Тема: Оценка пожарной опасности в лесах по условиям погоды с использованием результатов гидродинамического моделирования

Как известно пожары - опасное явление, наносящие огромный и трудновосполнимый ущерб природе и человеку. Но, несмотря на опасность этого явления, пожары возникают регулярно, хотя в наших силах взять это явление под контроль, принимая своевременные меры по контролю пожароопасных ситуаций. Основная причина пожара - человеческая деятельность, однако и погодные условия вносят большой вклад в возникновение пожаров, в первую очередь в лесах.
Необходимость наличия информационных систем позволяющих прогнозировать пожароопасные ситуации по исходным данным побуждает к созданию схемы такого прогноза, что является целью данной работы.
На сегодняшний день основной особенностью прогнозирования пожарной опасности (ПО) по условиям погоды является обилие методик прогноза, связанное с многообразием факторов влияющих на возникновение лесных пожаров. Гидродинамическое моделирование позволяет учитывать роль различных конкурирующих процессов и их влияние на распределение метеорологических величин, позволяя оценить влияние этих величин на пожароопасную обстановку. Ввиду этого, прогноз пожароопасности с помощью методов гидродинамического моделирования является актуальной научной и практической задачей.
В данной научно-исследовательской работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Изучить разработанные на данный момент методики прогноза пожарной опасности по условиям погоды.
2. Изучить методику гидродинамического прогноза с использованием мезомасштабной модели гидродинамической модели WRF.
3. С помощью модели WRF получить требуемые для прогноза пожароопасностиметеорологические характеристики для выбранного периода времени.
4. Выработать критерии, подходящие для прогноза пожароопасности по результатам прогноза модели.
5. Создать алгоритм расчета и визуализации выбранных критериев прогноза пожароопасности.
6. Провести анализ спрогнозированной и фактической пожароопасной обстановки и сделать выводы о том, какой из критериев наиболее достоверно прогнозирует пожароопасность для выбранного периода.
Из поставленных задач следует что, объектом данного исследования являлся прогноз пожарной опасности по условиям погоды, а предметом существующие критерии (методики) такого прогноза.
Для решения вышеуказанных задач были использованы методы статистической верификации, а так же математического моделирования. Расчеты критериев прогноза пожарной опасности и адаптация модели для прогнозирования метеорологических характеристик за весть выбранный период были реализованы на языке высокого уровня FORTRAN, а визуализация и статистический анализ были выполнены на языке PYTHON.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и двух приложений. Общий объем работы составляет 75 страниц. Список использованных источников содержит 26 наименований.
Первая глава включает в себя подробный разбор факторов, которые считаются значимыми при прогнозе пожароопасности, и исследование существующих методик прогноза пожарной опасности по условиям погоды. Во второй главе рассматриваются особенности мезомасштабной гидродинамической модели WRF и ее ключевые параметры, понимание функций которых необходимо для создания успешного прогноза на выбранной территории. В третьей главе описаны этапы создания алгоритма расчета и визуализации критериев пожароопасности, этапы создания и анализ оценки успешности результатов прогноза пожароопасности по условиям погоды.

Купить

Таким образом, вопрос разработки прогноза пожароопасности в связи с серьезными разрушительными последствиями этого явления остается открытым. Погодные условия в значительной степени влияют на образование и распространение пожаров, поэтому прогноз пожароопасности по условиям погоды на основании результатов гидродинамического моделирования является актуальной задачей.
В результате проведенного исследования были решены следующие задачи:
1. Изучить разработанные на данный момент методики прогноза пожарной опасности по условиям погоды.
2. Изучить методику гидродинамического прогноза с использованием мезомасштабной модели гидродинамической модели WRF.
3. С помощью модели WRF получить требуемые для прогноза пожароопасности метеорологические характеристики для выбранного периода времени.
4. Выработать критерии, подходящие для прогноза пожароопасности по результатам прогноза модели.
5. Создать алгоритм расчета и визуализации выбранных критериев прогноза пожароопасности.
6. Провести анализ спрогнозированной и фактической пожароопасной обстановки и сделать выводы о том, какой из критериев наиболее достоверно прогнозирует пожароопасность для выбранного периода.
На основании полученных результатов были сделаны следующие выводы:
• в условиях высокой пожарной опасности, ее прогноз с помощью КИЛО на основании результатов прогноза метеорологических характеристик моделью WRF, дает хорошие результаты, согласующиеся с фактически наблюдаемыми очагами возгораний;
• по результатам визуальной и статистической верификаций, лучше всех высокую пожароопасность прогнозирует индекс Сверловой с поправкой на скорость ветра при условии оправданности затрат на дополнительные меры защиты от пожаров;
• на основании того, что индекс Здеревой является наиболее физически обоснованным среди всех рассмотренных КППО, с помощью него можно успешнее спрогнозировать пожароопасность при более тщательном подборе градаций классов пожарной опасности.
В дальнейшем будет проведена оценка качества прогноза с помощью диагностических методов верификации, а также, основываясь на результатах объектной верификации, будет подобрана и испытана новая шкала классов пожарной опасности для индекса Здеревой. Так как антропогенный фактор на данный момент является основной причиной пожаров, будет предпринята попытка расчета комплексных показателей пожарной опасности с учетом антропогенной нагрузки путем введения весовых коэффициентов, зависящих от дня недели.

Купить