О возникновении и профилактике равнинных пожаров
«Природные равнинные пожары и как их минимизировать» доклад кандидата географических наук Петра Владимировича Люшвина на секции «Природные катастрофы и новые методы их предупреждения» научно-практической конференции «Экологические угрозы и национальная безопасность России», которая прошла в Москве в Международном независимом эколого-политологическом университете имени Н.Н. Моисеева (Академия МНЭПУ) 14−16 сентября 2016 года.
Введение
Пожары — то одно из страшнейших проклятий человечества, то его спасение. Все зависит от ситуации. Причины возгораний существуют как техногенные, так и природные. Настоящее исследование посвящено генезису равнинных природных пожаров. Особое внимание уделено наиболее ущербным торфяным пожарам в центре Русской платформы.
Согласно исследованиям на Русском Севере установлено [1], что
большинство природных возгораний приурочено к разломам земной коры и обусловлено грозовой деятельностью.
В центре Европейской части России в летней погоде проявляется квазиприливная цикличность (1935−1936, 1972 и 2010 гг.). Выражается это в экстремально высоких температурах воздуха и малом количестве осадков, что способствует возникновению и разрастанию пожаров. В антициклональных условиях удушающе знойного лета 2010 года горел европейский центр России (Рис.1). Площадь пожаров в центральной Европейской части России в несколько раз превысила фоновую (2009 г.). В среднем в день возникало 50 пожаров, с ними не успевало справляться ни МЧС, ни «проверенное средство» — «крестные ходы». Бывают массовые возгорания не укладывающиеся в приливную цикличность, например, 2002 года.
Приуроченность гроз и очагов пожаров к разломам земной коры
В узлах тектонических нарушений (разломов земной коры, линеаментов) возникает высокопроницаемая область, обеспечивающая коромантийное взаимодействие, активизацию глубинного стволового канала повышенного тепло-массообмена (эманации флюидов), где возникают резкие изменения амплитудно-частотных характеристик короткопериодических колебаний магнитного поля.
Повышенные конвективные тепловые потоки приводят к образованию положительных аномалий температур подстилающих пород. Активность тектонических структур Московской, Тульской, частично Калужской, Ярославской и Владимирской областей проявляется и по наличию в снеге фтора, сурьмы, лития, ртути, молибдена, циркония, скандия, ниобия, бериллия.
Ионизация воздуха над тектоническими нарушениями и узлами разломов обуславливает появление своеобразной по структуре облачности; образование «статичных» минимумов атмосферного давления, в которых отсутствует однозначная связь между амплитудой атмосферного давления и приращением высотных отметок, существенное снижение частоты выпадения осадков и их количества над разломами земной коры по сравнению таковыми на периферии разломов (на 26%) [1−3].
Если проводить аналогии внутри суточных изменений высокочастотной составляющей короткопериодных возмущенных вариаций магнитного поля в зоне пересечения разломов в регионе (Рис.2.а) с аналогичными явлениями при техногенных землетрясениях на Кавказе (при резких изменениях уровня воды у высоконапорных ГЭС на Кавказе [4]), то это означает, что и в недрах Севера и Центра Европейской России идут тектонические процессы.
Массовая приуроченность пирогенных кластеров к тектоническим узлам приводит к аномалиям геофизических полей, которые в качестве молниеприемников, обеспечивают повышенную грозовую активность и пожароопасность отдельных участков земной поверхности. В частности на периферии Вельско-Устьянского узла наблюдается четырехкратное увеличение числа гроз. Аналогично и в среднем Подвинье, где на территориях с повышенным магнитным полем присутствуют деревья поврежденные грозами (рис.2.б).
Аномалии локальных концентраций ионов приводят к образованию в атмосфере линейных или углообразных облачных структур, повторяющих активизированные участки границ литосферных плит, блоков или разломов. Этим атмосферным структурам «дивились» еще Аристотель и Гумбольт [5, 7, 8]. Нами выявлено, что такие облачные линеаменты — сухая атмосферная пыль в зоне локальных минимумов содержания водяного пара.
ЛЕНИАМЕНТ — линейно ориентированный элемент структуры и рельефа земной коры, длина которого во много раз превышает ширину. Лениамент рассматриваются как отражение глубинных разломов в земной коре.
Если же в регионе присутствуют метеорологические облака, то над разломом они расступаются, а пылевые будут не заметны, поскольку атмосферная пыль ранее разобрана на ядра конденсации водными метеорологическими облаками (Рис.3−5) [9].
Наличие аномальной облачности, чрезвычайных ситуаций, включая повышенную повторяемость гроз по границам глубинных разломов и аномальных градиентов (перепадов) давления в самой Москве является признаком тектонической активности.
Среди горючих ископаемых Московского региона главную роль играют месторождения торфа. Залежи этого полезного ископаемого имеют биогенное происхождение и образовались в четвертичных озерно-болотных толщах на территории зандровых (флювиогляциальных) равнин: Мещерской и Верхневолжской низменностей.
ЗАНДР, ЗАНДРОВАЯ РАВНИНА (ПОЛЕ) [исл. sandur — песок] — пологоволнистая равнина, расположенная перед внешним краем конечных морен. Принадлежит к внешней зоне ледникового комплекса. Сложена слоистыми осадками ледниковых вод: галечниками, гравием, песками, являющимися продуктами перемывания морены.
Месторождения торфа располагаются в Шатурском, Егорьевском и Орехово-Зуевском районах в восточной части Московской области и на ее севере — в Талдомском, Дмитровском и Сергиево-Посадском районах. Общая площадь торфяных участков в Московском регионе составляет почти 2000 кв. км, запасы торфа в них превышают 10 млрд тонн.
Использованные материалы и результаты исследований
Планирование полевых работ велось на основе геологических и экологических карт. Наиболее информационно насыщенная для наших целей «Карта аномалий Подмосковья». На её фрагмент нанесены данные наших измерений дозиметром ДМС ФТ 1123 АТОМ ТЕХ в нзв/ч, выполненных в июле-сентябре 2014 года (Рис.6).
На Рис.7 приведены увеличенные фрагменты между Люберцами и Раменским — экстремально высокое появление шаровых молний и у населенного пункта Губино, где пересекаются три разлома земной коры. Везде в зоне разломов в 1,5−3 раза поднимался уровень радиации, с фоновых 50−70 до 150−300 нзб/ч. Ширина этих аномалий составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров. Исключение район г. Зарайска у р. Осетр, где едва ли не повсеместно, из-за наличия радона, фоновый уровень составляет 80−100 нзб/ч. Аналогичные контрасты радиации наблюдаются и в Москве. В части железобетонных построек (возможно, эффект гранитной крошки) и над брусчаткой (у входа в Зоопарк) фоновые значения радиации повышается до 90−180 нзб/ч, а над зоной разлома земной коры в Замоскворечье (Лаврушенский пер. и окрестности) до 250 нзб/ч и выше. В ряде мест устойчиво фиксируются радиационные «ямы», где на нескольких десятков метров уровень снижается до 30 нзб/ч.
Благоприятствует разрастанию пожаров является болотный газ. Согласно нашим измерениям его концентрация в болотах и заболоченных поймах рек в регионе изменяется от равновесных с атмосферой величин (≈3÷6 10-4%) до 10%, что в два раза выше концентрации самовозгорания (≈5%). В прогоревших болотах у г. Рошаль концентрация метана порой даже ниже атмосферной.
Согласно архивным данным массовые длительные площадные пожары в Подмосковном регионе происходят в июле — августе. Наиболее длительные приурочены к торфяникам сосредоточенным на востоке, юго-востоке и севере (Рис.8). Что может их массово поджигать и при каких условиях?
Конец мая традиционно отмечается началом сезона сухих гроз на юго-западе края. В чистых сосновых борах в сухую жаркую погоду класс пожарной опасности (определяется по влажности лесной подстилки) достигает 4−5 класса, когда достаточно искры, чтобы спровоцировать пожар. В сезон сухих гроз (в отличие от обычных гроз не заканчиваются проливными дождями) искры, сыплющиеся с неба, нередко оставляют за собой пораженные молниями деревья, которые и становятся источниками лесных пожаров. Пораженное дерево загорается не сразу. Грозовой разряд, пробивая дерево, уходит в корень, в лесную подстилку, которая может тлеть несколько дней, прежде чем огонь набрав определенную силу вырвется наружу и перерастет в лесной пожар. Мнение специалистов «Гринпис» высказал координатор проекта Г. Куксин. Он связывает биологические факторы с возможностью появления пожара. Эпидемия, поразившая хвойные леса, выразившаяся в уничтожении жуком короедом-типографом значительных массивов леса, может стать причиной любого верхового пожара. Удар молнии — и пороховая бочка в виде насыщенных эфирными маслами пород взорвётся, став причиной огромного пожара. Лесные пожары в Подмосковье не столь масштабны и длительны, как торфяные, вследствие относительной площадной фрагментарности и большей скорости выгорания.
Массовые пожары на торфяниках, как правило, начинаются не раньше июля. Обусловлено это условиями самовозгорания торфа, что происходит под действием микроорганизмов в присутствии кислорода при влажности торфа ниже 40%. Такие условия в Подмосковье, где площадь пожароопасных торфяных участков составляет 75 тыс. га, наблюдаются спустя месяцы после схода снега, с начала июля. В июле 2010 году влажность торфа упала ниже 10%.
Причиной катастрофического масштаба лесных и торфяных пожаров стало и прекращение профилактической работы по предупреждению пожаров и разрушение механизмов выявления и тушения пожаров на ранних стадиях, то есть ликвидация государственной лесной охраны. Ситуацию усугубила неопределенность статуса многих территорий, неясность зон ответственности различных ведомств и организаций за тушение пожаров на землях тех или иных категорий. Так, большинство крупных торфяных пожаров в 2010 году возникло на землях запаса.
Анализ пространственно временного распределения гроз показывает их повсеместность. В мае и июне они в основном наблюдаются на западе региона (рис.9.а, б). Работа частично финансировалась грантом РФФИ (2012−2015 гг.) №12−07−00654-а «Исследование, визуализация и 4D-моделирование синергетических кумулятивно-диссипативных структур в развитии опасных эко-метео-климатических процессов и природных катастроф». Руководитель гранта — Смородин В.Е.
К августу максимумы их числа и очагов пожара смещаются на восток и юго-восток, на торфяники (Орехово-Зуева, Шатуры и между Егорьевском и Рязанью) (Рис.10).
Выводы
1. Масштабные долговременные пожары в Подмосковном регионе приурочены к торфяникам. Возникают они после длительной засухи, не раньше конца июня.
2. Для сокращения числа природных пожаров целесообразно повсеместно устанавливать сеть громоотводов, учащенную в зоне разломов земной коры.
3. Торфяные участки следует обводнять, а при невозможности, в обязательном порядке, насыщать громоотводами, с изоляцией на глубину возможного соприкосновения с торфом.