Ученые Томского государственного университета и Института оптики атмосферы СО РАН работают над созданием технологии раннего обнаружения природных пожаров. Сейчас они проводят серию экспериментов в лабораториях и на специальных полигонах, в будущем планируется отработать технологию на реальных лесных возгораниях.
Ранее сообщалось, что ученые механико-математического факультета ТГУ, лаборатории прогнозирования состояния атмосферы и лаборатории распространения волн Института оптики атмосферы СО РАН исследуют атмосферную турбулентность и маркерные газы от пожара, которые могут помочь быстрее обнаруживать очаги возгорания. Также они изучают пожароопасные характеристики стройматериалов для уточнения строительных норм.
— Мы решаем задачи, связанные с применением оптических и газоаналитических методов для детектирования ранних и очень далеко находящихся возгораний. В настоящий момент мы проводим эксперименты на полигоне, в дальнейшем планируем работать с реальными возгораниями, уже есть договоренности с департаментом лесного хозяйства, — рассказал доцент механико-математического факультета ТГУ и руководитель проекта Денис Касымов.
Проект ТГУ «Комплексное теоретико-экспериментальное исследование характеристик природного пожара и конденсированных продуктов горения с целью их дистанционного обнаружения и прогноза распространения» стал одним из победителей грантового конкурса РНФ в 2024 году и реализуется в сотрудничестве с Институтом оптики атмосферы СО РАН.
Моделирование пожаров
Ученые проводят эксперименты в лабораториях и на полигоне (Базовом экспериментальном комплексе) Института оптики атмосферы СО РАН. Один из недавно прошедших экспериментов – моделирование перехода низового пожара в верховой.
— Мы смоделировали полог леса из макушек сосны, который предварительно заготавливали при рубках ухода. В общем, это модель соснового полога леса. А низовой пожар мы моделируем заранее подготовленными и высушенными растительными горючими материалами, — пояснил Денис Касымов.
В ходе эксперимента ученые фиксировали метеопараметры с помощью двух метеостанций, размещенных на разных высотах и регистрирующих изменения температуры, влажности, давления. Выделяющаяся в ходе пожара энергия формирует индуцированную атмосферную турбулентность. Также в ходе эксперимента измерялось поле температуры в пламени с помощью инфракрасной камеры научного класса.
— Еще одна важная составная часть эксперимента — исследование аэрозольных частиц, аэрозольных компонентов, выделяющихся при пожаре на разном удалении. У нас были установлены датчики аэрозоля, как стационарные, так и на БПЛА. С помощью БПЛА фиксировалось пространственное распределение концентрации конденсированных продуктов горения (частиц дыма) в воздухе, — рассказал исследователь.
Цель проекта
Главная цель ученых — найти физически обоснованный способ раннего обнаружения очага пожара, основанный на использовании характерных физических явлений, сопровождающих природный пожар.
В последние десятилетия в мире и в России растет число природных пожаров, связанных и с природными факторами, и с ростом антропогенной нагрузки. Согласно открытым данным, с весны по конец июня 2023 года в Сибири было зафиксировано более 2 тысяч пожаров. Только в Томской области они уничтожили 42,4 тысячи гектаров и дали от 5% до 20% общего объема выбросов парниковых газов в РФ.
По итогам проекта ученые получат новые данные о структуре пламени, особенностях горения и турбулентных характеристиках природных пожаров. Будет проведено сравнение влияния низового и верхового пожаров на формирование и характеристики индуцированной атмосферной турбулентности.
Полученные данные о переносе газообразных и конденсированных продуктов горения в атмосфере позволят оценить максимальные расстояния, на которых возможна регистрация роста концентрации продуктов горения в атмосфере, и перспективы применения этого способа обнаружения очагов природных пожаров, а также потенциально уточнить методики оценки поражающих факторов природных пожаров для населения.
Текст: РИА Томск. Фото: Павел Стефанский