Инфракрасная диагностика турбулентности во фронте природного пожара и формирование индуцированной атмосферной турбулентности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования масштабов турбулентности во фронте природного пожара и сравнение с масштабами турбулентности в воздухе в окрестности очага горения для модельных степного и верхового пожаров с использованием метода инфракрасной диагностики. Показано, что характерные масштабы турбулентности в пламени степного пожара меньше соответствующих масштабов турбулентности в пламени верхового пожара. Установлено, что индуцированная атмосферная турбулентность в окрестности очага пожара регистрируется на высоте 10 м с соответствующими частотами пульсации температуры воздуха (0,1—6 Гц для степного пожара и 0,1—3 Гц для верхового пожара), а значения структурных функций флуктуации показателя преломления и температуры существенно превышают фоновые значения и могут служить для дистанционного обнаружения очагов природных пожаров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Луценко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: anastas_mex_mat434@mail.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Е. Л. Лобода

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: loboda@mail.tsu.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Д. П. Касымов

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: denkasymov@gmail.com
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

М. В. Агафонцев

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: kim75mva@gmail.com
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Список литературы

  1. Мелехов И.С. Лесоводство / Учебник для вузов. М.: МГУЛ, 2003. 320 с.
  2. Гришин А. М. О влиянии негативных экологических последствий лесных пожаров // Экологические системы и приборы. 2003. № 4. С. 40—43.
  3. Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия: иллюстрированный справочник. СПб.: Издательство СПБГУ, 2002. 144 с.
  4. Kasischke E.S., Christensen N.L., Stocks B.J. Fire, Global Warming, and the Carbon Balance of Boreal Forests // Ecological Applications. 1995. V. 5 (2). P. 437—451. https://doi.org/10.2307/1942034
  5. MacCracken M.C., Cess R.D., Potter G.R. Climatic effects of anthropogenic arctic aerosols and illustration of climatic feedback mechanisms with 2D climatic models // J. Geophys. Res. 1986. V. 91 (D10). P. 14445—14450. doi: 10.1029/JD091iD13p14445
  6. Гринько О.И., Григорьева О.И., Григорьев И.В. Влияние лесных пожаров на лесную экосистему // Вестник АГАТУ. 2023. № 3 (11). C. 45—72.
  7. Voulgarakis A., Field R.D. Fire Influences on Atmospheric Composition, Air Quality and Climate // Curr. Pollution Rep. 2015. V. 1. P. 70—81. doi: 10.1007/s40726-015-0007-z
  8. Vinogradova A.A., Smirnov N.S., Korotkov V.N., Romanovskaya A.A. Forest fires in Siberia and the Far East: Emissions and atmospheric transport of black carbon to the Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28. P. 512—520.
  9. Sitnov S.A., Mokhov I.I., Dzhola A.V. The confluence of Siberian fires on the content of carbon monoxide in the atmosphere over the European part of Russia in the summer of 2016 // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30. P. 146—152.
  10. Смирнов А.П. Лесные пожары — 2010: причины и следствия [Текст] // Приложение к журналу Безопасность жизнедеятельности. 2013. № 11. С. 13—16.
  11. Зайцев А.М., Губский С.В. К вопросу возникновения лесных пожаров вследствие самовозгорания лесной подстилки // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. 2016. № 4 (21). С. 22—29.
  12. Loboda E.L., Matvienko O.V., Vavilov V.P., Reyno V.V. Infrared thermographic evaluation of flame turbulence scale // Infrared Phys. Technol. 2015. V. 72. P. 1—7.
  13. Лобода Е.Л., Луценко А.В., Агафонцев М.В. Исследование турбулентности в пламени модельного пожара и возникновение индуцированной атмосферной турбулентности // Известия высших учебных заведений. Физика. 2023. Т. 66. № 4. С. 48—56. doi: 10.17223/00213411/66/4/5
  14. Обухов А.М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 414 с.
  15. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч. 2. М.: Наука, 1967. 720 с.
  16. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. М.: ИД Спектр, 2009. 544 с.
  17. Весала Г.Т., Гхали В.С., Нага Прашанти Ю., Суреш Б. Параметрическое исследование моделей обнаружения аномалий для выявления дефектов в инфракрасной термографии // Дефектоскопия. 2023. № 12. С. 12—25. doi: 10.31857/S0130308223120023
  18. Хао Я., Ян Я., Ксианлонг Л., Хонжин В., Ююн Х., Вавилов В.П. Оценка эффективности обнаружения инородных объектов в почве методом инфракрасной термографии // Дефектоскопия. 2024. № 8. С. 32—41. doi: 10.31857/S0130308224080035
  19. Лобода Е.Л., Рейно В.В., Агафонцев М.В. Применение термографии при исследовании процессов горения. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2016. 80 с.
  20. Касымов Д.П., Агафонцев М.В., Перминов В.А. Инфракрасная термографическая диагностика огнестойкости древесины в условиях комбинированного теплового воздействия фронта низового пожара и горящих и тлеющих частиц // Дефектоскопия. 2024. № 10. С. 51—58. doi: 10.31857/S0130308224100058
  21. Loboda E.L., Kasymov D.P., Agafontsev M.V., Reyno V.V., Lutsenko A.V., Staroseltseva A.A., Perminov V.V., Martynov P.S., Loboda Ya. A., Orlov K.E. Crown fire modeling and its effect on atmospheric characteristics // Atmosphere. 2022. V. 13. No. 12. P. 1—9. URL: https://www.mdpi.com/2073-4433/13/12/1982
  22. Лобода Е.Л., Касымов Д.П., Агафонцев М.В., Рейно В.В., Гордеев Е.В., Тараканова В.А., Мартынов П.С., Орлов К.Е., Савин К.В., Дутов А.И., Лобода Ю.А. Влияние малых природных пожаров на характеристики атмосферы вблизи очага горения // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 10. С. 818—823. doi: 10.15372/AOO20201011. https://ao.iao.ru/ru/search/vol.33-2020/iss.10/11.
  23. Инструкция по применению базового программного обеспечения «МЕТЕО 3.0» АМЯ2.702. 089 И1. Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН ООО «Сибаналитприбор».
  24. Лобода Е.Л., Луценко А.В., Касымов Д.П., Агафонцев М.В., Колесников И.А. Влияние модельного пожара на характеристики турбулентности в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 10. С. 854—860. doi: 10.15372/AOO20231010.
  25. Loboda E., Kasymov D., Agafontsev M., Reyno V., Gordeev Y., Tarakanova V., Martynov P., Loboda Y., Orlov K., Savin K., Dutov A. Effect of Small-Scale Wildfires on the Air Parameters near the Burning Centers // Atmosphere. 2021. V. 12. No. 1. P. 75 (1—15). doi: 10.3390/atmos12010075

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментального участка и расположения измерительного оборудования (степной пожар): 1 — экспериментальный участок 15×3 м; 2 — полоса зажигания; 3 — метеостанция АМК-03 на мачте 10 м; 4 — ИК-камера JADE J530SB; 5 — видеокамера.

Скачать (74KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема экспериментального участка и расположения измерительного оборудования (верховой пожар): 1 — экспериментальный участок 10 × 4 м; 2 — полоса зажигания; 3 — «разгонный участок»; 4 — участок подроста и кустарников; 5 — модельный полог леса (сосны высотой 2—3 м); 6 — модельный полог леса (сосны высотой 3—4 м); 7 — стойка с термопарами; 8 — регистрирующая и записывающая аппаратура; 9 — ИК-камера JADE J530SB; 10 — видеокамера; 11 — метеостанция АМК-03 на мачте 10 м.

Скачать (95KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Термограмма фронта горения модельного степного пожара и изменение температуры в пламени.

Скачать (462KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр пульсаций температуры в пламени на высоте L / 2 (а) и на высоте L (б) для степного пожара.

Скачать (133KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры пульсации температуры воздуха на высоте 3 и 10 м: до проведения эксперимента на высоте 3 м для степного (а) и верхового (б) пожаров; во время эксперимента на высоте 3 м (в — степной, г — верховой) и 10 м (д — степной, е — верховой).

Скачать (433KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение локальных характеристик атмосферы в окрестности очага горения для степного пожара: а — изменение структурной функции показателя преломления C2n (оптическая); б — изменение структурной постоянной флуктуации температуры C2T.

Скачать (153KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изменение локальных характеристик атмосферы в окрестности очага горения для верхового пожара: а — изменение структурной функции показателя преломления C2n (оптическая); б — изменение структурной постоянной флуктуации температуры C2T.

Скачать (179KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».