Пірогенний вплив на хвойні деревостани в умовах техногенно-екологічного навантаження
Анотація
Мета. Розробка моделі впливу температури на стовбур дерева у залежності від тривалості впливу, відстані від кромки пожежі, від висоти пожежі.
Методи. Математичне моделювання.
Результати. Аналітичне дослідження теплопровідності зведено до вивчення просторово-часової зміни основної фізичної величини – температури. Вплив теплового випромінювання на деревостан відбувається при пожежах при висоті вогню 2–3 метри. У цьому випадку максимальний тепловий потік спрямований по горизонталі до деревостану і вражає крони хвойного підросту, спалюючи хвою, або перегріваючи хвою і бруньки, що призводить до загибелі молодих дерев. Дерева старшого віку отримують тільки опіки, що не призводить до їх загибелі, але знижується сортність деревини. У залежності від виду пожежі та її інтенсивності конвекційний тепловий потік відрізняється як за температурою, так і за тривалістю впливу на крону. Залежно від цих параметрів відбувається або опік усієї крони (бруньок, хвої), що призводить до загибелі дерева, або крона буде пошкоджена частково і залишиться життєздатною. Побудовано модель залежності температури на поверхні стовбура дерева від висоти пожежі і часу впливу пірогенного фактору. Встановлено, що навіть при низових пожежах щільність теплового потоку ближче 2 м від полум'я перевищує 12 кВт/м2, такий рівень випромінювання заподіює опік моментально.
Висновки. Розроблено модель для прогнозу теплового випромінювання від вогню, що діє на стовбури дерев на різній відстані від кромки пожежі. Отримані результати дають можливість спрогнозувати післяпожежний стан деревостанів. Пошкодження стовбурів деревостанів і їх загибель при пожежах залежить також від товщини кори і часу впливу високих температур, а також від діаметра стовбура.
Завантаження
Посилання
Asotskyi, V., Buts, Y., Kraynyuk, O. & Ponomarenko, R. (2018). Post-pyrogenic changes in the properties of grey forest podzolic soils of ecogeosystems of pine forests under conditions of anthropogenic loading. Journ. Geol. Geograph. Geoecology, 27(2), 175-183. https://doi.org/10.15421//111843
Laurance, W. F., Delamonica, P., Laurance S. G., Vasconcelos, H. & Lovejoy, T. E. (2000). Rainforest fragmentation kills big trees. Nature, 404(6780), 836 . https://doi.org/10.1038/35009032
Mesquita, R. C. G., Delamonica, P. & Laurance, W. F. (1999). Effect of surrounding vegetation on edge- related tree mortality in Amazonian forest fragments Biological Conservation, 91 (2-3), 129-134. https://doi.org/10.1016/S0006-3207(99)00086-5
Yankovich, E. P., Baranovskiy, N. V. & Yankovich, K. S. (2014). ArcGIS for assessment and display of the probability of forest fire danger. Proceedings of the 9th International Forum on Strategic Technology, IFOST, 6991108, 222-225.
Baranovsky, N. V. & Andreeva, K. (2015). Mathematical modeling of heat exposure from the front of a forest fire to a coniferous tree trunk Cloud of Science, 2(4), 591-598 (in Russian).
Buts, Yu. V. (2018). Features of geochemical migration of chemical elements after technogenic loading of pyrogenic nature Journal of Engineering Sciences, 5(2), H1-H4.
Buts, Y., Asotskyi, V., Krainiuk, O. & Ponomarenko, R. (2019). Dynamics of migration capacity of some trace metals in soils in the Kharkiv region under the pyrogenic factor. Journ. Geol. Geograph. Geoecology, 28(3), 409-416. https://doi.org/10.15421/111938
Buts, Y., Asotskyi, V., Kraynyuk, O. & Ponomarenko, R. (2018). Influence of technogenic loading of pyrogenic origin on the geochemical migration of heavy metals. Journ. Geol. Geograph. Geoecology, 27(1), 43-50. https://doi.org/10.15421/111829
Buts, Y. & Kraynyuk, O. (2018). Dynamics of geochemical migration ability of chemical elements under the influence of technogenic loading of pyrogenic origin. Open Information and Computer Integrated Technologies: Scientific Bulletin of the National Aerospace University, 80, 223-234 (in Russian).
Furyaev, V. V. & Furyaev, E. A. (2008). Piroecological properties of pine oriental in medium Siberia Coniferous boreal zone, 25(1–2), 103-108 (in Russian).
Michaletz S. T. & Johnson, E. A. (2008). A biophysical process model of tree mortality in surface fires Canadian Journal of Forest Research, 38(7), 2013-2029. https://doi.org/10.1139/X08-024
Michaletz, S. T., Johnson, E. A. & Tyree, M. T. (2012). Moving beyond the cambium necrosis hypothesis of post-fire tree mortality: cavitation and deformation of xylem in forest fires. New Phytologist, 194 (1), 254–263. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2011.04021.x
Dickinson, M. B. & Johnson, E. A. (2004). Temperature-dependent rate models of vascular cambium cell mortality. Canadian Journal of Forest Research, 34(3), 546–559. https://doi.org/10.1139/x03-223
Sutherland, E. K. & Smith, K. T. (2000). Resistance is not futile: the response of hardwoods to fire-caused wounding. Proceedings of the workshop on fire, people, and the central hardwood landscape. Gen. Tech. Rep. NE-274.
Buts, Y. (2018). Systematization of processes of pyrogenic relaxation of ecogeosystems in conditions of technogenic loading. Ecological safety, (1(25)), 7-12. https://doi.org/10.30929/2073-5057.2018.1.7-12
(in Ukraine).
Brose, P. H. & Van Lear, D. H. (2004). Survival of hardwood regeneration during prescribed fires: the importance of root development and root collar location. Upland oak ecology symposium: history, current conditions, and sustainability. Gen. Tech. Rep. SRS-73. Asheville, 123-127.
Green, S. R., Arthur, M. A. & Blankenship, B. A. (2010). Oak and red maple seedling survival and growth following periodic prescribed fire on xeric ridgetops on the Cumberland Plateau. Forest Ecology and Management, 259 (12), 2256-2266. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecology-and-management/vol/259/issue/12
Lyikov, A. V. (1980). Heat conduction theory, Мoskow: Energiya (in Russian).
Valendik, E. N. & Kosov, I. V. (2008). Impact of thermal radiation of a forest fire on the environment Siberian Journal of Ecology, (4), 517-523 (in Russian).
Cohen, J. D. (2004). Relating Flame radiation to home ignition using modeling and experimental crown fires Canadian Journal of Forest Research, 34 (8), 1616-1626. https://doi.org/10.1139/x04-049
Van Wagner, C. E. (1968). Fire behaviour mechanisms in a Red Pine Plantation:field and laboratory evidence, Forestry branch departmental publication Queen’s printer and controller of stationary, 1229, 30.
Buts, Yu. (2020). Scientific and methodological bases of relaxation of ecosystems under technogenic loading of pyrogenic origin. (Master’s thesis). Sumy: Sumy State University. Retrieved from http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/76266 (in Ukraine).
Kuznetsov, G. V., & Baranovskiy, N. V. (2014). Mathematical simulation of heat transfer at coniferous tree ignition by cloud-to-ground lightning discharge. In EPJ Web of Conferences (Vol. 76). [01028] EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/epjconf/20147601028
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
