Угроза задымления

Если холодный сезон часто называют «сезоном гриппа», то теплый по тому же праву может носить имя «сезона пожаров». Редкий год в XXI веке обходится без сообщений о горящих лесах и задымленных городах. Не понаслышке знакомы с этим и мы. N + 1 разбирается, как и откуда следят за лесом в России, почему вообще горит лес и при чем тут пандемия COVID-19.

Почему горит лес

Для любого крупного пожара нужно три основных условия:

• горючий материал,

• подходящая погода

• источник огня.

Основные горючие материалы в ландшафте это сухая трава, валежник и торф. По тонкому и легкому слою топлива огонь распространяется с большой скоростью, а на тяжелых тлеющих материалах дает длительное горение и может восстановиться после дождя.

Подходящая погода для пожара — это прежде всего, длительный сухой период, обеспечивающий просыхание материала. Температура воздуха сама по себе напрямую пожары не вызывает. «На моей ладони температура +35, но трава в ней не загорается. Температура +45 – это холоднее, чем работающая батарея у вас дома. В природе, даже в очень жаркое время, не те температуры, которые могут привести к самовоспламенению какого-то горючего материала», — говорит Григорий Куксин, пожарный, руководитель противопожарного отдела Greenpeace России.

Следующий важный погодный фактор — это ветер, который способствует распространению огня. Сильный ветер способен раздувать пожар настолько быстро, что даже при малом количестве топлива пожар может занимать новые площади. «В прошлом году в Забайкалье за сутки 14 населенных пунктов пострадали от огня, — рассказывает Куксин. — Погибли тысячи голов скота, много людей обгорело, два человека умерли от ожогов. При этом пожар распространялся по стерне, по скошенной траве, по пастбищам, где почти совсем не было горючих материалов. Ветер скоростью больше 20 м/с раздувал огонь с такой силой, что его почти невозможно было остановить».

Помимо подходящих условий для возгорания нужен источник огня. Он может иметь как природное, так и антропогенное происхождение.

Естественной причиной возгорания обычно являются грозы. Из-за глобальных изменений климата риск распространения пожаров на планете растет, признает климатолог Александр Чернокульский: многие территории становятся суше, меняется режим выпадения осадков.

Но грозы, естественная причина пожаров, редко бывают сухими, указывает ученый. Так что в пожароопасной обстановке, резюмирует он, причиной пожара все-таки чаще становится человек.

Но установить причину пожара мы можем только задним числом, после того, как его потушим. Это сложно и часто остается невыясненным, поэтому строгого счетчика лесных пожаров по вине человека нет. Как говорит Андрей Сирин, директора Института лесоведения РАН, достоверно установить причины возгорания можно только для 10% пожаров. В каждом случае, когда обвинить в пожаре нельзя молнию, необходимо специальное расследование, но даже очаг возгорания найти не всегда удается.

«Природные пожары (лесные, степные, торфяные) были всегда, — говорит Сирин. — Причина 90% пожаров, а в некоторых регионах и более, — человек. Как только складываются подходящие пожароопасные условия, грозы ждать не приходится, включается человеческий фактор. Молнии просто не успевают сработать».

Сложности с получением точных данных о причинах пожаров связаны с недостатками методик исследования, пространственным разрешением исходных данных, а также банальной удаленностью многих регионов и временной отсрочкой в наблюдениях. Причину возгорания обычно определяют косвенно: по данным грозовой активности и близости человека к очагу пожара. В исследовании Greenpeace по пожарам 2018 года в четырех регионах России проанализировано взаимное расположение мест возникновения пожаров и антропогенных объектов. За очаг возгорания принималась термоточка (температурная аномалия), которая раньше других появилась на космических снимках в пределах выгоревшей площади. Результаты показали, что практически все пожары на этой территории возникли в непосредственной близости от населенных пунктов, дорог и других объектов инфраструктуры.

Зачем поджигать

Среди антропогенных причин пожаров главная — это палы сухой травы, которые в России запрещены законом. Исключениями являются лишь выжигание стерни рисовой соломы и управляемые профилактические выжигания в случаях большого скопления горючего материала.

Мнения специалистов о палах травы расходятся. С одной стороны, палы, как и пожары, опасны для насекомых, грызунов и птиц, приводят к общему снижению биоразнообразия и обеднению экосистем, и нередко становятся опасными и для человека. Без контроля они часто становятся полноценными лесными пожарами, в результате которых беднеет породный состав и меняется структура леса в целом.

С другой стороны, есть и мнение о необходимости профилактического выжигания горючего материала в качестве превентивной меры.

«Наиболее пожароопасны брошенные земли — сельскохозяйственные угодья с сухой травой, осушенные и неиспользуемые торфяники, оставленные без рекультивации поля фрезерной добычи торфа. Без хозяина такие земли — постоянный источник пожарной опасности. Они должны либо использоваться, либо быть рекультивированы, в том числе для восстановления природных экосистем. Например, путем обводнения пожароопасных торфяников для восстановления водно-болотных угодий, — говорит Сирин. — В Финляндии, да и в союзной Беларуси такой остроты с пожарами нет. А ведь природно-климатические условия мало отличаются от северо-запада или центра Европейской России. Поэтому палы нужны — как агротехнические мероприятия для улучшения сенокосов и пастбищ, для ликвидации горючего материала и снижения риска пожаров. Но, конечно, они должны быть управляемыми. Их должны проводить и контролировать грамотные специалисты. Если это не делается по правилам, можно получить серьезные последствия. Например, Чернобыльские пожары в этом году возникли из-за палов».

Практика палов травы привела к тому, что многие ландшафты — например, в Прибайкалье и Приморье — были преобразованы пожарами. «Вместо леса, который поддерживает влажные условия, мы получили огромные площади марей, заболоченных редколесий, по которым огонь проходит с огромной скоростью в ветреную погоду. И каждый год мы все больше наращиваем пожароопасность за счет безумных выжиганий. Да, это пирогенные сообщества, но они легче горят. Растения там восстановятся, а вот дома [людей] нет», — говорит Куксин. В итоге получается замкнутый круг: чем больше мы жжем, тем больше требуется жечь, тем больше пожароопасных условий вокруг.

«У меня очень простая точка зрения, она совпадает с российским законодательством, — продолжает он. — В России нельзя поджигать траву, категорически, это незаконно, наказуемо и опасно. Кроме сжигания рисовой соломы, исключение для поджога есть только одно — профилактические выжигания. Правила этих выжиганий были установлены только осенью прошлого года. Пока они не выполняются и регионы жгут себя сами, как придется. Например, по Хабаровскому краю выделялось 15 рублей на один гектар. У нас это цена коробка спичек. Можно ли аккуратно, под контролем провести это выжигание?»

Кто и как за этим следит

За земли лесного фонда в России отвечают органы управления лесами. Ситуацию в целом отслеживает Рослесхоз, в регионах действуют свои органы: например, в Подмосковье это Комитет лесного хозяйства Московской области. За населенные пункты и особо важные объекты отвечает МЧС. За особо охраняемые природные территории (национальные парки, заповедники и другие подобные объекты)— Министерство природных ресурсов и дирекции самих заповедников и национальных парков. 

Земли, не попадающие в эти категории, находятся на попечении региональных властей.

Кроме того, существуют так называемые зоны контроля — это территории, на которых природные пожары можно не тушить, если расходы на тушение превышают ущерб, который пожар может нанести. Они есть во многих субъектах РФ, к ним относятся 49 процентов лесов. Наблюдение за пожарами здесь происходит только из космоса, а решение о тушении принимают региональные власти.

Существование зон контроля связано с приоритетами в тушении. «Сначала нужно устранять наиболее крупные риски, а потом двигаться дальше, — объясняет Сирин. — Поэтому разделение всей территории на зону охраны и зону контроля совершенно правильное. Хотя реализация этой концепции требует серьезнейшей доработки».

В России существуют наземный, авиационный и спутниковый мониторинг пожаров и пожароопасной ситуации. Наземные и авиационные службы обнаружения и тушения пожаров работают в населенной местности, на землях лесного фонда, в пределах особо охраняемых природных территорий. Полностью территория страны отслеживается только из космоса.

Наземный мониторинг пожаров ведется с наблюдательных мачт — это могут быть как специальные вышки, так и непрофильные сооружения (например, вышки сотовой связи). На мачтах устанавливается камера, которая работает в автоматическом режиме и фиксирует дым от пожара. Расстояние до места возгорания на видео определить не всегда возможно, но оно рассчитывается по пересечению азимутальных направлений с нескольких наблюдательных пунктов.

Недостатки этого типа мониторинга связаны, прежде всего, с плотностью наблюдательных пунктов. Если в густонаселенных регионах она высокая, то на удаленных территориях мачт может не быть совсем. Кроме того, видеонаблюдение не всегда позволяет получить нужную для быстрого реагирования точность. Камеры не работают в условиях сильного задымления, могут давать большие погрешности в съемке против солнечных лучей.

Кроме автоматики, следят за лесом и люди — наземные патрули. Они могут быть пешими, конными или автомобильными. Каждая такая группа оснащена набором быстрого реагирования — многие маленькие очаги возгорания тушатся сразу. Частота патрулирования зависит от класса пожарной опасности, который для каждой местности определяется по так называемой «методике Нестерова» и зависит от температуры и влажности. Чем выше класс, тем чаще происходит патрулирование. Очевидно, что этот метод мониторинга пожаров зависит от наличия людей и дорог. В лесничествах самостоятельное патрулирование обычно осуществляют лесники.

С воздуха пожары мониторит служба Авилесохраны. Частота облетов также зависит от класса пожарной опасности в данный период времени. Патрулирование осуществляется самолетами, реже вертолетами, иногда – сразу с десантными группами пожарных на борту.

Большая проблема любого патрулирования в том, что класс пожарной опасности устанавливается для всего региона, а обстановка внутри него может сильно различаться. «Например, была ситуация, когда горели Ладожские шхеры, но этого никто не видел и туда не отправляли патруль, потому что для всей Карелии определили высокую влажность и низкую опасность пожаров», — рассказывает Куксин.

Космический мониторинг пожаров по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) происходит двумя способами.

Первый — обнаружение термических точек. Для этого анализируется инфракрасный диапазон спутниковых снимков. Проблема метода заключается в низком пространственном разрешении данных – одна термоточка на снимках MODIS это квадрат со стороной один километр, у VIIRS меньше — 375 метров. Этот метод хорошо подходит для картирования крупных площадей, но не более того.

«Как только мы спускаемся с небес на землю, информация может поменяться: не все точки являются пожарами, не все очаги распространяются», — объясняет Сирин. «Это может быть дом, может быть стог сена, а может гореть весь квадратный километр. По термоточкам ничего нельзя сказать о площади пожара», — добавляет Куксин.

Второй способ космического мониторинга пожаров — дешифрирование визуальных изменений на космических снимках (дыма, изменений цвета растительного покрова, гарей). Для этого обычно используют открытые снимки Sentinel или ежедневные данные Landsat. 

Вручную дешифрирование делается легко, но регулярная экспертная обработка ДЗЗ для больших территорий невозможна: данных слишком много. А автоматическое дешифрирование выгоревших площадей пока не достигло достаточной точности — автоматика легко путает гарь с тенью от облаков, зонами с изменением влажности и другими артефактами.

Так что космический мониторинг больше подходит для оценки последствий от пожаров, а не их обнаружения.

«В реальном времени космос работает со спутниками на геостационарной орбите. В России это только Дальний Восток, вся остальная территория покрывается пролетами спутников. Этого мало, чтобы вовремя отреагировать на возгорание», — говорит Сирин.

Сезон огней

Пожароопасный сезон в России начинается, когда стаивает снег, и заканчивается с наступлением дождливой осенней погоды.

В большинстве случаев, за этот период наблюдается два пика пожаров. Первый обычно приходится на весну, когда устанавливается сухая погода, а на земле много горючего материала — сухой прошлогодней травы. Когда вырастает свежая растительность, частота возникновения пожаров обычно заметно снижается.

Второй пик обычно приходится на вторую половину лета, после длительного сухого периода. Каждый год в России возникает от 13 до 43 тысяч лесных пожаров общей площадью от 0,5 до 5,5 миллионов гектаров (по данным Рослесхоза с 1971 по 2010 годы), а в 2019 году выгорело более 10 миллионов гектаров — это площадь двух Московских областей.

Очевидно, что от года к году и от региона к региону ситуация может сильно меняться.

«Цифры в целом по стране ничего не говорят о регионах, они не всегда информативны, а иногда могут быть причиной ошибочных заключений, — рассказывает Сирин. — Прошлый, 2019 год, не был экстремальным ни по площади, ни по числу природных пожаров, но продукты горения достигли многих населенных пунктов на юге Сибири — и это вызвало обоснованный общественный резонанс. В 2010 году загрязнение воздуха продуктами горения в совокупности с высокими температурами увеличило смертность в Москве более чем на 10 тысяч человек, а экономический ущерб от пожаров 2010 года оценивается от 100 млрд. рублей и выше».

При этом, если смотреть только на площади пожаров, 2010 год был одним из наименее горимых, поскольку в Сибири пожаров было значительно меньше.

Чего ждать

В этом году в средней полосе России пожароопасный сезон начался раньше, чем обычно. Чаще всего снег окончательно сходит к апрелю. Этой весной трава была сухой уже в марте, что сдвинуло первый пик пожаров почти на месяц раньше.

Но здесь есть и любопытный нюанс. Не исключено, что свое влияние на число и временное распределение возгораний оказала — и, соответственно, может оказать и в дальнейшем — пандемия COVID-19, из-за которой множество людей осталось дома на самоизоляции. 

Обычно второй весенний пик пожаров приходится на майские праздники. Однако в этом году, по данным Института космических исследований РАН, число майских пожаров оказалось на 75 процентов ниже обычного. Ученые предположили, что это может быть связано со введением режима самоизоляции из-за пандемии коронавирусной инфекции.

«Всего по стране к текущему моменту пожаров было чуть больше, чем среднемноголетние значения, — говорит Евгений Лупян из ИКИ. — В Московской области первый массовый пик пришелся на вторую половину марта и первые дни апреля. На майские праздники обычно бывает еще одна волна, вот она в этом году была существенно меньше. Важно понимать, что в мае поджигают не только на пикниках. Это могут быть дачники, которые жгут траву. В общем, во многих случаях причиной пожаров становятся горожане, которые выехали за город».

Падение числа пожаров в майские праздники выглядит особенно заметным, если учесть, что до прихода COVID-19 в страну динамика была совсем иной. В среднем за весенний сезон, по словам Лупяна, в Московской области случается 440 пожаров. В этом году к концу мая произошло уже около 950 пожаров, и 660 из них пришлись на период с 15 по 20 марта, до объявления режима самоизоляции. Связывать эти пожары, говорит Лупян, скорее следует с теплой зимой и ранним сходом снега.

В то же время, отмечает ученый, несмотря на раннее начало, весна в этом году была затяжной и к майским праздникам свежей травы выросло не очень много, а значит условия для пожаров оставались довольно хорошими. Но в период с 1 по 10 мая, по данным дистанционного зондирования, число пожаров оказалось минимальным с 2010 года. Лупян считает, что это связано с сокращением источников огня, которые в этот период почти на 100% являются антропогенными. Но признает, что связь этого с карантином еще предстоит подтвердить.

Что касается летнего периода 2020 года, то уже сейчас некоторые специалисты прогнозируют рекордное количество пожаров за последние десятилетия. Эксперты МЧС, опираясь на прогнозы Росгидромета, указывают на высокую вероятность пожаров в связи с возможной жарой и засухами, а также малой обводненностью многих регионов после малоснежной зимы. Согласно данным Рослесхоза, есть вероятность, что летом этого года среднемноголетние значения пожарной опасности для большей части регионов России будут превышены — как в Европейской части страны, так и в Сибири и на Дальнем Востоке.

Климатической причиной пожаров 2010 года в средней полосе России, равно как и экстремально жаркого лета 2019 года в центральной и западной Европе стали так называемые блокирующие антициклоны, которые могут стоять на одном месте долгое время. Эти огромные атмосферные вихри закручены по часовой стрелке, в их западной и центральной частях высокая температура и нет осадков, а на восточном краю — холодно и обычно высокая влажность. В 2010 году центр антициклона приходился на Москву, а в Сибири лето было холодным и дождливым, поэтому и пожаров там было не так много, как в обычные годы.

«Проблема с блокирующими антициклонами в том, что все модели их плохо прогнозируют. Даже в условиях стандартного прогноза погоды на неделю вперед установление и разрушение таких структур очень плохо поддается прогнозу. 2020 год по ожиданиям климатологов должен быть теплее обычного, он может оказаться вторым или третьим в ряду самых теплых лет за весь период наблюдений, — говорит климатолог Александр Чернокульский. — Климатические модели на весь XXI век показывают, что нас ждет от одного до трех летних периодов, повторяющих ситуацию 2010 года. Но встанет ли блокинг в этом году, и главное — где встанет — сейчас сказать невозможно».