Ученые механико-математического факультета ТГУ в ходе совместных исследований с Институтом оптики атмосферы СО РАН выявили характеристики атмосферы, которые помогут обнаруживать удалённые – загоризонтные – полевые пожары на раннем этапе. Эти параметры могут быть зафиксированы с помощью инфраструктуры, которая уже имеется на постах мониторинга – вышках сотовой связи, наземных станциях метеорологического наблюдения и других. На основе этих данных в ТГУ разработана система раннего выявления пожаров, которая позволит минимизировать силы и средства авиалесоохраны на поиск новых пожаров и борьбу с ними.
Известно, что пожары воздействуют на атмосферу путем интенсивного тепловыделения при горении, которое влияет на температуру, влажность воздуха, скорость ветра, параметры турбулентности, а также путем выброса продуктов горения. Газоанализ – достаточно сложный процесс, он требует дорогостоящего оборудования. Поэтому перед учеными стояла задача выявить те признаки пожара, которые четко указывают на возгорание, и при этом могут быть обнаружены с помощью доступных приборов.
В ходе полунатурных экспериментов ученые ММФ ТГУ и Института оптики атмосферы СО РАН обнаружили характерные признаки природного пожара, которые могут регистрироваться на значительном расстоянии. Речь идет о турбулизации свободной атмосферы непосредственно рядом с пламенем, а также о газообразных продуктах горения и аэрозолях.
– Внутри пламени формируются турбулентные вихри, в которых происходит основное горение летучих компонентов. Эти турбулентные структуры поднимаются за счет силы Архимеда, расширяются, а потом распадаются. Процесс сопровождается выделением энергии, которая приводит к турбулизации свободной атмосферы в окрестности пламени. И как оказалось в результате измерений, эта турбулизация регистрируется на значительном расстоянии от очага горения, – рассказывает Егор Лобода, доктор физ-мат наук, заведующий кафедрой физической и вычислительной механики ММФ ТГУ.
С учетом полученных данных ученые разработали систему раннего выявления пожаров, которая сейчас находится на стадии оформления патента. Система базируется на комплексном анализе характеристик атмосферы (газового и аэрозольного состава, метеопараметров, турбулентности и других) и использует существующую инженерную инфраструктуру. Такой подход к обнаружению пожаров лишен ряда недостатков, которыми обладают спутниковый мониторинг и другие имеющиеся системы обнаружения. Интеграция предложенной системы обнаружения пожаров с методами спутникового мониторинга позволит намного повысить точность обнаружения пожаров с исключением ложных сигналов.
– Наша разработка позволяет находить удаленные пожары, что в конечном счете приведет к минимизации затрат сил и средств авиалесоохраны на поиск новых пожаров и борьбу с ними. Также она позволяет использовать результаты мониторинга распределенной сети датчиков на посту оперативного дежурного МЧС, в ситуационных центрах и интегрировать их в комплексные геоинформационные системы, например, в Геопортал ТГУ, – комментирует Лобода.
Ученые добавляют, что система может быть использована на всей территории России для раннего обнаружения пожаров, оперативного реагирования и тушения на стадии, пока пожар не увеличился до чрезвычайных масштабов.