определена плотность термоточек за 2000–2018 гг. на км2. Карты представлены в проекции UTM (зона 38), система координат WGS84 (EPSG 32638).

Результаты и обсуждение. На рисунке 1 показана гистограмма сезонного распределения очагов горения Волгоградской области. Наибольшее количество приходится на 10, 14 и 15 неделю – середина марта и апрель. В это время в регионе часты тростниковые пожары в поймах рек и сельскохозяйственные палы, поджоги кустарника на пастбищах и сенокосах.

Далее большое количество пожаров отмечается после 29 недели (третья декада июля) с выходом на пик к третьей декаде августа. Причиной интенсификации пожаров являются атмосферная засуха и высокие температуры, любой случай неосторожного обращения огнем в этот период может привести к масштабным возгораниям. В первой половине сентября (недели 35 и 36) уменьшается количество термоточек, однако из-за сжигания пожнивных остатков на пашнях возрастает в октябре.

Кроме сезонного распределения очагов горения для анализа пожарного режима территории очень важно определять и пространственные закономерности пожаров. Рисунок 2 отображает пространственно-временные особенности пожарного режима Волгоградской области. В Палласовском районе преобладают пастбищные и естественные территории, поэтому максимум пожаров приходится на июль, в районах с большой распаханностью большая часть пожаров отмечено в августе и сентябре. В Волго-Ахтубинской пойме и долине Дона с притоками максимум числа термоточек в апреле из-за тростниковых пожаров – 16 % всех очагов горения региона.

В Ленинском районе на апрель приходится 49 % всех очагов активного горения, в Среднеахтубинском – 39 %, в Котовском – 30 %. В мае и июне число термоточек относительно небольшое, только в Палласовском районе в июне отмечено 8,3 %, в прочих районах доля очагов в эти месяцы не превышает 3–5 %. Это связано с высокой влажностью вегетирующей растительности, которая препятствует возгоранию и распространению огня.

На июль приходится максимум пожаров в Палласовском районе (38,4 %), в остальных районах в этом месяце доля термоточек колеблется на уровне 8–12 %. Август – наиболее пожароопасный месяц, в течение которого зарегистрировано 32 % всех очагов горения региона. Большая часть пожаров на этот месяц отмечается в освоенных в сельскохозяйственном отношении районах – Чернышковском, Новоаннинском, Клетском, Котельниковском и др.

Номер недели

Рис. 1. Сезонное распределение очагов горения в Волгоградской области

Рис. 2. Пространственно-временные особенности пожарного режима

Интенсивность ландшафтных пожаров в Волгоградской области отражают карты на рисунках 3 и 4. Наименьшая плотность очагов горения на пастбищных землях Заволжья. Тем не менее, здесь ежегодно сгорают наибольшие площади в регионе. Такое несоответствие вызвано высокой динамичностью травяных палов: высокой скоростью распространения и быстрой скоростью остывания гарей, из-за чего термоточки охватывают только фронт пожара в момент спутниковой съемки.

На несельскохозяйственных землях Заволжья (территория ЗАТО "Капустин Яр") плотность очагов горения высока из-за отсутствия хозяйственной деятельности и пастбищных нагрузок, в результате чего накапливается мортмасса. Высокая плотность и большое количество термоточек в год характерны для Волго-Ахтубинской поймы (Ленинский и Среднеахтубинский районы) и районов с большими площадями пашней: Котельниковский, Октябрьский, Калачевский, Михайловский, Киквидзенский и Новониколаевский.

Заключение. Несмотря на то, что информационные продукты MODIS охватывают только до 40 % степных пожаров, многолетний архив данных может применяться для анализа пожарного режима территорий даже с низкой лесистостью, к которым относится и Волгоградская область. В ходе исследований установлено, что большая часть ландшафтных пожаров в регионе приходится на апрель, август и сентябрь. Велика роль сельскохозяйственных палов на пахотных землях и тростниковых пожаров в долинах рек. Разработана региональная гео-информационная система ландшафтных пожаров Волгоградской области, где для каждого района – объекта базы данных определены сезонные и пространственные особенности пожарного режима ландшафтов в ячейках 10х10 км. Применение этих данных на практике позволит эффективно планировать противопожарные мероприятия и повысить результативность противопожарной профилактики.

Рис. 3. Количество очагов горения в год

Рис. 4. Плотность очагов горения в муниципальных районах Волгоградской области за 2001–2018 гг.