Математичні моделі для оцінки екологічних наслідків впливу пірогенного фактору на лісові екосистеми
Анотація
Актуальність. Розробка простих аналітичних математичних моделей горіння великих лісових масивів край необхідних для оцінки екологічних наслідків впливу пірогенного фактору.
Мета. Розробити математичні моделі, що описують поширення великомасштабних лісових пожеж, спрямованих на оцінку екологічних наслідків впливу пірогенного фактору.
Методи. Математичне моделювання.
Результати. Надано результати аналізу основних параметрів горіння лісових масивів: площа, пройдена вогнем, тривалість пожежі, час вигорання, питома маса горючих матеріалів, енергія та потужність горіння, питома теплотворна здатність, інтенсивність горіння, швидкість переміщення фронту горіння, приплив горючих матеріалів тощо. Створено прості аналітичні математичні моделі протікання процесу горіння великих лісових масивів, а саме: модель з постійною швидкістю зростання площі пожежі, двовимірна модель, модель з секторним рухом фронту горіння, модель з лінійним зростанням у часі довжини фронту горіння, модель з квадратичним зростанням у часі швидкості зміни площі пожежі та узагальнена модель. Запропонована нова класифікація інтенсивності пожеж, що містить 1–7 балів від наднизької до екстремальної інтенсивності. Оцінено максимальну площу, охоплену пожежею, (10–100 тис. км2), енергію горіння (1–10 ЕДж) та потужність горіння (0.1–1 ПВт).
Висновки. Розроблено прості аналітичні математичні моделі протікання процесу горіння великих лісових масивів, необхідні для кількісної оцінки екологічних наслідків пожеж.
Завантаження
Посилання
Randerson J.T., Chen Y., van der Werf G.R., Rogers B.M., & Morton D.C. (2012). Global burned area and biomass burning emissions from small fires. J. Geophys. Res., 117(G4). id:G04012. https://doi.org/10.1029/2012JG002128
Khodakov V.E., & Zharikova M.V. (2011). Forest fires: research methods. Kherson: Grin D. S. (in Rus-sian).
Drysdale D. (2011). An Introduction to Fire Dynamics, (3rd ed.). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119975465
Buts Y.V. (2018). Systematization of processes of pyrogenic relaxation ecogeosystem in the conditions of technogenic load. Ecological safety, 1(25), 7–12. https://doi.org/10.30929/2073-5057.2018.1.7-12
Vacchiano G., Foderi C., Berretti R., Marchi E., & Motta R. (2018). Modeling anthropogenic and natural fireignitions in an inner-alpine valley. Natural Hazards and Earth System Sciences, 18(3), 935–948. https://doi.org/10.5194/nhess-18-935-2018
Krainiuk O.V., Buts Y.V., & Nekos А.N. (2019). Natural fire in the Rivne wildlife sanctuary and its anal-ysis. Proceedings Int. Sci. & Pract. Conf. VinSmartEco (pp. 25–26). Vinnytsia,
Buts Y., Asotskyi V., Kraynyuk 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. Geoe-cology, (28(3), 409–416. https://doi.org/10.15421/111938
Buts, Yu. V. (2021). Scientific and methodological bases of relaxation of ecogeosystems under the tech-nogenic loading of pyrogenic origin: Doctor’s thesis. Sumy: Sumy State University. Retrieved from https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/76266 (In Ukrainian)
Adámek M., Jankovská Z., Hadincová V., Kula E., & Wild J. (2018). Drivers of forest fire occurrence in the cultural landscape of Central Europe. Landscape Ecology, 33(11), 2031–2045. https://doi.org/10.1007/s10980-018-0712-2
Hebert-Dufresne L., Pellegrini A.F.A., Bhat U., & Redner S. (2018). Edge fires drive the shape and sta-bility of tropical forests. Ecology letters, (6), 794–803. https://doi.org/10.1111/ele.12942
Rodríguez Trejo D.A., Martínez Muñoz P., & Martínez Lara P.J. (2019). Fire effects on the trees of a tropical pine forest and a tropical dry forest at Villaflores, Chiapas, Mexico. Ciência Florestal, 29(3),1033–1047. https://doi.org/10.5902/1980509833952
Zhang G., Wang M., & Liu K. (2019). Forest Fire Susceptibility Modeling Using a Convolutional Neural Network for Yunnan Province of China. International Journal of Disaster Risk Science, 10(3), 386–403. https://doi.org/10.1007/s13753-019-00233-1
McLauchlan K.K., Higuera P.E., Miesel J., Rogers B.M., Schweitzer J., Shuman J.K., Tepley A.J., Var-ner J.M., Veblen T.T., Adalsteinsson S.A., Balch J.K., Baker P., Batllori E., Bigio E., Brando P., Cattau M., Chipman M.L., Coen J., Crandall R., Daniels L., Enright N., Gross W.S., Harvey B.J., Hat-ten J.A., Hermann S., Hewitt R.E., Kobziar L.N., Landesmann J.B., Loranty M. M., Maezumi S.Y., Mearns L., Moritz M., Myers J.A., Pausas J.G., Pellegrini A.F.A., Platt W.J., Roozeboom J., Safford H., Santos F., Scheller R.M., Sherriff R.L., Smith K.G., Smith M.D., & Watts A.C. (2020). Fire as a funda-mental ecological process: Research advances and frontiers. Journal of Ecology, 108(5), 2047–2069. https://doi.org/10.1111/1365-2745.13403
Kelly A.J., Hodges K.E. (2020). Post-fire salvage logging reduces snowshoe hare and red squirrel den-sities in early seral stages. Forest Ecology and Management, 473, id: 118272. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118272
Coogan S.C., Daniels L.D., Boychuk D., Burton P.J., Flannigan M.D., Gauthier S., Kafka V., Park J.S., Wotton B.M. (2021). Fifty years of wildland fire science in Canada. Canadian Journal of Forest Re-search, 51(2), 283–302. https://doi.org/10.1139/cjfr-2020-0314
Turner M.G., Braziunas K.H., Hansen W.D., Hoecker T.J., Rammer W., Ratajczak Z., Westerling A.L., &Seidl R. (2022). The magnitude, direction, and tempo of forest change in Greater Yellowstone in a warmer world with more fire. Ecological Monographs, 92(1), id: e01485. https://doi.org/10.1002/ecm.1485
Holuša J., Koreň M., Berčák R., Resnerová K., Trombik J., Vaněk J., Szczygieł R., & Chromek I. (2021). A simple model indicates that there are sufficient water supply points for fighting forest fires in the Czech Republic. International journal of wildland fire, 30(6), 428–439. https://doi.org/10.1071/WF20103
Wilson N., Bradstock R., & Bedward M. (2021). Detecting the effects of logging and wildfire on forest fuel structure using terrestrial laser scanning (TLS). Forest Ecology and Management, 488. id: 119037. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119037
Chernogor, L. F., Nekos, A. N., Titenko, G. V., & Chornohor, L. L. (2021). Ecological consequences from forest burning in the Northern hemi-sphere in 2020: Results of modeling and quantitative calcula-tions. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series «Еcоlogy», (25), 42-54. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2022-26-04 (in Ukrainian)
Chernogor, L. F., Nekos, A. N., Titenko, G. V., & Chornohor, L. L. (2022). Simulation of large-scale forest fire parameters. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series «Еcоlogy», (26), 43-54. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2022-26-04 (in Ukrainian)
Marshall V. C. (1987). Major Chemical Hazards. Chichester, U.K.: Ellis Horwood.
Авторське право (c) 2022 Чорногор Л. Ф., Некос А. Н., Тітенко Г. В., Чорногор Л. Л
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
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).
