Ta strona korzysta z ciasteczek, aby zapewnić Ci najlepszą możliwą obsługę. Informacje o ciasteczkach są przechowywane w przeglądarce i wykonują funkcje takie jak rozpoznawanie Cię po powrocie na naszą stronę internetową i pomaganie naszemu zespołowi w zrozumieniu, które sekcje witryny są dla Ciebie najbardziej interesujące i przydatne.
Ekstremalne zjawiska pogodowe związane ze zmianami klimatu przyczyniają się do wzrostu częstotliwości i dotkliwości pożarów. Skutki są niszczycielskie – od wypadków śmiertelnych przez utratę mienia po szkodliwe emisje do atmosfery. Monitoring atmosfery programu Copernicus (CAMS*) prowadzi w czasie zbliżonym do rzeczywistego obserwacje pożarów lasów na całym świecie, a Copernicus Climate Change Service (C3S*) dostarcza danych na temat skutków pożarów.
Naturalne pożary lasów (z ang. wildfires1) pojawiają się w przypadku łatwopalnej roślinności i w obecności źródła zapłonu pochodzenia naturalnego (wyładowania atmosferyczne) lub związanego z działalnością człowieka. Wpływ na nie ma szereg czynników, w tym rodzaj roślinności, struktura, wilgotność, topografia i wiatr2.
Moc promieniowania cieplnego pożaru (FRP)
Wartości FRP (ang. Fire Radiative Power) [MW] dla MODIS są obliczane za pomocą równania:
FRP=Asβ(Tf8−Tb8)
Gdzie:
Tf to jasność w zakresie 4 µm dla piksela pożaru;
Tb to średnia jasność w zakresie 4 µm dla tła;
As to nominalna powierzchnia piksela MODIS oceniana pod kątem skanowania lub numeru próbki s;
współczynnik β=4.34×10−19 Wm−2K−8 jest specyficzny dla odpowiedzi spektralnej MODIS przy 4 µm.
Jedną z wielkości często stosowanych do obserwacji i raportowania intensywności pożarów jest moc promieniowania ognia (FRP – Fire Radiative Power), określająca szybkość, z jaką energia jest wypromieniowywana z pożaru. FRP jest zwykle wyrażane w megawatach [MW] lub gigawatach [GW] i mówi o szybkości uwalniania energii. FRP jest wykorzystywane przez globalny system asymilacji pożarów CAMS (GFAS – ang. Global Fire Assimilation System) do oszacowania emisji substancji zanieczyszczających atmosferę związanych z pożarami. Wartości FRP pochodzą z obserwacji satelitarnych Terra MODIS i Aqua MODIS NASA .
Wartość FRP pochodzi z czujników satelitarnych, takich jak spektroradiometr MODIS znajdujący się na satelitach NASA Terra i Aqua, zestaw radiometrów obrazowania w podczerwieni VIIRS na satelitach Suomi NPP i NOAA-20 oraz radiometr temperatury powierzchni morza i lądu (SLSTR) na satelitach Sentinel-3A i Sentinel-3B. Czujniki te mierzą temperaturę jasności powierzchni Ziemi przy różnych długościach fal promieniowania elektromagnetycznego. Do obliczenia FRP można wykorzystać anomalię lub różnicę w temperaturze jasności3 , proces obliczania jest złożony i obejmuje m. in. poprawki na wpływ warunków atmosferycznych, kalibrację czujnika i kąt, pod jakim wykonywany jest pomiar.
Źródło: CAMS
FRP obliczane jest w czasie zbliżonym do rzeczywistego i umożliwia meteorologom, straży pożarnej i naukowcom ocenę nasilenia pożarów, śledzenie ich rozprzestrzeniania się w celu podejmowania świadomych decyzji.
Spalony obszar
Inną miarą wpływu (skutków) pożaru jest tzw. blizna pożarowa z (ang. scarf) lub spalony obszar, czyli teren na którym w wyniku pożaru pozostał węgiel drzewny i popiół, powstał ubytek w roślinności4 i zmieniła się jego struktura.
Powierzchnię tę zwykle oblicza się, uwzględniając ocenę naziemną, techniki teledetekcji i analizę geoprzestrzenną. Satelity dostarczają zdjęć obszaru przed pożarem i po. Porównując je można zidentyfikować spalony obszar.
Źródło: Unia Europejska, zdjęcia Sentinel-2 z programu Copernicus
Europejski system informacji o pożarach lasów (EFFIS) dzięki narzędziu szybkiej oceny szkód (RDA), przetwarza obrazy satelitarne pochodzące z instrumentu MODIS NASA i dwa razy dziennie aktualizuje spalony obszar w Europie dla pożarów o powierzchni powyżej 30 ha. Od 2018 r. wykorzystywane są też zdjęcia z satelity Copernicus Sentinel-2, co umożliwia mapowanie pożarów o powierzchni mniejszej niż 30 ha oraz poprawienie precyzji konturu spalonego obszaru uzyskanego z instrumentu MODIS, dzięki czemu spalony obszar zmapowany przez EFFIS obejmuje 95% pożarów w UE.
Źródło: Europejski system informacji o pożarach lasów (EFFIS)
Dla zobrazowania gwałtowności pożaru, stosuje się znormalizowany współczynnik spalenia (NBR), obliczany na podstawie zdjęć satelitarnych poprzez porównanie pasma bliskiej podczerwieni (NIR) i krótkofalowej podczerwieni (SWIR) pochodzące z satelity Sentinel-2.
Po opanowaniu pożaru, w zależności od potrzeb, przeprowadzany jest lotniczy pomiar spalonego obszaru z zastosowaniem kamer, które zapewniają wysoką rozdzielczość przestrzenną. Do analizy danych wykorzystuje się systemy informacji geograficznej (GIS). Najdokładniejsze wyniki uzyskuje się poprzez łączenie danych z wielu źródeł.
Monitorowanie emisji z pożarów i monitoring dymu
Źródło: CAMS
CAMS GFAS wykorzystuje procedurę asymilacji wartości FRP dla tworzenia codziennych szacunków emisji z pożarów lasów i spalania biomasy na całym świecie, z rozdzielczością przestrzenną 0,1 stopnia z godzinowym krokiem czasowym. Dane wyjściowe to emisje ze spalania biomasy (płonącej roślinności) dla 40 gazów cieplarnianych, gazów śladowych i aerozoli, od 1 stycznia 2003 r. do dnia dzisiejszego.
CAMS dostarcza codziennie pięciodniową prognozę składu atmosfery dla całego świata, niezwykle przydatną dla śledzenia wpływu emisji z pożarów oraz dymu na stan atmosfery. Szczególnie istotna jest prognoza tlenku węgla (CO), powstającego w wyniku pożarów, który jest dobrym wskaźnikiem przenoszenia zanieczyszczeń dymem na duże, oraz parametr grubość optyczna aerozolu optyczne (AOD) i grubość optyczna aerozolu materii organicznej, które pokazują poziom wytłumienia światła słonecznego przez cząstki stałe zawarte w dymie z pożarów. Prognozy są dostępne na całym świecie z efektywną rozdzielczością poziomą około 0,4 stopnia. Dane z prognozą dostępne są od 2003 r. do chwili obecnej.
CAMS GFAS dostarcza również oszacowanie efektywnej wysokości wprowadzenia emisji, uzyskiwane z obserwacji FRP i analiz meteorologicznych na podstawie operacyjnych prognoz pogody Europejskiego Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF). Efektywna wysokość wprowadzenia emisji ma wpływ na długość ich zalegania w atmosferze, ich przemiany chemiczne i dalszy cykl życia poszczególnych składników emisji5. Wprowadzenie na większą wysokość to większe prawdopodobieństwo dłuższego pozostawania w atmosferze oraz przetransportowania emisji na dalszą odległość.
Pirokonwekcja i burze
Innym terminem często słyszanym w kontekście pożarów jest silna i głęboka pirokonwekcja, która może wystąpić w chmurze ognia ze względu na olbrzymią ilość ciepła, co powoduje szybkie podnoszenie się powietrza. Ten silny prąd wznoszący, wciąga otaczające chłodniejsze powietrze a wznoszące się powietrze osiąga poziom kondensacji, skrapla się i tworząc chmury pirocumulus ( pyroCu ) lub chmury burzowe pirocumulonimbus ( pyroCb ).
Źródło: Biuro Meteorologii Rządu Australii
Pirokonwekcja może powodować zwiększenie zasięgu i gwałtowności pożarów ze względu na silne wahania kierunku i prędkości wiatru przyziemnego, prądy zstępujące oraz pioruny pirogenne, które to zjawiska mogą powodować wzniecenie nowych pożarów6. Silne wiatry mogą przenosić płonące elementy, wywołując więcej pożarów po stronie zawietrznej pierwotnego pożaru7.
Pożary i zmiany klimatu
Zmiany klimatu zostały uznane za istotny czynnik przyczyniający się do zwiększonej częstotliwości i intensywności pożarów w północnych regionach pozatropikalnych ze względu na kilka czynników, między innymi wzrost temperatur i przedłużające się okresy suszy. Rosnące temperatury w połączeniu ze zmienionym rozkładem przestrzennym opadów zmieniają warunki na bardziej suche, co zwiększa ryzyko pożarów. Sytuację dodatkowo pogarszają związane ze zmianami klimatycznymi zmiany w rozkładzie wiatru i wyładowań atmosferycznych. Gorące i suche wiatry wzmagają pożary, ułatwiając ich szybkie rozprzestrzenianie się i utrzymywanie się przez długi czas, a zwiększona ilość wyładowań atmosferycznych to większa liczba zapłonów pożarów, szczególnie w lasach wysokich szerokości geograficznych.
Źródła danych: dane dotyczące wilgotności gleby ERA5-Land i dane dotyczące pożarów lasów CAMS GFAS v1.2., CAMS/C3S/ECMWF
Warto podkreślić wagę sprzężenia zwrotnego między pożarami lasów a zmianami klimatycznymi. Ekstremalne pożary zmieniają cykl węglowy Ziemi, emitując więcej węgla, niż jest pochłaniane przez roślinność w miarę jej wzrostu. Usuwanie roślinności i spalanie gleby w wyniku pożarów również zmniejsza zdolność gleby do magazynowania dwutlenku węgla i zmienia albedo powierzchni. Dym z pożarów zmienia równowagę promieniowania Ziemi w wyniku tworzenia się chmur (chociaż wpływ tego na klimat może nie być znaczący), a sadza pochłania i emituje promieniowanie podczerwone, co ma efekt ocieplający – ale skutki te są stosunkowo lokalne i krótkotrwałe. Sadza osadzająca się na śniegu i lodzie zmniejsza albedo lodu i pomniejsza zdolność lodowców do odbijania promieniowania słonecznego w przestrzeń kosmiczną.
Zmiany klimatu są czynnikiem przyczyniającym się do zwiększonej aktywności pożarów lasów i rosnącego zagrożenia pożarami i związanym z tym ryzykiem.
CAMS i C3S – bogactwo danych o pożarach lasów
CAMS regularnie dostarcza aktualne informacje na temat lokalizacji, intensywności i szacunkowych emisjach z pożarów na całym świecie, a także śledzi transport emisji i skład dymu. Aby dowiedzieć się więcej na temat monitoringu pożarów CAMS, odwiedź stronę poświęconą globalnemu monitorowaniu pożarów i zapoznaj się z poszczególnymi produktami w serwisie z danymi o atmosferze oraz przejrzyj sekcje z często zadawanymi pytaniami i odpowiedziami.
Serwis Copernicus Climate Change (C3S) i repozytorium z danymi o zminie klimatu udostępnia dane o pożarach lasów, takie jak wskaźniki „pogody pożarowej” dla Europy w latach 1970–2098 uzyskane na podstawie procedur reanaliz i dzięki projekcjom zmian klimatu, udostępnia też informacje na temat spalonego obszaru od 2001 r. do chwili obecnej pochodzące z obserwacji satelitarnych. Raport C3S na temat stanu klimatu w Europie z 2023 r. zawiera specjalną sekcję poświęconą pożarom lasów w Europie i Arktyce.
*CAMS i C3S są wdrażane przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF) przy wsparciu finansowym Komisji Europejskiej
1] Zbiory danych CAMS i C3S obejmują wszystkie pożary krajobrazu lub roślinności, w tym pożary pól uprawnych i otwarte spalanie biomasy.
[2] ESOTC 2 023/Pożary
[3] Temperatura jasności jest radiometryczną miarą promieniowania cieplnego emitowanego przez powierzchnię Ziemi.
4] Pereira i in., 1997; Roy i in., 1999
5] Paugam , R., Wooster, M., Freitas, S. i Val Martin, M.: Przegląd podejść do szacowania wysokości wtrysku smugi pożarów w ramach wielkoskalowych modeli transportu chemicznego w atmosferze
[6] Dowdy, AJ, Ye, H., Pepler , A. i in. Przyszłe zmiany w ekstremalnych warunkach pogodowych i czynnikach ryzyka pirokonwekcji australijskich pożarów. Sci Rep 9, 10073 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-46362-x
[7] Np. Mendez, A. i Farazmand , M. Kwantyfikacja rzadkich zdarzeń w wykrywaniu: Jak daleko rozprzestrzeniają się pożary? Dziennik Bezpieczeństwa Pożarowego 132 (2022). https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103630