Горение лесных материаловв зависимости от условий погоды

Осадки. Благодаря осадкам горючие материалы в лесу временно ут­рачивают возможность гореть. Но между количеством осадков и сроком восстановления воспламеняемости напочвенного покрова прямой зависи­мости нет. Лес, задерживает на кронах большое количество осадков и под полог проникает лишь их часть. Чем больше сомкнутость крон, тем меньше осадков выпадает на землю. Сосновый лес задерживает кронами до 20-30 % осадков, а еловый - до 40 %. Небольшие осадки (менее 0,1 мм) под полог обычно не проникают и поэтому не оказывают влияния на влажность на­почвенного покрова. Для полного насыщения сухого напочвенного покрова и подстилки в бору мшисто-лишайниковом необходимы осадки в количе­стве 2 мм, в ельнике-черничнике - 15 мм, а на торфянистых почвах - 30 мм. Наименьшая величина осадков для полного насыщения живого покрова и подстилки наблюдается в борах беломошниках - до 1 мм. Таким образом, на участках с сухими песчаными почвами полное увлажнение горючих ма­териалов происходит при небольших дождях, но в сухую погоду эти мате­риалы быстро высыхают.

Для возникновения и распространения огня в лесу не нужно высыха­ния всей толщи напочвенного покрова. В лишайниках пожар может распро­страняться при влажности верхнего 3-4 см слоя в 20 %, а нижнего – выше 100 %. Вместе с тем для обеспечения невоспламеняемости верхних слоев покрова и, следовательно, для предупреждения возникновения лесного по­жара, не требуется смачивания всей толщи покрова, а достаточно увлажне­ния лишь верхних его слоев. Поэтому бывает так, что осадки 7-8 мм не пре­кращают распространение уже возникшего пожара, но даже небольшой дождь в значительной мере сокращает возможность возникновения новых пожаров. Считается, что загораемость напочвенного покрова в лесу могут предупредить осадки более 3 мм. При этом мелкий, но продолжительный дождь лучше смачивает покров, чем ливневые осадки при таком же их ко­личестве.

Влажность воздуха. В воздухе всегда присутствует влага в виде во­дяных паров. Количество влаги, содержащейся в воздухе, отражается на влагосодержании горючих материалов. Влажность горючего материала - важный фактор, влияющий на ход тушения пожаров, поскольку сырой го­рючий материал, равно как и большинство видов зеленого горючего мате­риала, не горит. Днем воздух обычно суше, чем ночью. Поэтому ночью по­жары (при обычных условиях) распространяются медленно, так как горю­чие материалы поглощают влагу из более влажного воздуха. Поэтому по­жары легче тушить в ночное время.

Влажность воздуха оказывает наиболее существенное влияние на по­терю влаги лесным горючим материалом. При этом важное значение имеют показатели дефицита влажности и относительной влажности воздуха.

Дефицитом влажности называется разность между давлением водя­ных паров, насыщающих воздух при данной температуре, и давлением па­ров, имеющихся в воздухе. Дефицит влажности выражается в миллиметрах давления ртутного столба (1 атмосфера = 760 мм = 1000 миллибар).

Относительной влажностью называется процентное отношение дав­ления паров, имеющихся в воздухе, к давлению паров, насыщающих воздух при данной температуре.

Дефицит влажности повышает испарение влаги мертвым и моховым покровами и усиливает транспирацию у высших растений.

Время года оказывает влияние на интенсивность развития лесных пожаров. Так, ранневесенние, это в основном низовые беглые (пятнистые) лесные пожары, развивающиеся по сухой травянистой растительности со скоростью, которую придает им ветер; весенне-летние - это низовые по­жары, при которых сгорает напочвенный покров и частично гумус лесной подстилки, они более устойчивы. При сильном ветре, низко расположенных ветвях крон хвойных огонь может перейти в верховой и полностью уничто­жить насаждение. Летние и летне-осенние низовые пожары весьма устой­чивы, от них погибают напочвенный покров, подлесок, весь слой гумуса и поверхностные корни деревьев. При наличии торфяных почв огонь заглуб­ляется, переходя в подземный, или может перейти в верховой. Осенние лес­ные пожары в основном низовые и развиваются только в дневное время, ночью из-за невысоких температур воздуха и влажности горение замедля­ется и частично прекращается.

Пожароопасные сезоны обычно прекращаются с наступлением пе­риода осенних дождей.

Конечно, не всегда начало и конец пожароопасного сезона и пожар­ные максимумы можно приурочивать к строго определенному периоду. Но имеющиеся сезонные закономерности в погоде определяют и сезонную по­жарную опасность.

Так, в Западной Сибири в первые дни после схода снежного покрова горючие материалы бывают насыщены влагой до полной влагоемкости и пожары в этот период невозможны. В дальнейшем вышедшие из-под снега хвоя, отмершая трава, мелкие ветви на вырубках, где и снежный покров сходит раньше, быстро теряют влагу и высыхают. Высыхание горючих ма­териалов весной идет очень быстро, так как этот сезон характеризуется ма­лым количеством осадков и большим дефицитом влаги в воздухе. Распро­странение огня по вырубке возможно, когда в лесу еще лежит снег.

Повышенная опасность возникновения пожаров в весенний период объясняется еще тем, что с повышением температуры воздуха увеличива­ется отдача влаги высшими растениями, тогда как из-за низкой температуры почвы поступление влаги в растения затруднено. Этому периоду отвечает наименьшая (80-90 %) влажность сосновой хвои. Это усиливает опасность верховых пожаров.

Весенняя волна лесных пожаров, характерная для Западной Сибири, обуславливается как сухой весной, так и легковоспламеняющемся сухим войлоком прошлогодних трав, особенно вейника. Вырубки с затянувшимся лесовозобновлением зарастают злаками и особенно огнеопасны. Вейник ос­тается пожароопасным до самого смыкания молодняка. Поэтому ускорен­ное восстановление леса на вырубках снижает пожарную опасность. С про­греванием почвы баланс влаги в живых растениях восстанавливается, в лесу появляется свежая трава и пожарная опасность снижается. Она остается вы­сокой только в сухих борах.

Во второй половине лета, когда почва просыхает на большую глу­бину, становятся частыми торфяные (подземные) пожары. В особенно сухие летние периоды торфяные пожары становятся возможными даже на боло­тах, потерявших влагу.

В конце лета, когда заканчивается период вегетации растений, трава в лесу и особенно на открытых местах подсыхает, уменьшается также и со­держание влаги в почве и в растительном покрове. В это период, как пра­вило, регулярно выпадают осадки. Но в отдельные сухие осени пожарная опасность усиливается и возникает опасность верховых пожаров в кедровых лесах, которые возникнув, охватывают значительные площади.

Сухие периоды в течение сезона могут повторяться несколько раз и некоторое затишье сменяется новой вспышкой пожаров.

Температура воздуха. Влияние температуры на пожарную опасность в лесу проявляется в том, что с увеличением температуры повышается де­фицит влажности воздуха, а это усиливает процесс испарения и транспирацию. Таким образом, температура воздуха также является показателем по­жарной опасности в лесу и ее повышение в большинстве случаев свидетель­ствует о некотором возрастании опасности возникновения и распростране­ния пожаров. Но это наблюдается не всегда. Бывают пожары и при минусо­вых температурах в бесснежные зимы, вместе с тем при высоких температу­рах, но при частых и значительных дождях пожаров не бывает.

Ветер. Значение ветра как фактора, способствующего повышению пожарной опасности в лесу, несомненно. Особенно велико значение ветра как фактора, усиливающего испарение, а следовательно, и высыхание горю­чих материалов. Роль ветра в возникновении пожара в лесу сравнительно невелика, но она имеет решающее значение в развитии лесного пожара. Ве­тер определяет главное направление в распространении пожара, а главное его скорость. Перенося горячий воздух с пожара вперед, ветер способствует прогреванию горючих материалов перед фронтом пожара и тем самым уси­ливает пожар.

Ветер обуславливают распространение беглых верховых пожаров, ослабление ветра в большинстве случаев приводит к переходу верховых пожаров в низовые. Чем сильнее ветер, тем быстрее распространяется по­жар. Это объясняется тем, что ветер способствует дополнительному при­току кислорода, переносу пламени на расположенные впереди горючие ма­териалы и вызывает возникновение новых очагов пожара, перебрасывая ис­кры, горящие угли за кромку основного огня.

Лесной пожар сам по себе вызывает возникновение локальных воз­душных потоков, чем усиливает влияние преобладающего ветра на распро­странение огня. Воздух над поверхностью пламени нагревается и поднима­ется вверх. На его место устремляется свежий воздух, который содействует процессу горения. В результате над пожаром образуется тепловая (конвекционная) колонка. В конвекционной колонке часто находятся горя­щие ветви, пучки хвои, которые поднимаются над лесным пологом, а затем опускаются на лес на расстоянии 200-300 и более метров от основного очага горения, в зависимости от скорости ветра и наклона конвекционной ко­лонки, и создают новые очаги горения.

Комплексное воздействие метеорологических факторов

на пожарную опасность

Потеря влаги напочвенным покровом при испарении и транспирации происходит под комплексным воздействие ряда метеофакторов. Ни один из них, взятый в отдельности, не может характеризовать с достаточной досто­верностью способность лесных горючих материалов гореть.

Загораемость напочвенного покрова будет различной при одной и той же температуре воздуха или одинаковом дефиците влажности, если этому предшествовал период сухой и жаркой погоды или, наоборот, пе­риода низких температур и осадков. Имеет значение, в каком виде выпадали осадки, были ли они неинтенсивными, но продолжительными, либо имели ливневой характер. Таким образом, возможность горения напочвенного по­крова складывается в результате комплексного воздействия многих факто­ров, причем влияние этих факторов необходимо учитывать не только по их состоянию на текущий день, но и за предыдущий период. Наиболее удоб­ным для определения горимости в лесу является учет состояния метеороло­гических факторов, влияющих на влажность горючих материалов, за пред­шествующий период. Этот метод удобен тем, что для проведения контроля за влажностью лесных горючих материалов нет необходимости быть в лесу и брать образцы для определения влажности горючих материалов. Лесхозы и лесничества могут получать метеорологические данные от ближайших к ним метеорологических станций или же сами определять их на каждый день при помощи несложных приборов.

Показатель пожарной опасности (класс пожарной опасности - КПО) в лесу по условиям погоды определяется на 13 часов местного времени, как сумма произведения температуры воздуха (t⁰) на разность между темпера­турой воздуха и точки росы (r) за (n) дней без дождя:

₁

КПО = [t^o(t^o –(r)]

ⁿ

Пример:

Дата Число дней Температура Точка росы

после дождя воздуха в 13 ч

7.07 1 15,9 2,6

8.07 2 17,9 3,4

9.07 3 26,8 14,3

10.07 4 24,1 6,1

11.07 5 30,8 5,8

Комплексные показатели и классы горимости будут следующие:

7.07 = 15,9 (15,9 - 2,6) = 211,47

8.07 = 211,47 + 17,9 (17,9 - 3,4) = 211,47 + 17,9 х 14,5 = 471,02

9.07 = 471,02 + 26,8 (26,8 - 14,3) = 471,26 + 26,8 х 12,5 = 806,2

10.07 = 806,2 + 24,1 (24,1 - 6,1) = 806,2 + 24,1 х 18,0 = 1239,82

11.07 = 1239,82 + 30,8 (30,8 - 5,8) = 1239,82 + 30,8 х 25,0 = 2009,82

На основании полученных значений комплексных показателей горимости по табл. 1 определяют класс пожарной опасности на каждый день.

Таблица 1. Шкала классов пожарной опасности

- -----------------------------------------------------------------------------------------

КПО : Комплексный показатель : Пожарная опасность

-------------------------------------------------------------------------------------------

1 0 - 300 отсутствует

П 301 - 1000 малая

Ш 1001 - 4000 средняя

1V 4001 - 10000 высокая

V более 10001 чрезвычайная

-------------------------------------------------------------------------------------------

При вычислении комплексных показателей в них вносят поправки в зависимости от количества выпавших осадков, причем если это количество меньше 1 мм, то поправку не вносят, 1-3 мм – ранее исчисленный показатель уменьшают в 2 раза, при количестве осадков более 3 мм исчисленный ранее показатель отбрасывается и исчисление комплексного показателя начина­ется вновь.

При 1 классе пожарной опасности большинство причин (источников огня) сами по себе пожаров не вызывают, хотя возможны пожары от мол­ний. Возникшие ранее пожары распространяются медленно, мелкие очаги прекращают горение.

При П классе пожары могут возникать от сильных источников огня, однако количество загораний невелико. Скорость распространения горения незначительна. Борьба с пожарами в этот период трудности не представ­ляет.

При Ш классе большинство источников огня приводят к возникнове­нию лесных пожаров. Пожары горят интенсивно, выделяют большое коли­чество тепла, быстро распространяются и создают дополнительные мелкие очаги. Борьба с огнем в этот период связана с определенными трудностями, если не было обеспечено тушение пожара в самом начале его развития.

При 1V классе пожары возникают даже от незначительных источни­ков огня, быстро распространяются и создают дополнительные мелкие очаги. Непосредственное тушение фронта огня невозможно. Необходимо заблаговременно создавать преграды для остановки распространения огня.

При V классе пожары возникают от любого источника огня и высо­ких температур. Горение происходит весьма интенсивно и быстро распро­страняется. Непосредственное тушение их невозможно, за исключением только начавшихся. Непосредственное тушение их невозможно, за исклю­чением только начавшихся. Как и в условиях 1V классе пожарной опасности для остановки огня необходимо создавать преграды. Интенсивность горения при V классе опасности такова, что часто все применяемые меры оказыва­ются неэффективными перед наступающим валом огня.

Пожарная опасность по природным условиям участков

Опасность возникновения и распространения пожара определяется во многом видом, структурой, породным составом и возрастом насаждения. Для оценки лесных участков по степени опасности возникновения по­жаров можно использовать табл. 2.

Таблица 2. Классификация лесных участков по степени

пожарной опасности

Класс пожарной опасности	Объект загорания	Наиболее вероятное развитие пожара
1	Вырубки по сухо­долам, хвойные мо­лодняки, погибшие насаждения	В течение всего сезона возможны интенсив­ные низовые пожары; наиболее значительна пожарная опасность весной с переходом по­жаров в молодняках в верховые
П	Сосняки лишайни­ковые, бруснич­ники, особенно с наличием подроста	Низовые пожары возможны в течение всего пожароопасного сезона
Ш	Сосняки кислич­ники, черничники, кедровники и ель­ники по суходолам	Низовые и верховые пожары возможны в лет­нее время в сосняках, а в темнохвойных - весной и сухой осенью
1V	Насаждения травя­ных типов, слож­ные, широкотрав­ные. Сосняки, кед­ровники сфагновые. Березняки и осин­ники черничники, кисличники, берез­няки сфагновые	Низовые пожары возможны во время весен­них и осенних пожарных максимумов
V	Ельники, березняки и осинники долго­мошные. Ельники сфагновые и приру­чейниковые	Возникновение пожара возможно только при особо неблагоприятных условиях (длительная засуха)

Примечания:

1. Пожарная опасность устанавливается на класс выше:

а) для хвойных насаждений, строение которых или другие особенно­сти способствуют переходу низового пожара в верховой (густой высокий подрост хвойных, значительная захламленность и т. п.);

б) для небольших участков леса на суходолах, окруженных площа­дями с повышенной горимостью;

в) для лесных участков, примыкающих к дорогам общего пользова­ния, железным дорогам или расположенных в непосредственной близости от огнедействующих лесных предприятий.

2. Кедровники с наличием густого подроста или разновозрастные с вертикальной сомкнутостью полога относятся ко П классу пожарной опас­ности

Сигнализация о пожарной опасности

Большое значение для обеспечения организационной и технической готовности лесхозов к быстрой ликвидации возникших пожаров имеет служба сигнализации о пожарной опасности, позволяющая своевременно принимать меры по усилению дозорно-сторожевой охраны, подготовке средств тушения и средств их доставки на пожар. В соответствии с классом пожарной опасности регулируется работа аппаратов лесхозов, лесничеств, пожарных команд и авиационных средств.

Для определения класса пожарной опасности в лесниче­ствах организуется служба, в задачу которой входит сбор данных по погоде (температура воздуха и дефицит влажности на 13 часов местного времени) по каждому дню с ближайшей метеостанции, либо эта служба организует собственные наблюдения на простейших метеорологических пунктах для получения данных о температуре, дефиците влажности и количестве осад­ков.

Следует иметь в виду, что зафиксированные на метеостанции со­стояние погоды не всегда будет характеризовать погоду на соседних терри­ториях, и чем дальше от метеостанции расположены лесные участки, тем менее правильными для них будут оценки пожарной опасности, вычислен­ные по данным этой станции. Может быть, например, так, что на месте ме­теостанции был дождь, а в лесничестве, за 30 км от станции, его не было. Соответственно будут разными классы пожарной опасности. В связи с этим для правильной оценки пожарной опасности необходимо создавать в лес­хозе свою сеть пунктов метеонаблюдений.

Причины появления в лесу источников тепла

В появлении в лесу источников тепла, вызывающих пожар, в подав­ляющем большинстве повинен человек. Так, в 1993 г в лесном фонде Рос­лесхоза 79,5 % пожаров возникло по причине хозяйственной деятельности человека, 16, 1 % от молний, и причина возникновения пожара не выявлена в 4,1 % случаев. Пожары возникают главным образом вблизи селений, у же­лезных и грунтовых дорог, водных путей, вблизи расположенных в лесу предприятий, мест лесозаготовок и т. п.

В районах интенсивного ведения лесного хозяйства возникает около 85-90 % лесных пожаров, а площадь пройденная ими, достигает 15-20 % всех пожаров. Такое положение складывается из-за имеющегося здесь большого количества источников огня, что при равных условиях погоды вызывает большое количество лесных пожаров. В то же время доступность лесных массивов способствует тушению лесных пожаров в начальной ста­дии их развития на минимальных площадях.

В удаленных таежных районах количество лесных пожаров состав­ляет 10-15 %, а охватываемая ими площадь 80-85 % общей площади пожа­ров.

Анализ зависимости горимости лесов от их удаленности от насе­ленных пунктов показывает, что на расстоянии до 5 км возникает 37, 3 % лесных пожаров, от 5 до 10 км – 29,2 %, от 10 до 20 км – 18, 1 %, от 20 до 30 км – 8,2 %, от 30 до 50 км – 3,7 % и более 50 км – 3,5 %.

Источники тепла, вызывающие нагрев и загорание лесных горючих материалов, разнообразны. Ими могут быть непосредственное воздействие пламени какого-либо горящего предмета, сильное раскаленное тело, мол­ния, солнечные лучи, а также биохимические процессы, происходящие в самих лесных горючих материалах.

Опасность источников тепла, от которых возникают лесные пожары, оценивается, с одной стороны, способностью выделять тепло в количестве, необходимом для загорания того или иного горючего материала, а, с другой стороны - массовостью их появления в лесу.

Так, возможны загорания от солнечных лучей, проходящих через разбросанные в лесу осколки стекла; от трения сухостойных стволов друг о друга; от самовозгорания торфа. Но такие случаи редки. Значительно чаще лесные пожары вызываются грозовыми разрядами (молнией). При этом на­чальная стадия пожара имеет ряд особенностей.

Место удара молнии в пологе леса определяется формой кроны де­рева и его физиологическим состоянием. Деревья с островершинной кроной более подвержены разрядам молнии, чем деревья с шарообразной или иной формой кроны. Также наиболее подвержены ударам молнии усыхающие и сухостойные деревья.

При большой силе тока молнии и высоком сопротивлении почвы (особенно сухие пески) возникают значительные напряженности электриче­ского поля вблизи корневой системы. Появляются искры и даже кратковре­менные электрические дуги. При поверхностной корневой системе в тех местах, где корень наиболее близко подходит к поверхности и непосредст­венно соприкасается с подстилкой или другим видом лесного горючего ма­териала, при благоприятных условиях происходит их загорание. Загорание может произойти на некотором расстоянии от основания ствола, но в пре­делах расположения корневой системы.

Осадки во время грозы не играют определяющей роли в возникно­вении лесного пожара. Особенностью возникновения и распространения лесного пожара от молнии является то, что источник тепла находится внутри лесного горючего материала и длительное время может находится в стадии тления, а при благоприятных условиях выходит на поверхность в виде пламени.

1..3. ГОРЮЧИЕ МАТЕРИАЛЫ

Пожарная опасность в лесу определяет возможность возникновения пожаров и приобретения ими того или иного характера развития.

Горючие материалы в лесу неоднородны, неравномерно размещены по территории, неодинаково способны гореть в разные периоды пожаро­опасного сезона, по-разному реагируют на изменения погоды. Одни мате­риалы, увлажняясь за счет атмосферной влаги, быстро отдают ее обратно в атмосферу путем простого физического испарения. В засушливую погоду влажность таких материалов быстро снижается до 6-8 %. Другие материалы при испарении из них влаги берут ее из почвы, поэтому влажность их редко снижается до 80 %. К первым относятся мертвые растительные остатки – ва­лежник, пни, опавшие листья, ветви, лесная подстилка с опавшей хвоей и листьями, а также низшие растения – лишайники и мхи; ко вторым принад­лежат высшие растения, составляющие травяной покров, кустарнички, кус­тарники и деревья.

По условиям загорания горючие материалы можно разделить на две основные группы:

- легковоспламеняющиеся и быстрогорящие материалы – сухая трава, отмершие листья, хвоя, мелкие ветви, сучья, некоторые кустарники, самосев и др. Эти горючие материалы обеспечивают быстрое распростра­нение огня и служат воспламенителями для медленно воспламеняющихся материалов;

- к медленно воспламеняющимся лесным горючим материалам отно­сятся валежник, пни, нижние слои лесной подстилки, кустарники и деревья. Эта группа горючих материалов при возгорании выделяет большое количе­ство тепла и способствует развитию пожара.

Вид горючих материалов – их количество, состояние и распределе­ние по площади имеют основное значение в распространении лесных пожа­ров. От пожарной зрелости (сухостью) материалов, их количества зависят скорость и интенсивность горения. Особую опасность представляет мерт­вый запас горючих материалов, количество которого в зависимости от дре­весной породы, возраста и типа насаждения составляет от 8 до 50 т\га.

По роли в пожарах горючий материал в лесу можно разделить на следующие группы:

Лишайники и мхи. Влажность лишайников резко изменяется в зави­симости от метеорологических условий, причем после дождя воспламеняе­мость их быстро восстанавливается. Во время дождя влажность лишайни­ков составляет 2670 %, на второй день после дождя 40-50 %, а через 5-10 дней снижается до 7 %. Влажность зеленых мхов меняется аналогичным об­разом. Так, влажность кукушкина льна может меняться от 10 до 360 %. Влажность сфагновых мхов после дождя достигает 3800 % и в течение по­жароопасного сезона влажность его верхнего слоя меняется от 8 до 820 %.

Кустарнички и травы. Для черники, брусники, багульника, кассандры и других кустарничков и трав характерна устойчивая влажность, не опус­кающаяся ниже 70 %. В связи с высокой и устойчивой влажностью мате­риалы этой группы сами по себе гореть не могут даже при очень сильной засухе и тормозят развитие огня. Распространение огня по напочвенному покрову, в котором имеются и преобладают указанные кустарнички и травы, зависит от наличия опада и присутствия во втором ярусе мхов и ли­шайников.

Лесная подстилка и торф. Влажность материалов этой группы также колеблется в широких пределах. Но из-за их плотности изменение влажно­сти происходит медленнее, а в нижележащие слои к тому же затруднен дос­туп кислорода. Лесная подстилка сама по себе опасна лишь при большой ее сухости, при этом горение подстилки идет медленно и по существу является тлением, которое не оказывает существенного влияния на интенсивность огня по кромке низового пожара.

Горение торфа начинается также с верхних, наиболее сухих слоев, отличается медленным, но чрезвычайно устойчивым характером и нередко продолжается даже зимой.

Хвоя на подлеске и подросте. Влажность материалов этой группы изменяется так же, как и у лесных кустарничков. Но из-за наличия смол, эфирных веществ и рыхлого сложения хвоя подроста и подлеска усиливает низовой пожар и способствует переходу огня на кроны деревьев.

Хвоя деревьев. Влажность ее изменяется очень медленно и в не­больших пределах. Является основной пищей для верховых пожаров.

Порубочные остатки, валежник, гнилые пни и сухостойные деревья. Для материалов этой группы характерно медленное изменение влажности, но в широких пределах. У горючих материалов крупного размера содержа­ние влажности может отставать от изменений погоды на целую неделю. Не­большой дождь обычно не уменьшает воспламеняемости лесного хлама и пожар может развиваться после дождя так же, как и до него. Большие и продолжительные осадки значительно снижают способность лесного хлама воспламеняться. Лесной хлам (валежник, бурелом, порубочные остатки и пр.) в значительной степени увеличивают силу пожара. На захламленных участках огонь легко переходит на кроны деревьев и дает начало верховому пожару. Наиболее опасны в пожарном отношении бурелом, ветровал, пору­бочные остатки не сложенные в кучи, вершины с не обрубленными сучьями, т. е. древесные остатки, имеющие рыхлое сложение. Плотно уложенные, приземленные горючие материалы горят менее интенсивно.

1.4. ВИДЫ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАЗВИТИЯ

Все лесные пожары начинаются с загорания напочвенного покрова; возникновение пожаров от загорания надземных частей деревьев или кус­тарников бывает очень редко, причем и в этих случаях пожары обычно на­чинают развиваться из-за перехода огня с горящего ствола или кроны на на­почвенный покров.

Загоревшийся напочвенный покров сам становится источником те­пла, способным вызвать загорание находящегося рядом напочвенного по­крова и других горючих материалов и таким образом дать начало лесному пожару.

Если сделать вертикальный разрез лесного напочвенного покрова, способного гореть, то можно увидеть три основных слоя: 1– верхний слой – живая растительность в виде травы, мха, кустарничков и деревьев; 2 – сред­ний слой – опад из хвоинок, листьев, мелких ветвей, коры, а также засохшая трава; 3 – самый нижний слой, прилегающий к минеральному слою почвы - отмершая и уже разложившаяся растительность.

Эти слои органических веществ неодинаковы по своей влажности. Наиболее быстро увлажняется и просыхает средний слой. Нижний слой, покрытый сверху неразложившейся хвоей, листьями, мхом, требует большого времени для просыхания и увлажнения. Поэтому часто наблюдается, что после длительного периода с отсутствием осадков даже при наличии дождей нижний разложившийся слой продолжает гореть, тогда как по поверхности огонь не распространяется и, наоборот, при непродолжительном отсутствии осадков по поверхностному слою, успевшему просохнуть, пламя легко распространяется, но вглубь огонь не проникает. Влажность напочвенного покрова в нижнем и среднем слоях изменяется в течение летнего сезона в очень широких пределах от 5 до 80 %, а для мхов и больше.

Если в покрове нет мхов, то самый верхний слой, представляющий собой живой растительный покров, имеет влажность, мало изменяющуюся в зависимости от засухи или осадков. В течение всего периода вегетации влажность растений сохраняется высокой и этот слой не может самостоятельно загореться.

От источника огня загорается средний слой лесного напочвенного покрова. От его влажности, количества и характера распределения зависит, будет ли огонь затухать или распространяться дальше. Если нижний слой напочвенного покрова достаточно сух, то огонь с поверхности проникает внутрь. При большой толщине загоревшегося слоя, тепла оказывается достаточно для просушивания живой растительности, и она также начинает гореть.

Следовательно, лесной материал, опасный в пожарном отношении, можно разделить на две группы: первичное и вторичное горючее. К первичному, с которого начинается лесной пожар, относится опад в виде хвои, коры, засохшей травы и т. д. , а также мхи; ко вторичному - нижний разложившийся слой и живая растительность.

Лесной пожар – это стихийное неуправляемое распространение огня по лесной площади.

Характер распространения пожара, его скорость и интенсивность горения будут зависеть от способности горючих материалов, находящихся на пути пожара, загораться при данном их состоянии и от характера размещения этих материалов по территории.

Огонь не будет распространяться, если на его пути находятся горючие материалы, содержащие много влаги и в данном их состоянии неспособные гореть. Так, например, пожары, возникшие весной на лесосеках, в течение нескольких дней обычно не заходят в глубь соседнего леса, а распространяются исключительно по вырубкам, где горючие материалы уже достаточно подсохли. Ранней весной огонь обычно охватывает лишь верхние части сухой прошлогодней травы, оставляя нетронутыми неспособные загораться более влажные нижний ярус, подстилку и слой торфа.

Скорость распространения пожаров днем в несколько раз превышает эту скорость вечером, ночью и утром. Это объясняется тем, что в связи с понижением температуры воздуха, обычно начинающимся во второй половине дня и продолжающимся до 5-7 часов, увеличивается относительная влажность воздуха, причем к утру обычно выпадает роса. В вечерние и ночные часы травы и кустарники сокращают транспирацию, хотя влага из почвы продолжает поступать, повышая влажность надземных органов растений. Мертвые растительные остатки, мхи и лишайники увлажняются, впитывая влагу воздуха, в котором она в вечернее, ночное и особенно утреннее время часто имеется в избытке.

Пожары принято разделять на 3 вида: низовые, верховые и подземные (или торфяные).

Низовой пожар характеризуется распространением огня по напочвенному покрову. Горит лесной опад, состоящий из мелких ветвей, коры, хвои, листьев; лесная подстилка, сухая трава и травянистая растительность; живой напочвенный покров из трав и мхов; мелкий подрост и кора в нижней части древесных стволов. По скорости распространения огня и характеру горения низовые пожары бывают беглые и устойчивые.

Беглый низовой пожар развивается в весенний период, когда подсыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов напочвенного покрова и прошлогодняя травянистая растительность. Скорость распространения огня довольно значительна - 180-300 м\час и находится в прямой зависимости от скорости ветра в приземном слое. При этом участки с повышенной влажностью покрова остаются нетронутыми огнем и площадь, пройденная огнем, имеет пятнистую форму. В хвойных насаждениях с низко опущенными кронами беглый низовой пожар может перейти в верховой. Особенно часто от верхового пожара, возникшего от беглого низового, страдают в весеннее время хвойные молодняки искусственного происхождения.

Устойчивый низовой пожар характеризуется полным сгоранием напочвенного покрова и лесной подстилки. Устойчивые низовые пожары развиваются в середине лета, когда подстилка просыхает по всей толщине. На участках, пройденных устойчивым пожаром, сгорает полностью подрост, подлесок, лесная подстилка. Обгорают корни и кора деревьев, в результате чего насаждение получает серьезные повреждения, а часть деревьев прекращает рост и гибнет. Скорость распространения огня при устойчивом пожаре от нескольких метров до 180 м\час.

Высота пламени при низовых пожарах 1-2 м, иногда больше. Дым светло-серого цвета.

Низовые пожары составляют в среднем 97-98 % всего количества пожаров.

Верховой пожар распространяется по кронам деревьев. При этом горит весь древостой, но огонь по кронам опережает фронт низового пожара. Возникновение и развитие верховых пожаров происходит от низовых в древостоях с низко опущенными кронами, в разновозрастных хвойных, в многоярусных и с обильным подростом насаждениях, а также в горных лесах. Верховые пожары могут быть также беглыми и устойчивыми. Скорость распространения верховых пожаров: устойчивого - 300-1500 м\час, беглого - 4000-5000 м\час. При сильных ураганных ветрах скорость распространения верхового пожара может достигать 25 км\час.

Беглые верховые пожары в последнее время стали называть пятнистыми, так как впереди фронта пожара происходит возникновение новых очагов за счет переброса ветром горящих частиц, иногда достаточно крупных. Возникновение верховых пожаров в значительной степени способствуют засухи и сильные ветры. Необходимым условием развития верхового пожара является горение нижних ярусов растительности. Если по каким либо причинам низовой пожар прекращается, то это приводит и к прекращению распространения огня по кронам деревьев.

При верховом беглом пожаре огонь распространяется скачками, с огромной скоростью, образуя длинные, вытянутые вперед языки пламени. Сгорают хвоя и мелкие ветви, а кора и более крупные ветви, лишь обгорают.

При верховом устойчивом пожаре также горят кроны, подрост и подлесок, а напочвенный покров прогорает до минерального слоя почвы. Огонь распространяется сплошной стеной и движется сравнительно медленно. Сгорают ветви и даже крупные сучья, сильно обгорают стволы деревьев. Полностью сгорает имеющийся в насаждении сухостой. Сильно обгорают и корни, поэтому после таких пожаров деревья часто вываливаются.

Цвет дыма при верховых пожарах – темный или темно-серый.

Подземный пожар развивается в результате "заглубления" устойчивого низового пожара в нижние слои подстилки и торфяной слой почвы. При почвенном пожаре сгорают корни, деревья вываливаются и падают, как правило, вершинами к центру пожара. Пожарище в большинстве случаев имеет круглую или овальную форму. Скорость распространения огня незначительна – от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров в сутки. Количество подземных пожаров невелико – 0,5-1,0 %, но в отдельные годы их может быть много больше со значительными площадями выгоревшего леса. Обычно это происходит при засухе во второй половине лета и сухой осенью.

При горении торфа над поверхностью почвы стелется дым и иногда прорывается пламя. Торф сгорает до минерального слоя почвы или до переувлажненных слоев, в которых горение не может распространяться. Верхние слои выгорают быстрее нижних, которые загораются по мере высыхания от тепла, выделяющегося при горении верхних слоев. Полностью сгорают и корни, находящиеся в слоях торфа или перегноя, поэтому деревья при таком пожаре всегда вываливаются.

При организации тушения лесных пожаров важно знать скорость распространения огня и глубину прогорания торфа. По этим показателям пожары относят к слабым, средним и сильным.

Слабый низовой пожар распространяется со скоростью до 60 м\час, высота пламени – до 0,5 м; средний пожар – скорость распространения 60-180 м\час, высота пламени – до 1,5 м; сильный соответственно – свыше 180 м\час и более1,5 м.

Слабый верховой – скорость распространения до 180 м\час, средний – 180-600 м\час и сильный – свыше 600 м\час.

Подземные пожары относятся к слабым при углублении горения в торфяной слой до 25 см, к средним – от 25 до 50 см и к сильным – при углублении более 50 см.

Сила пожара устанавливается по наиболее интенсивной его части и находится в тесной связи с состоянием погоды, временем суток, а также с местом пожара.

Развитие пожара в зависимости от типа леса

Светлохвойные леса. Эти леса характеризуются большой пожарной опасностью по сравнению с другими. Из-за меньшей затененности покров здесь просыхает быстрее и имеет в своем составе больше легко воспламеняющихся видов горючих материалов. Кроме того, опад в сосняках отличается высокой смолистостью. В лесах этой группы преобладают низовые пожары, причем они могут возникнуть уже на второй день после дождя. По степени пожарной опасности светлохвойные леса делят на три группы:

а) легко загорающиеся типы (боры лишайниковые, брусничные и др. по сухим песчаным почвам);

б) с умеренной опасностью загорания (боры зеленомошные, черничные, кисличные и др.);

в) трудно загорающиеся типы (долгомошные, травяно-болотные и сфагновые).

Наиболее опасны в отношении возникновения пожаров лишайниковые боры. Здесь пожарная опасность обуславливается разреженностью полога, способствующего быстрому высыханию горючих материалов, и наличием в напочвенном покрове исключительно легковоспламеняющихся лишайников. Наличие опада их хвои и сухих мелких сосновых веток значительно усиливает опасность возникновения и развития огня.

Возможность возникновения пожаров в лишайниковых борах наблюдается даже при высокой относительной влажности воздуха. Частые пожары уменьшают здесь количество горючих материалов, не давая им накапливаться. Поэтому пожары в этом типе леса бывают, как правило, низовые, слабые. Пламя высотой 20-40 см распространяется по покрову узкой полосой. Охваченный огнем лишайник сгорает быстро и, если он достаточно сух, - без остатка. Если же нижние части его влажны, то они в виде черных пятен сохраняются и после пожара. При наличии групп соснового подроста пламя может уйти в кроны деревьев и дать начало верховому пожару.

Несколько меньшей опасностью характеризуются боры брусничные. Пожарная опасность в них наступает при снижении относительной влажности воздуха на 10-20 % по сравнению с той, когда загораются боры лишайниковые. В борах брусничных также преобладают низовые пожары, но они имеют в связи с большим количеством горючего материала, более интенсивный и устойчивый характер. Высота пламени достигает 1.5 м.

Увеличение влажности почвы и связанное с ней изменение состава напочвенного покрова понижает опасность возникновения пожаров. Сосняки зеленомошные, черничные, кисличные имеют сомкнутый полог с большой затененностью почвы. Опасность возникновения пожаров здесь ниже, чем в вышеприведенных типах, но интенсивность их, в силу большого количества горючих материалов, выше с опасностью перехода в верховой пожар при наличии елового подроста.

Сосняки долгомошные представляют собой насаждения на сырых застойных почвах с преобладанием в напочвенном покрове кукушкина льна. В сухом состоянии этот мох горит хорошо, но сильное высыхание его возможно лишь после продолжительного засушливого периода. Огонь в сосняке долгомошнике распространяется медленно неравномерно по местам, не занятым мхом.

Сосняки сфагновые – низкополнотны и низкобонитетны, расположены на мокрых болотистых почвах. Изреженность полога древостоя создает условия для высыхания напочвенного покрова, но большое количество влаги в почве не способствует развитию пожара и они здесь могут происходить во второй половине лета, когда падает уровень грунтовых вод и напочвенный покров высыхает. Если пожар возникает, то он приобретает подземный характер и древостой полностью погибает.

Сосняки травяно-болотные располагаются на почвах с проточным увлажнением. Травянистая растительность создает здесь условия для возникновения низовых пожаров по сухой траве весной и осенью. Летом наличие зеленой травянистой растительности резко сокращает здесь возможность возникновения и развития пожаров.

В сложных сосняках фактором, уменьшающим пожарную опасность, является большая сомкнутость полога и нижние ярусы из лиственных пород. Пожары в этих типах леса возможны лишь низовые, при несколько повышенной опасности их возникновения весной и осенью из-за большого количества опавших сухих листьев.

Темнохвойные леса. Под густой кроной темнохвойных лесов в силу большой затененности растительность развивается слабо, и напочвенный покров состоит главным образом из подстилки и опавшей хвои. Густой полог препятствует просыханию напочвенного покрова и опасность возникновения пожаров после дождя здесь наступает значительно позднее. Подстилка в этих лесах характеризуется большой плотностью и влажностью, составляющей в нижних слоях не менее 50 %.

В темнохвойных лесах пожары случаются реже, чем в сосновых, но если погода приводит горючие материалы в таких лесах в состояние, когда они могут гореть, то пожары отличаются высокой интенсивностью, часто (особенно в кедровниках) переходят в верховые и имеют катастрофические последствия.

Труднозагорающиеся и негоримые типы темнохвойных лесов пред­ставлены насаждениями на почвах с прогрессивным заболачиванием или с проточным увлажнением. Наиболее устойчивыми против возникновения пожаров являются приречные и приручейниковые ельники, где факторами, снижающими пожарную опасность, являются весенние разливы, затопляю­щие пойму, замедленное снеготаяние, повышенная влажность приземного слоя воздуха, огнестойкий травяной покров и пониженное местоположение. Однако и здесь пожары в экстремально сухие годы могут быть за счет пере­броски огня с соседних повышенных участков. Часто за счет подроста кедра, ели, пихты и сухой травы пожары переходят в верховые.

Редко горят сложные ельники, пихтачи и кедровники. Пожарная опасность здесь снижается за счет значительной примеси лиственных пород и мощного травяного покрова из широкотравья, папоротников и злаков.

Лиственные леса. Эти леса характеризуются в общем незначительной пожарной опасностью. Более того их используют для создания заградитель­ных барьеров против верховых пожаров. Высокая устойчивость лиственных против огня объясняется большим содержанием влаги в листве, ветвях и сучьях.

В лиственных лесах на сухих почвах пожары могут иметь место, так как напочвенный покров в них состоит их легковоспламеняющихся горючих материалов. Но пожары в этих условиях могут быть лишь низовые и не­большой силы.

Все сказанное о пожарах в лиственных лесах относится к обычным по погоде годам. В экстремально сухие годы лиственные леса горят не ме­нее интенсивно, чем хвойные, как это было в 1972 году в Европейской части России.

Периодичность пожаров

Периодичность лесных пожаров может быть многолетней, годичной, сезонной, суточной и связана с чередованием сухих и влажных периодов, с сезонными и суточными изменениями погоды, временем и характером предшествовавших пожаров, с территориальным местонахождением лесных массивов, с антропогенными факторами.

Резко выраженные пожарные сезоны совпадают с засушливыми пе­риодами. В эти периоды лесные пожары принимают иногда затяжной харак­тер и достигают огромных размеров: дым и запах гари чувствуется за де­сятки и даже сотни километров.

Все засушливые годы характеризуются большим количеством пожа­ров. В Западной Сибири максимальные периоды без дождей были в 1895, 1903, 1911, 1915, 1942, 1945, 1958, 1968. В эти годы в течение пожароопас­ных сезонов периоды без дождей продолжались по 15-48 дней. Самая боль­шая засуха была в 1911 и 1915 годах, когда она длилась соответственно 48 и 36 дней.

В ландшафтах южной тайги Сибири встречаются леса, начало фор­мирования которых приурочено к пожарам 1769 (16 %), 1901(13 %), 1911(15 %), 1915 (14 %), 1919 (11 %) и 1921 (12 %).

Чередование пожарных лет с не пожарными связано с чередованием сухих лет с более влажными. Проф. Брюкнер сделал серьезную попытку ус­тановить закономерности в периодичности сухих и влажных периодов. По мнению Брюкнера, засушливые периоды повторяются через каждые 33-35 лет, т. е. бывают примерно три раза в столетие.

Наряду с этим была попытка увязать их с 11-летней периодичностью солнечных пятен.

В настоящее время считается, что какой-либо установленной кален­дарной периодичности пожарных годов, строго укладывающихся в рамки 33-35-летних колебаний климата, нет. Хотя, в общем, значительная часть пожаров происходит в "сухолетия", совпадающими с сухими периодами по Брюкнеру.

Точно также нет пока твердо установленной связи повторяемости наиболее опасных пожарных сезонов с периодичностью в изменении сол­нечных пятен, хотя отдельные совпадения с ними зафиксированы.

Опасность лесных пожаров в наших широтах существует ежегодно, в том числе и в исключительно влажные годы, и это необходимо учитывать независимо от прогнозов в отношении пожарных годов. Успех борьбы с пожарной угрозой в наиболее пожароопасные годы зависит от того, что было сделано в этом отношении в сравнительно спокойные "слабогоримые" годы.

При изучении периодичности пожаров целесообразно также остано­вится на понятии "оборота огня"– термина, введенного в свое время Натом. Под ним подразумевается период времени, в течение которого пожары об­ходят всю территорию лесов (данного участка, дачи или лесничества). "Оборот огня" нельзя рассматривать, как неизбежную необходимость. Он может быть употреблен при установлении частоты горимости лесов в про­шлом, а, значит, и степени пожарной опасности для того или иного массива в будущем.

В лесах разного состава, в разных типах леса различны и интервалы между пожарами. В сосновых лесах пожары на одной площади происходят 2-3 раза в столетие, т. е. величина "оборота огня" составляет здесь 50 лет и меньше. В ельниках же пожаров может не быть в течение всей их жизни.

Промежуток времени, через который пожар может повториться в том или ином типе леса, обуславливается не только характером типа леса, но и характером и степенью изменчивости его в результате действия пред­шествующего пожара.

Для примера возьмем сосновый бор беломошник и ельник зелено­мошный. Первый широко известен как легко загораемый тип леса, благо­даря наличию в нем такого горючего материала, как лишайники, и редко­стойности древостоя, способствующая быстрому высыханию горючих ма­териалов. В ельнике, наоборот, тенистый полог предохраняет подстилку и живой напочвенный покров от высыхания.

Однако представим себе, что и в том и в другом типах леса одно­временно произошел низовой пожар. Тогда картина может совершенно из­мениться: пожар в беломошнике, уничтожив напочвенный покров и под­стилку, тем самым уничтожит надолго запас горючего материала, а, значит, следующий пожар будет нескоро. Пожар в ельнике, наоборот, вызовет мас­совый распад древостоя, его отмирание образование ветровала и бурелома, то есть вызовет быстрое накопление большого количества горючих мате­риалов и приблизит время появления нового пожара. И уже второй пожар, уничтожив, образовавшиеся запасы горючего, более или менее надолго мо­жет отодвинуть наступление нового пожара. Этот новый межпожарный промежуток времени будет находиться в зависимости от наличия или отсут­ствия горючих материалов, сохранившихся при предшествующих пожарах, и от новых фитоценозов, формирующихся на гари.

Таким образом, межпожарные периоды в связи с характером леса в одних случаях имеют более или менее равномерную повторяемость пожа­ров по мере послепожарного восстановления напочвенного покрова, в дру­гих – крайне неравномерную повторяемость. Так, в ельниках через короткий период (в ближайшие недели после пожара) во много раз возрастет пожар­ная угроза и новый пожар может вспыхнуть с большой силой через месяц, через год, через 3-5 лет, как только появится сухое время и какой-либо ис­точник загорания. Неравномерность в чередовании пожаров здесь проявля­ется в том, что длительный беспожарный период (в сотни лет) может сме­ниться концентрированной во времени вспышкой пожаров, следующих бы­стро один за другим, пока не создадутся предпосылки для более редких по­жаров в результате уничтожения опасной концентрации горючих материа­лов.

Для сосняков лишайниковых межпожарный период определяется в среднем в 40 лет. Значит, что в течение этого срока происходит накопление подстилки, восстановление напочвенного покрова, т. е. пищи для низового пожара. Несколько меньший срок нужен для накопления горючих материа­лов в сосняках брусничниках, и больший (50-70 лет) – сосняках зеленомош­ных. Причем, появление ели в сосняках зеленомошных и формирование более сомкнутого полога замедляет испарение с поверхности почвы и приво­дит не только к увеличению продолжительности беспожарного периода, но и создает предпосылки для неравномерной периодичности горимости этих лесов.

Более редко пожары возвращаются на территорию заболоченных со­сняков. Здесь возможность пожара определяется не количеством накоплен­ных горючих материалов, а погодными условиями. Загорания сосняков сфагновых возможны в исключительно сухие годы. Сфагнум и торфяной слой в эти годы высыхают настолько, что становятся прекрасным горючим материалом. Так как такие погодные условия сравнительно редки, то вос­становление горючих материалов к следующему экстремально сухому году, как правило, завершается.

В настоящее время роль антропогенных факторов в возникновении лесных пожаров имеет решающую роль и накладывает значительные кор­рективы на межпожарные периоды.

Условия возможности возникновения и развития пожаров находятся в прямой зависимости от погоды. Степень опасности возникновения и рас­пространения пожара определяется типом леса, структурой насаждения, по­родным составом и возрастом, категорией лесных площадей. Знания зако­номерностей возникновения и развития лесных пожаров позволяют вести профилактические работы по их предупреждению и вести эффективную борьбу с возникшими лесными пожарами. Если изменить условия погоды в настоящее время еще невозможно, то формирование малогоримых насаж­дений, снижение количества горючих материалов в лесу зависит от дея­тельности лесоводов.