Fire жиынтығы қаншалықты дәл?

Бұл мақалада Fire жиынтығының модельдері, деректері, валидация нәтижелері және шектеулері түсіндіріледі. Модельдеу нәтижесін түсіндіру үшін осы ақпаратты Пайдалану.

Ескертпе: Fire жиынтығы — орындар мен сценарийлерді салыстыруға арналған жоспарлау құралы, мысалы, әртүрлі беткейлердегі таралуды, электр желісінің бойындағы тұтануды немесе жел мен жанғыш материалдың құрғақтығындағы өзгерістерді салыстыру. Бұл нақты өрттің болжамы емес. Эвакуация туралы шешім қабылдау үшін оны ешқашан пайдаланбаңыз. Белсенді өрт кезінде жергілікті құтқару қызметтерінің нұсқауларын орындаңыз.

Өрт мінез-құлқының модельдері

Жиынтық АҚШ-тың жер басқарушылары қолданатын өрт мінез-құлқының стандартты ғылымын пайдаланады:

• Жер беті өрті: Ротермелдің таралу моделі (1972 ж., Альбинидің 1976 жылғы жаңартуымен), Скотт пен Бурганның 40 жанғыш материал моделімен және бастапқы 13 модельмен.
• Төбелік өрт: өрт ағаштарға көтерілген кездегі Ван Вагнер моделі, төбелік өрттің жүгіру жылдамдығына арналған Ротермелдің 1991 жылғы моделі және ішінара шатыр қабатындағы өрттерге арналған Финни әдісі.
• Канадада: Канаданың өрт мінез-құлқын болжау жүйесі (FBP) (Forestry Canada 1992, Wotton және басқалар 2009 жылы жаңартқан) — Канаданың өз моделі, ол Канада ормандарындағы эксперименттік өрттер негізінде құрастырылған. Ол канадалық агенттіктер күн сайын пайдаланатын өрт ауа райы кодтарымен жұмыс істейді.
• Карта бойынша таралу: минималды жүру уақыты әдісі, АҚШ Орман қызметінің FlamMap құралында қолданылатын сол идея. Өрт әрбір ұяшық арқылы ең жылдам жолмен жүреді, алдымен өрлеуге және жел бағытына қарай.

АҚШ-та бұлар — FARSITE, FlamMap және BehavePlus, яғни өртті жоспарлауға арналған АҚШ құралдарының артындағы модельдер; Канадада FBP жүйесі — Канаданың ұлттық өрт мінез-құлқы карталарының және Prometheus құралының артындағы модель.

Деректер көздері

Нәтиженің сапасы кіріс деректерінің сапасына байланысты:

• Жанғыш материалдар (АҚШ): LANDFIRE — АҚШ Ішкі істер министрлігі мен АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігінің жанғыш материал түрлері мен ағаш шатырының ұлттық картасы, 30 м ажыратымдылықпен. Төменгі 48 штат ең жаңа LANDFIRE жаңартуын пайдаланады, ал алдыңғы шығарылым кез келген олқылықтарды толтырады. Аляска мен Гавайи өздерінің LANDFIRE шығарылымдарын пайдаланады.
• Жанғыш материалдар (Канада): Канаданың табиғи ресурстар министрлігінің жанғыш материал түрлерінің ұлттық картасы (2024), 30 м ажыратымдылықпен: шырша, қарағай, көктерек, аралас орман, шөп және жанбайтын жер.
• Жер бедері: Scribble Maps биіктік деректері, АҚШ-тың көп бөлігінде USGS 1 м лидарынан, басқа жерлерде 30 м деректерден алынған.
• Жел: АҚШ-та жиынтық сіздің аймағыңыздың Ұлттық метеорологиялық қызметінің сағаттық болжамынан басталады; басқа жерлерде тұрақты 20 км/сағ батыс желден басталады. Кез келген желді сынау үшін оны өзгертуге болады.

Есеп картасында сіздің аймағыңыз үшін жанғыш материал деректерінің қамтылуы мен сенімділігі көрсетіледі. Екеуі де карталар жанғыш материалдарды жасалған кездегідей көрсетеді (LANDFIRE 2024 және 2025, канадалық карта 2024). Одан кейінгі өрт, кесу, жанғыш материалды өңдеу немесе жаңа үйлер оларда жоқ.

Модельді валидациялау

Ағымдағы валидация тексерулері:

• Өрт мінез-құлқының есептеулері сол модельдердің тәуелсіз ашық бастапқы кодты іске асыруымен (Pyretechnics) тексеріледі. Тегіс жерде таралу жылдамдығы, өрттің қарқындылығы және оның пішіні 0,5% шегінде сәйкес келеді. Жел мен еңіс бірге болғанда олар 10% шегінде сәйкес келеді, себебі екі құрал жел мен еңісті сәл басқаша біріктіреді және екі тәсіл де практикада қолданылады.
• Канадалық модель жарияланған өрт ауа райы индексі кестелерімен (бастапқы таралу индексі), ал әр жанғыш материал түрінің таралуы, төбелікке өтуі және жанғыш материалды тұтынуы жарияланған FBP теңдеулерімен тексеріледі.
• Белгілі пішіндер: тегіс жерде желсіз өрт шеңбер болып өседі, ал жел болғанда модельдер болжайтын эллипске айналады.
• Модель шектеулері: дымқыл жанғыш материал жанбайды, жолдар, су және тау жыныстары өртті тоқтатады (олардан диагональ бойынша өткенде де), ал өрт сіз орнатқан уақыттан тыс жанбайды.
• Нақты жанғыш материал деректері: жаңа LANDFIRE шығарылымын жүктегенде, жиынтық оны пайдаланбас бұрын оның мәндерін белгілі орындарда (орман, бұта, шөп, қалалар) тексереміз.

Модель тексерулері біздің автоматтандырылған тесттеріміздің бір бөлігі.

Тіркелген табиғи өрттермен валидациялау

Біз нақты табиғи өрттерді 12 сағаттық кезеңдермен қайта ойнаттық. Әр тест NASA жер серігі деректері бойынша картаға түсірілген нақты өрттің шетінен басталады. Ол жиынтықты 12 сағат бойы ең жақын әуежайда өлшенген жел мен ылғалдылықпен іске қосады және жиынтықтың өрті таралған жерді нақты өрт таралған жермен салыстырады. Жиынтық әр өрттен бұрын картаға түсірілген, сіз алатын жер бедері мен жанғыш материал карталарын пайдаланды.

• 2026 жылғы өрттер (ағымдағы карталар): 80 табиғи өрттің 96 он екі сағаттық кезеңі, оның 60-ы АҚШ-та және 36-сы Канадада.
• 2018–2021 жылғы өрттер (LANDFIRE 2016, олардан бұрын жасалған карта): 104 АҚШ табиғи өртінің 117 кезеңі.

Таралу жылдамдығы. АҚШ-та жиынтықтың қарқыны нақты өрттерге жақын болды. Орта есеппен ол бірдей ауданды жағуға шамамен бірдей уақыт алды: 2026 жылы нақты жылдамдықтың 1,1 есесі, 2018–2021 жылдары 1,0 есесі. Кезеңдердің шамамен 10-ның 6-ы 2 еселік шектің ішінде болды. Ол ағаш массивінде сәл баяу, шөп пен бұтада сәл жылдам жүрді, ал түнде нақты өрттер басылатын кезде тым жылдам болды. Канадада жиынтық нақты өрттерден шамамен 3 есе жылдам жүрді. Ол әр сағат үшін түстен кейінгі өрт ауа райын сақтайды, бірақ нақты канадалық өрттер күніне бірнеше сағат ғана қатты жанады. Канадалық уақыттарды түстен кейінгі белсенді жану сағаттары ретінде оқыңыз.

Таралу бағыты. Біз жиынтық өртінің пішінін барлық бағытта бірдей мөлшерде өсетін өртпен салыстырдық. Күшті желде, шамамен 18 км/сағ-тан жоғары, жиынтық кезеңдердің көбінде нақты пішінге жақынырақ болды. Жеңіл желде ол біркелкі өсуге шамамен тең нәтиже көрсетті, себебі бағыт сонда желдің шағын ауытқуларына, жер бедеріне және тұрақты жел ұстай алмайтын өрт мінез-құлқына байланысты болады. Жалпы алғанда, жиынтық АҚШ кезеңдерінің шамамен жартысында және канадалық кезеңдердің 10-ның 7-інде біркелкі өсуден жақынырақ болды.

Бұл нәтижелерді түсіндіру. Жиынтықты орындар мен сценарийлерді салыстыру үшін және тұрақты жағдайларда өрттің бірнеше сағатта қаншалықты алысқа жүгіре алатынын көру үшін пайдаланыңыз. Нақты өрттің нақты қай жерде болатынын болжау үшін оны қолданбаңыз.

Жоспарланған валидация тексерулері:

• FlamMap-пен салыстыру: біздің нәтижелеріміздің қаншалықты жақын екенін көрсету үшін сол ландшафттар АҚШ Орман қызметінің құралы FlamMap арқылы іске қосылады.
• Регрессиялық тексерулер: модельдегі өзгерістер осы көрсеткіштерді төмендетпесе ғана шығарылады.

Әр эталон жарияланған сайын бұл бетті жаңартып отырамыз.

Модельдеудің шектеулері

Нақты өрттер модельдеуден жылдамырақ және үлкенірек болуы мүмкін. Модельдеу мыналарды қамтымайды:

• Ұшқындар. Жел жанып тұрған ұшқындарды өрттен алысқа апарып, жаңа ошақтар тудыруы мүмкін. Көптеген үйлер осылай жанады. Жиынтық өртті нақты өрт секіріп өте алатын жолдарда, суда және қала кварталдарында тоқтатады.
• Үйлер жанғыш материал ретінде. LANDFIRE құрылыс салынған аумақтардың көбін жанбайтын жер деп белгілейді, сондықтан өрт қала шетінде тоқтайды. Нақты өрттер үйден үйге таралуы мүмкін.
• Өзгеретін ауа райы. Жел мен жанғыш материалдың құрғақтығы бүкіл іске қосу кезінде бірдей қалады. Нақты өрттер тәулік уақытына, жел ауытқуларына және фронттарға байланысты өзгереді.
• Өртке қарсы күрес. Бригадалар, ұшақтар және өрт жолақтары модельденбейді.
• Өрттің өз ауа райын тудыруы. Өте үлкен өрттер өз желдерін тудыруы мүмкін.

Нәтижені қалай оқу керек

• Сценарийлерді салыстырыңыз. Оны сценарийлерді салыстыру үшін пайдаланыңыз: қай тұтану нашарырақ, құрғақ күн қаншалықты маңызды, қай беткейлер мен шатқалдар өртті ең жылдам таситынын салыстырыңыз.
• Сенімділік жолын тексеріңіз. Карта жанғыш материал деректері аумақты жоғары сенімділікпен қамтитынын айтқанда нәтижеге көбірек сеніңіз.
• Уақыттарды нұсқаулық ретінде қабылдаңыз. «6-шы сағатқа дейін жанады» дегені «осы тұрақты жағдайларда» дегенді білдіреді. Күшті жел мен құрғақ жанғыш материал нақты өрттерді жылдамдатады.
• Үйлер маңындағы ұшқын арқылы таралуды ескеріңіз. Өрт тұрғын аудан шетіне жеткен жерде ұшқындар оны әрі қарай апаруы мүмкін деп есептеңіз.

Сондай-ақ қараңыз

• Fire - Табиғи өрттің таралуын модельдеу: жиынтықты қалай пайдалану керек.