XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Взгляд из космоса на пал травы: опасность и ответственность

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Климов К.М. 1

---

1МБОУДО ДЮЦКО "Галактика" г.Калуги

Дюжова М.П. 1

---

1МБОУДО ДЮЦКО "Галактика" г.Калуги

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

1.1Цель - Показать опасность и нецелесообразность поджога травы на полях для природы и человека, изучить виды пожаров и меры борьбы с ними.

          1.2. Задачи:

Изучить виды природных пожаров, причины их возникновения и последствия.

Рассмотреть статистику по Калужской области за 2019 год.

Провести наблюдения на выезженном участке и участке, нетронутым огнем за ростом новой растительности.

Изучить меры по профилактике природных пожаров в Калужской области.

 1.3 Актуальность:

Работа имеет практическую направленность - в связи с засушливыми летними сезонами, огромным экологическим и экономическим ущербом в масштабах всей страны, эти вопросы должны обязательно обсуждаться на уроках как в начальной школе, так и в среднем звене. Материалы работы могут служить практическим пособием для проведения уроков по окружающему миру, ОБЖ и экологии.

        Наша страна занимает первое место в мире по площади лесов, степей и полей. Это огромное богатство нашей страны. Самое страшное для наших лесов - это пожары. Лесные пожары уничтожают огромные территории лесов. Все пожары в лесу происходят из-за какой-то внешней причины, но чаще всего по вине человека:

 -брошенная горящая спичка, окурок;
- охотник выстрелил, пыж начал тлеть и загорелся;
- люди разводили костёр в местах с сухой травой;
- весенний пал травы;

- хозяйственные работы в лесу;
- осколок стекла сфокусировал солнечные лучи как линза и зажёг сухую траву;
- от замыкания высоковольтной линии;
- от вспышки молнии.

Гипотеза: пал сухой травы нецелесообразен, так как не влияет на скорость роста растительности и несет за собой тяжкие последствия.

3

Основная часть
    В нашей стране ведётся учёт каждого пожара, выясняются причины пожаров, определяются меры борьбы с лесными пожарами. Наукой о лесных пожарах - она называется лесная пирология - собран большой научный материал, который помогает в борьбе с пожарами. Лесные пожары называются стихийными бедствиями, ведь горят не только леса, но и жилые дома, горят целые деревни, гибнут люди.

Стихийные бедствия – это различные явления природы, вызывающие внезапные нарушения нормальной жизнедеятельности населения, а также разрушения и уничтожение материальных ценностей. Они нередко оказывают отрицательное воздействие на окружающую природу.

К стихийным бедствиям обычно относятся землетрясения, наводнения, селевые потоки, оползни, снежные заносы, извержения вулканов, обвалы, засухи, ураганы, бури. К таким бедствиям в ряде случаев могут быть отнесены также пожары, особенно массовые лесные и торфяные.

Опасными бедствиями являются, кроме того, производственные аварии. Особую опасность представляют аварии на предприятиях нефтяной, газовой и химической промышленности.

По разному можно встретить стихийные бедствия, пожары, аварии. Растерянно и обречено, как веками встречали люди различные бедствия, или спокойно, с несгибаемой верой в собственные силы, с надеждой на их укрощение. Но уверенно принять вызов бедствий могут только те, кто, зная, как действовать в той или иной обстановке, примет единственно правильное решение: спасет себя, окажет помощь другим, предотвратит, насколько сможет, разрушающее действие стихийных сил.

1. Виды лесных пожаров

Лесной пожар – это стихийное, неуправляемое распространение огня по лесным площадям. Причины возникновения пожаров в лесу принято делить на естественные и антропогенные. Наиболее распространенными естественными причинами больших лесных пожаров на Земле обычно являются молнии. Размеры пожаров делают возможным их визуальное наблюдение даже из космоса.

В молодых лесах, в которых много зелени, вероятность загорания от молнии существенно ниже, чем в лесах возрастных, где много сухих и больных деревьев. Таким образом, в природе ещё задолго до человека существовало своеобразное равновесие. Экологическая роль лесных пожаров заключалась в естественном обновлении лесов.

На сегодняшний день доля естественных пожаров (от молний) составляет около 7%-8%, то есть возникновение большей части лесных пожаров связано с деятельностью человека. Таким образом, существует острая необходимость работы противопожарных служб, контроля за соблюдением пожарной техники безопасности.

Иногда пожары специально вызывают искусственно. Такие пожары принято называть управляемыми. Целью управляемых пожаров является: уничтожение пожароопасных горючих материалов, удаление отходов лесозаготовок, подготовка участков для посадки саженцев, борьба с насекомыми и болезнями леса и т.д., а также намеренный поджог леса с целью последующей его вырубки (к примеру, в приграничных с Китаем областях Дальневосточного региона России).

4

В зависимости от того, где распространяется огонь, пожары делятся на низовые, верховые и подземные:

При низовом пожаре сгорает лесная подстилка, лишайники, мхи, травы, опавшие на землю ветки и т.п. Скорость движения пожара по ветру 0,25–5 км/ч. Высота пламени до 2,5 м. Температура горения около 700 °C (иногда выше).

Низовые пожары бывают беглые и устойчивые:

• При беглом низовом пожаре сгорает верхняя часть напочвенного покрова, подрост и подлесок. Такой пожар распространяется с большой скоростью, обходя места с повышенной влажностью, поэтому часть площади остается незатронутой огнем. Беглые пожары в основном происходят весной, когда просыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов.

• Устойчивые низовые пожары распространяются медленно, при этом полностью выгорает живой и мертвый напочвенный покров, сильно обгорают корни и кора деревьев, полностью сгорают подрост и подлесок. Устойчивые пожары возникают преимущественно с середины лета.

Верховой лесной пожар охватывает листья, хвою, ветви, и всю крону, может охватить (в случае повального пожара) травяно-моховой покров почвы и подрост. Скорость распространения от 5–30 км/ч. Температура от 900°C до 1200°C. Развиваются они обычно при засушливой ветреной погоде из низового пожара в насаждениях с низкоопущенными кронами, в разновозрастных насаждениях, а также при обильном хвойном подросте. Верховой пожар – это обычно завершающаяся стадия пожара. Область распространения яйцевидно-вытянутая.

Верховые пожары, как и низовые, могут быть беглыми (ураганными) и устойчивыми (повальными):

• Ураганный пожар распространяется со скоростью от 7 до 30 км/ч. Возникают при сильном ветре. Опасны высокой скоростью распространения.

• При повальном верховом пожаре огонь движется сплошной стеной от надпочвенного покрова до крон деревьев со скоростью до 8 км/ч. При повальном пожаре лес выгорает полностью.

При верховых пожарах образуется большая масса искр из горящих ветвей и хвои, летящих перед фронтом огня и создающих низовые пожары за несколько десятков, а в случае ураганного пожара иногда за несколько сотен метров от основного очага. Такой вид наблюдается сейчас в России. Подземные (почвенные) пожары в лесу чаще всего связаны с возгоранием, торфа, которое становится возможным в результате осушения болот. Распространяются со скоростью до 1 км в сутки. Могут быть малозаметны и распространяться на глубину до нескольких метров, вследствие чего представляют дополнительную опасность и крайне плохо поддаются тушению (Торф может гореть без доступа воздуха и даже под водой). Для тушения таких пожаров необходима предварительная разведка.

Подземные пожары, пожары в подземных выработках шахт (рудников) и в массиве полезного ископаемого. Подземные пожары возникают как от внешних тепловых импульсов (экзогенные) — от неосторожного обращения с огнем, неисправности электрооборудования, трения механизмов и т.п., так и в результате самовозгорания угля, углистых пород и сульфидных руд (эндогенные). Особо опасными подземными пожарами становятся при наличии в шахте метана, взрывчатой угольной или сульфидной пыли.

5

Профилактика подземных пожаров и предупреждение их последствий заключается в том, что наряду с общими пожарно-профилактическими мероприятиями (использование негорючих материалов для крепления горных выработок, трудновоспламеняемых конвейерных лент и электрических кабелей в негорючих оболочках, устройство разветвленной сети пожарного водопровода и др.), предусматривается применение специальных схем вскрытия и подготовки месторождений. Они позволяют локализовать участок в случае пожара и отвести пожарные газы в общешахтную исходящую струю воздуха, минуя остальные участки, на которых находятся люди.

2. Классификация лесных пожаров по силе

В зависимости от характера возгорания и состава леса лесные пожары подразделяются на низовые, верховые и почвенные. По скорости распространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространения:

– слабого низового пожара не превышает 1 м/мин (высота слабого низового пожара до 0,5 м);

– среднего от 1 м/мин до 3 м/мин (Высота среднего – до 1,5 м);

– сильного свыше 3 м/мин. (Высота сильного – свыше 1,5 м);

Верховой пожар, скорость распространения:

– слабый до 3 м/мин;

– средний до 100 м/мин;

– сильный свыше 100 м/мин.

Сила почвенного пожара определяется по глубине выгорания:

– слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см;

– средним – 25–50 см;

– сильным – более 50 см.

Оценка по площади:

– загорание – огнём охвачено 0,1–2 гектара;

– малый 2–20 га;

– средний 20–200 га;

– крупный 200–2.000 га;

– катастрофический более 2000 га.

Средняя продолжительность лесных крупных пожаров 10–15 суток при выгорающей площади – 450–500 гектаров.

3. Статистические данные по Калужской области за 2019 год

В 2018 году лесные пожары возникали в основном по двум причинам. Первая — это засушливый период летом, который привел к высыханию растительности. Из-за этого лесной пожар мог возникнуть от самого небольшого источника огня, а также легко перерасти в разрушительный верховой пожар, который охватывает деревья целиком и движется со скоростью до 30 км/ч. Вторая причина — недостаточная работа государственной лесной охраны, фактическая бесхозность и беспризорность больших участков леса.

Отдельно проанализирована работа ДПО по выездам на проведение отжигов и сельскохозяйственных палов. Так, в пожароопасный период 2019 года

6

зарегистрировано 2376 выездов подразделений различных видов пожарной охраны на пал травы. Подразделениями добровольной пожарной охраны осуществлено 139 выездов, что составляет 6 % от общего количества.

Площадь пала составила 261,04 га, что составляет 9,1 % от общей площади.

Основная доля выездов на пал травы приходится в Жуковский район

(37), г. Калугу (23), Боровский (23) и Перемышльский (12) районы. (таблица 1, приложения 1).

4. Причины возникновения лесных пожаров

Основными причинами возникновения лесных пожаров является деятельность человека, грозовые разряды, самовозгорания торфяной крошки и сельскохозяйственные палы в условиях жаркой погоды или в так называемый пожароопасный сезон (период с момента таяния снегового покрова в лесу до появления полного зеленого покрова или наступления устойчивой дождливой осенней погоды).

Естественные пожары (вызванные молниями), отличаются от антропогенных (вызванных людьми) пожаров. Так, молнии, как правило, попадают в деревья на возвышенностях, и огонь, спускаясь по склону, продвигается медленно. При этом теряется сила пламени, и огонь редко распространяется на большие площади. Антропогенные же пожары чаще начинаются в низинах и распадках, что определяет более быстрое и опасное развитие.

В зависимости от характера возгорания и состава леса лесные пожары подразделяются на низовые, при которых выгорает только лесная подстилка, мхи и лишайники, а деревья, в основном, остаются нетронутыми; верховые, при которых сгорает весь лес, и почвенные (подземные). В сухую погоду низовой пожар легко переходит в верховой, а верховой, в свою очередь, может распространиться на огромную площадь.

По интенсивности лесные пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и силы ветра.

По скорости распространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространения слабого низового пожара не превышает 1 м/мин, сильного – свыше 3 м/мин. Слабый верховой пожар имеет скорость до 3 м/мин, средний – до 100 м/мин, а сильный – свыше 100 м/мин.

Высота слабого низового пожара до 0,5 м, среднего – 1,5 м, сильного – свыше 1,5 м. Слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см, средним – 25-50 см, сильным – более 50 см.

Существующие методики оценки лесопожарной обстановки позволяют определить площадь и периметр зоны возможных пожаров в регионе (области, районе). Исходными данными являются значение лесопожарного коэффициента и время развития пожара. Значение лесопожарного коэффициента зависит от природных и погодных условий региона и времени года. Время развития пожаров определяется временем прибытия сил и средств ликвидации пожара в лесопожарную зону.

7

5. Дистанционное зондирование Земли.

Технологии дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса представляют собой незаменимый инструмент изучения и постоянного мониторинга нашей планеты, помогающий эффективно использовать и управлять ее ресурсами. Современное развитие технологий ДЗЗ расширяет сферу их применения, охватывая все стороны нашей жизни, работу, бизнес, дом и семью. В ситуациях, когда пожары возникают в труднодоступных местах, взгляд из космоса оказывает важную помощь человечеству.

Данные спутниковых наблюдений весьма важны при оценке распространения лесных пожаров, выявления их очагов, анализе развития дымов от пожаров, гарей, выявлении опасности возникновения пожаров.
Возможность ликвидации пожара на малой площади, особенно в условиях высокой пожарной опасности, определяется оперативностью обнаружения. Таким образом, наиболее подходящими требованиям оперативного мониторинга лесных и торфяных пожаров соответствуют спутники с высоким радиометрическим разрешением и высокой периодичностью съемки (серии NOAA и EOS). Для мониторинга последствий пожаров необходимо использовать спутники с высоким пространственным разрешением.

Задачи мониторинга пожаров и их последствий:

детектирование пожаров, определение мест загорания;

мониторинг и контроль развития пожаров;

оценка пожарной опасности в пределах сезона;

прогнозирование рисков возникновения пожаров в долгосрочной перспективе;

оценка последствий пожаров. Совмещение снимков до и после пожаров дает возможность выявить гари, определить их площади на текущее время и оценить нанесенный ущерб.

Методы детектирования пожаров базируются на анализе температур яркости в отдельных спектральных каналах.
Ключевым признаком поискового явления есть локальное повышение температуры в месте возгорания.
Обнаружение очагов пожаров визуальным способом позволяет быстрее и точнее определить пороги обнаружения тепловых аномалий. В общем случае данные пороги будут разными. Это связано, прежде всего, с площадью и температурой горения, временем года и суток, и с географическими координатами места пожара.
Присутствие очага горения в видимом спектре определяется по наличию основного дешифровочного признака лесных пожаров - дымовому шлейфу.
По форме на снимке очаг напоминает конус светло-серого цвета. Следует помнить, что перистая и слоистая облачность по своей структуре и яркости могут напоминать

8

дымовые шлейфы лесных пожаров. Поэтому те части снимков видимого спектра,

где предварительно обнаружен лесной пожар, просматриваются в инфракрасном диапазоне спектра. В этом случае шлейфы дыма от лесных пожаров практически не просматриваются. В основе всех методов лежат следующие принципы:

Анализа распределения сигнала в пределах определенных спектральных каналов аппаратуры наблюдения;

Пороговое правило отнесения участка изображения (или пиксела) к соответствующему классу;

Статистический анализ распределения спектральных характеристик отдельных участков изображения (или пикселов);

Анализ достоверности отнесения зарегистрированного сигнала к соответствующему классу.

В своей работе я обратился к открытому проекту «Карта пожаров», который расположен в открытом доступе Интернет-ресурса по адресу http://www.scanex.ru/. Проект предназначен для обнаружения и распознавания возможных очагов пожаров и пожароопасных ситуаций на территории России.
Сервис позволяет:
·         Просматривать отдельные «горячие точки» пожаров и их группы, детектированные по оперативным космическим снимкам Terra/Aqua MODIS и NPP ;
·         Отображать космические снимки Terra/Aqua MODIS, полученные со станций приема СКАНЭКС и открытых источников NASA;
·         Визуализировать статистику пожаров по регионам России, обновляющуюся каждые сутки.

Для сравнения в приложении 5 размещено два скрина карты пожаров за 04.04.2019 г. и 10.11.2019 г., на которых видна разница по количеству возгораний на территории Калужской области. Таким образом, посредством данного сервиса можно вести пожароопасную статистику и регулярные наблюдения.

Практическая часть

Анкетирование среди учащихся 5-8 классов

В рамках исследования мною было проведено групповое исследование путем анкетирования аудитории в возрастной категории с 11 до 14 лет ( с 5 по 8 классы). Анкета разработана и составлена мною представлена в приложении 2. Результаты анкетирования обработаны и представлены в виде диаграммы, приложение 2, рис.1. Из диаграммы видно, что 100% учащихся назвали причиной пожара человека.

На второй вопрос мнения разделились, 68% ответили чтобы быстрее взошла молодая трава, а 32% чтобы не было пожаров на сенокосах.

На третий - единогласно все против поджогов травы.

На четвертый вопрос думают (70%), что трава после пожара растет быстрее, 30% - медленнее.

9

На пятый- все 100% учащихся предложили свои способы защиты от природных пожаров. Основной защитой от пожара учащиеся назвали не поджигать траву, проводить беседы со школьниками, с населением.

2. Наблюдения за ростом травы на опытных площадках

Исходя из выдвинутой гипотезы, как будет расти трава быстрее или медленнее

на выгоревших участках, мы провели следующее исследование.

Мы выбрали 2 опытные площадки, расположенные на пустыре в районе Правобережья. 03.04.2020 года на этом месте здесь было зафиксировано пирогенное горение сухой травы. Лиц, совершивших поджог травы, установить не удалось. По данному факту был осуществлен выезд пожарной охраны, с помощью которой удалось локализовать и потушить горящую сухую траву. Оба участка расположены рядом, на одном уровне, на открытом месте, источников воды нет, деревьев, дающих тень – нет. Участку с выгоревшей травой присвоен №1, участку, не пострадавшему от пожара №2. Участки условно огорожены по периметру 3м на 3 м оба. Наблюдение велось в течении месяца, с 10.04.2020 до 10.05.2020 года. Замеры производились через три дня. За это время я измерял высоту травы и заносил данные в сравнительную таблицу.

(Приложение 3). Подводя итоги наблюдений, сделал вывод, что на участке, где не было пожара трава растет быстрее.

3. Профилактика

Мероприятия по предупреждению распространения лесных пожаров предусматривают осуществление ряда лесоводческих мероприятий (санитарные рубки, очистка мест рубок леса и др.), а также проведение специальных мероприятий по созданию системы противопожарных барьеров в лесу и строительству различных противопожарных объектов.

Чтобы уменьшить опасность возгорания леса надо очистить его от сухости и валежника, устранить подлесок, проложить 2 3 минерализованных полосы с расстоянием между ними 50 60 м, а надпочвенный покров между ними периодически выжигать.

В целях предупреждения пожаров в пожароопасный период в лесу запрещается:

– пользоваться открытым огнем (бросать горящие спички, окурки и вытряхивать из курительных трубок горячую золу);

– употреблять при охоте пыжи из легковоспламеняющихся или тлеющих материалов;

– оставлять (кроме специально отведенных мест) промасленный или пропитанный бензином, керосином и иными горючими веществами обтирочный материал;

– заправлять горючим топливные баки работающих двигателей внутреннего сгорания, использовать машины с неисправной системой питания двигателя горючим, а также курить или пользоваться открытым огнем вблизи машин, заправляемых горючим;

– оставлять на освещенной солнцем лесной поляне бутылки или осколки стекла, так как, фокусируя лучи, они способны сработать как зажигательные линзы;

– выжигать траву под деревьями, на лесных полянах, прогалинах и лугах, а также стерню на полях, расположенных в лесу;

10

– разводить костры в хвойных молодняках, на торфяниках, лесосеках с порубочными остатками и заготовленной древесиной, в местах с подсохшей травой, под кронами деревьев.

Заключение

  Основным виновником лесных пожаров является человек - его небрежность при использовании в лесу огня во время работы и отдыха. Большинство пожаров возникает в местах пикников, сбора грибов и ягод, во время охоты, от брошенной горящей спички, непотушенной сигареты. Часто можно видеть, насколько завален лес бутылками и осколками стекла. В солнечную погоду эти осколки собирают солнечные лучи как зажигательные линзы. Не полностью потушенный костер в лесу служит причиной последующих больших бедствий.

Постоянная агитационная и просветительская работа на данную тему необходима на постоянной основе среди различных возрастных категорий населения как нашего региона, так и страны в целом.

В рамках работы поставленные задачи выполнены, выдвинутая гипотеза подтверждена, а значит цель - достигнута.

11

Приложение 1

Фототаблица

Фото 1.Пожар на поле.

Фото 2. Редкая поросль на вызженном участке

Фото 3. Поросль через 11 дней после пожара.

Фото 4. Поросль через 11 дней на участке, не пострадавшем от пожара.

12

Приложение 2

Выезды на пожары пала травы за 12 месяцев 2019 года

13

Приложение 3

Анкетирование среди учащихся 5-8 классов

Вопросы:

Назовите причины природных пожаров.

Как вы считаете, зачем люди весной жгут траву?

Вы за или против поджогов травы?

Как вы думаете – быстрее или медленнее растет трава на выгоревших участках?

Какие меры противопожарной профилактики, на ваш взгляд, более действенны?

Рис.1

14

Приложение 4

15

Приложение 5

Рис.1 карта пожаров от 04.04.2019

Рис.1 карта пожаров от 10.11.2019

16

Список используемой литературы и источников

1.Черников В.А., Голубев А.В. и др.; под ред. В.А. Черникова , А.И. Черкеса Агроэкология / – М.: Колос, 2000. – 536 с.

2.Ярошенко А.Ю. Неконтролируемый пал травы – причина пожара; Газета «Земля» №6, 8/2017г.

3.С.В.Залесов. Лесная пирология / Минобрнауки России, ФГБОУ ВПО "Уральский гос. лесотехнический ун-т". - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Екатеринбург : Уральский гос. лесотехнический ун-т, 2013.

4.http://www.wood.ru›smi.reg60.ru/.../nekontroliruemyy_pal_travy_-_prichina_pozhara.html

5.https://econet.ru/articles/68147-vesennie-paly-travy-traditsiya-veduschaya-k-tragedii

6.Анализ работы и действий добровольной пожарной охраны Калужской области по тушению пожаров за 12 месяцев 2018 года.

7.http://www.scanex.ru/