Работа обращена к проблеме сохранения лесных угодий Сибири и Дальнего Востока, а в частности проблеме лесных пожаров. Авторы рассматривают возможность разработки автономной наземной лесоохранной пожарной сигнализации (ЛОПС), предлагается концептуальная схема устройства и методы его монтирования на местности.
Ключевые слова: Сибирь и Дальний Восток, охрана лесов, пожарная сигнализация.
В настоящее время существует большое количество методов тушения пожаров, наличествуют и методики мониторинга и профилактики возгораний лесов. Однако, учитывая особенности регионов, необходимо применять не только космические и аэровоздушные способы контроля пожароопасных ситуаций, но и применять наземные средства оповещения возгораний. Космос и аэронаблюдения - дорогостоящие и зависят от погодных условий, кроме этого, иногда дают неверную информацию.
Фотосинтез, являясь поставщиком кислорода в планетарных масштабах, способствует образованию озонового слоя в атмосфере, который задерживает большую часть УФ (240–290 нм) губительного для живого [1].
Лес имеет огромное санитарно-гигиеническое и целебное значение. В воздухе природных лесов присутствует более 300 наименований различных химических соединений. Наибольшей окисляющей способностью обладают хвойные – сосна, ель, можжевельник, а также некоторые сорта лип, берёз. Лес активно поглощает аэрозольные промышленные загрязнения, в частности осаждает в кронах пыль, с последующим переводом её в почву вместе с осадками, поддерживает постоянство состава воздуха [3]. Лес непосредственно участвует в круговороте воды в природе и таким образом поддерживает водный баланс. Лес способствует накоплению снега, задерживает почвенные, талые и дождевые воды, улучшая этим гидрологический режим водоёмов, в том числе подземных. Замедляя таяние снега весной, леса ослабляют интенсивность нередко разрушительных весенних паводков, поддерживают полноводность рек, что важно для гидроэнергетики [1].
Можно выделить следующие основные направления использования леса в хозяйственных целях: источник пищи (орехи, грибы, ягоды и другие дикоросы, а также дичь, мёд, чистая вода); источник энергии (дрова, а сейчас и сырьё для производства биотоплива); источник сырья и строительных материалов (древесина, смола, дёготь, кора и т. д.) для лесной промышленности, в том числе для деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной и лесохимической промышленности; благоприятная среда для развития пчеловодства; рекреационный ресурс для восстановления здоровья населения и развития туризма; место естественного произрастания лекарственных растений для их сбора и использования в фармакогнозии и фармации; леса являются средой обитания животных, в т.ч. и редких видов.
Таким образом, лесные угодья являются не только «поставщиком» чистого воздуха, но и промышленно-экономическим ресурсом, оздоровительной базой и т.д.
Общая площадь лесов в мире составляет 4,06 млрд. гектаров (га), или 31 процент от общей площади суши. Наибольшая часть лесов (45 процентов) находится в тропическом поясе, далее следуют бореальный, умеренный и субтропический пояса. Более половины (54 процента) лесов мира приходится всего на пять стран: Российскую Федерацию, Бразилию, Канаду, Соединенные Штаты Америки и Китай [2]. Пожароопасные ситуации в этих странах возникают в зависимости от множества причин, которые, зачастую, неконтролируемы. Так, с июня 2021 года были охвачены таёжные леса в Сибири и на Дальнем Востоке. Последовали за рекордной жарой 2021 года и засухой. К 16 августа 2021 года выгорело более 17 млн гектаров – это больше чем все другие пожары в мире вместе взятые, как минимум со времён появления первых спутниковых наблюдений за Землёй. Впервые в истории человечества дым от лесных пожаров достиг Северного полюса.
Безусловно, существует и ряд других проблем обезлесивания, кроме пожаров. Статистика Рослесхоза демонстрирует лишь 0,5% незаконных вырубок. Но есть экспертные оценки, которые показывают, что примерно 20-30% древесины у нас имеет неясное происхождение. Если от вырубок в казну государства поступает доход, и часть средств идёт на восстановление лесных угодий, то пожары приносят только убыток. Опасность лесных пожаров, заключается в невозможности его контроля, в быстром стихийном распространении. В следствии флора и фауна нуждается в длительном восстановление.
Рис. 1. Основные причины гибели лесов от пожаров в 2019-21 гг.
Существует большое количество факторов возникновения лесных пожаров (природные, антропогенные и техногенные, связанные с деятельностью человека), но, если профилактика и контроль техногенных факторов даёт ощутимые результаты, то антропогенные и природные факторы контролировать достаточно сложно. В данном исследовании важна статистика, т.к. указания причин возникновения пожаров очевидна. (см. рис.1)
Современные методы пожарного надзора и мониторинга, а также действующей системы авиалесоохраны в рамках деятельности Министерства по чрезвычайным ситуациям позволяют сдерживать обезлесивание Сибири и Дальнего Востока. Однако, существуют ряд факторов, которые не способствуют быстрому реагированию на возникающий очаг возгорания и эффективно распределять силы для его ликвидации. Космическому слежению мешает облачность и высокие аномальные температуры на земной поверхности, дроны имеют малый радиус действия, авиа наблюдение весьма дорогостояще и т.д.
В рамках данной работы предлагается принципиальная схема работы и общего устройства датчика пожарной сигнализации для лесов. (см. рис. 2)
Рис. 2. Принципиальная схема лесоохраной пожарной сигнализации
Важно отметить, что автономное передающее спутниковый сигнал устройство снабжено тремя контрольными датчиками на задымление, превышение содержания углекислого газа в атмосфере (газовый состав) и резкое повышение температуры (тепловой индикатор). Это необходимо для того, чтобы игнорировать туманы (принимаемые за задымление) и сверхвысокие летние температуры (которые можно принять за возгорание), а также изменение газового состава атмосферы, которое может быть обусловлено сезонным или средневысотным (1000-3000 м над уровнем моря) снижением кислорода в атмосфере (на рис. 2 а,б,в). Срабатывание двух из трёх датчиков провоцирует спутниковый сигнал на пульт лесоохраны. Питание датчиков и микропроцессоров (на рис. 2), который выявляет два сигнала, протекает из тройного аккумулятора, который в свою очередь заряжается от солнечной батареи. После этого сигнал передаётся на передатчик космической связи. Сигнал поступает на пульт лесоохраны.
Чтобы снизить затраты на установку подобных устройств, следует их размещать в удалённых и пожароопасных районах сибирской и дальневосточной тайги, учитывать «розу ветров» региона, монтировать устройство не в низинах и не на вершинах, а на средних для местности высотах и т.д. Устройств координируется при помощи GPS-устройств, либо традиционными оптическими методами (геодезические «засечки», теодолитные «усы» и пр.) – высокая точность здесь не нужна. Авторы предлагают и условный топографический знак для нанесения пунктов ЛОПС на картматериал с учётом наличествующей системы УТП.
Итак, размещение подобных автономных систем пожарного оповещения не просто дублирует космическое наблюдения, но и является их частью, а также важным компонентом в ликвидации пожароопасных ситуаций в сибирском и дальневосточном регионах.
Литература:
- Влияние лесов на полноводность рек / Коллектив авторов. – Сайт Журнал профессионалов ЛПК «Леспром информ». – https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=2383.
- Глобальная оценка лесных ресурсов 2020 года. Основные выводы. / Коллектив авторов. – Сайт «Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций». – http://www.fao.org/3/ca8753ru/CA8753RU.pdf.
- Сенов, С.Н. Лесоведение и лесоводство. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 256 с.
