Оцінка поширення ландшафтних пожеж у Чорнобильській
зоні відчуження в березні 2022 р. на основі моделі Ротермела
і супутникових знімків Sentinel-2

Ю. І. Кузьменко, Л. В. Гавловська

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Лисогірська, 12, Київ, 03028, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.22.3.7

Анотація

Представлено результати визначення площ і периметрів вигоряння для трьох груп пожеж, що сталися в Чорнобильській зоні відчуження у березні 2022 р., двома способами: a) шляхом моделювання на основі моделі Ротермела в середовищі геоінформаційної системи з відкритим кодом GRASS GIS за координатами активних пожеж супутників VIIRS і MODIS, отриманих у режимі NRT; б) на основі аналізу супутникових знімків Sentinel-2 із застосуванням спектральних індексів BAIS2 і NBR. У результаті розрахунків отримано карти розповсюдження пожеж, визначено їхні швидкості розповсюдження (ROS), а також запаси 137Cs в межах спалених ділянок. Проведено порівняння змодельованих і отриманих за супутниковими знімками результатів. Відносна похибка розрахунку площ вигоряння, отриманих обома способами для визначених груп пожеж, знаходиться в межах 15% при загальній площі згарищ близько 8,5 км2 . Порівняння оцінок вигорілих площ з аналогічними оцінками інших авторів, зроблених за супутниковими знімками, показало узгодженість результатів: відносна похибка для окремих
груп пожеж становила 6–16%

Ключові слова: розповсюдження пожеж, спектральні індекси, супутникові знімки, площі вигоряння, геоінформаційні системи, зона відчуження, модель Ротермела, Sentinel-2

Список використаної літератури

1. Alcaras E. Normalized Burn Ratio Plus (NBR+): A New Index for Sentinel-2 Imagery / E. Alcaras, D. Costantino, F. Guastaferro, et al. // International Journal of Remote Sensing. —
2022. — Vol. 14. — Art. 1727.
2. Chuvieco E. Historical background and current developments for mapping burned area from satellite Earth observation / E. Chuvieco, F. Mouillot, G. R. Van Der Werf, et al. // Remote Sensing of Environment. — 2019. — Vol. 225. — P. 45–64.
3. Chuvieco E. 2002. Assessment of different spectral indices in the red-near-infrared spectral domain for burned land discrimination / E. Chuvieco, M. P. Martín, A. Palacios // International Journal of Remote Sensing. — 2002. — Vol. 23. — P. 5103–5110.
4. Rothermel R. C. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuels / R. C. Rothermel // USDA Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Research Paper INT-115. — Ogden, 1972.
5. Andrews P. L. Current status and future needs of the BehavePlus Fire Modeling System / P. L. Andrews // International Journal of Wildland Fire. — 2014. — Vol. 23 (1). — P. 21–33.
6. ALOS Global Digital Surface Model “ALOS World 3D — 30m (AW3D30)”. — Available at: https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/en/aw3d30/index.htm.
7. Petras V. Wild fire modeling in GRASS GIS / Vaclav Petras. — Class project final report: GIS/MEA582–601, Spring 2014.
8. MODIS Collection 61 NRT Hotspot / Active Fire Detections MCD14DL distributed from NASA FIRMS. Available at: https://earthdata.nasa.gov/firms. — doi:10.5067/FIRMS/MODIS/MCD14DL.NRT.0061.
9. NRT VIIRS375 m Active Fire product VJ114IMGTDL_NRT distributed from NASA FIRMS. Available at: https://earthdata.nasa.gov/firms. — doi:10.5067/FIRMS/VIIRS/VJ114IMGT_NRT.002
10. Pettinari M. L. Generation of a global fuel data set using the Fuel Characteristic Classification System / M. L. Pettinari, E. Chuvieco // Biogeosciences. — 2016. — Vol. 13. —
P. 2061–2076.
11. Ottmar R. D. An overview of the Fuel Characteristic Classification System — Quantifying, classifying, and creating fuelbeds for resource planning / R. D. Ottmar, D. V. Sandberg, C. L. Riccardi, S. J. Prichard // Can. J. Forest Res. — 2007. — Vol. 37. — P. 2383–2393.
12. Anderson H. E. Aids to determining fuel models for estimating fire behavior. Gen. Tech. Rep. INT-122 / H. E. Anderson. — Ogden, UT: U. S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, 1982. — 22 p.
13. Гис-подход к решению задачи прогнозирования развития природных пожаров в Чернобыльской зоне отчуждения на основе модели Ротермела / Ю. И. Кузьменко, Т. Д. Лев, О. Г. Тищенко [и др.] // Ядерна енергетика та довкілля. — 2020. — Вип. 2. — С. 79–94.
14. Louis J. Sentinel-2 Sen2Cor: L2A Processor for Users / J. Louis, V. Debaecker, B. Pflug, et al. // Proceedings of the Living Planet Symposium (Prague, Czech Republic, 9–13 May 2016). — P. 1–8.
15. Sentinel-2 User Handbook. — ESA, 2015, 64 p. — Available at: https://sentinels.copernicus.eu/documents/247904/685211/Sentinel-2_User_Handbook.pdf/8869acdf-fd84–43ec-ae8c-3e80a436a16c?t=1438278087000.
16. García M. J. L. Mapping burns and natural reforestation using thematic mapper data / M. J. L. García, V. Caselles // Geocarto Int. — 1991. — Vol. 6. — P. 31–37.
17. Filipponi F. BAIS2: Burned area index for Sentinel-2 / F. Filipponi // Multidiscip. Digit. Publ. Inst. Proc. — 2018. — Vol. 2. — P. 364. — doi.org/10.3390/ecrs-2-05177
18. Kashparov V. Spatial data sets of radionuclide contamination in the Ukrainian Chernobyl Exclusion Zone / V. Kashparov, S. Levchuk, M. Zhurba // Earth System Science Data. —
2018. — Vol. 10. — P. 339–353.
19. Fernández-Manso A. SENTINEL-2A red-edge spectral indices suitability for discriminating burn severity / A. Fernández-Manso, O. Fernández-Manso, C. Quintano // Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf. — 2016. — Vol. 50. — P. 170–175.
20. Veraverbeke S. Evaluation of pre/post-fire differenced spectral indices for assessing burn severity in a mediterranean environment with landsat thematic mapper / S. Veraverbeke, S. Lhermitte, W. Verstraeten, R. Goossens // Int. J. Remote Sens. — 2001. — Vol. 32. — P. 3521–3537.
21. Navarro G. Evaluation of forest fire on Madeira Island using Sentinel-2A MSI imagery / G. Navarro, I. Caballero, G. Silva, et al. // Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf. — 2017. —
Vol. 58. — P. 97–106.
22. Процак В. Довідка № 1 від 21.03.2022. Про викиди в атмосферу радіонуклідів від пожеж на території Чорнобильської зони відчуження за період 11.03–20.03.2022 р. / В. Процак, Д. Голяка. — Режим доступу: https://nubip.edu.ua/sites/default/files/u259/information_firecez_n1.pdf.
23. Процак В. Довідка № 3 від 30.03.2022. Про викиди в атмосферу радіонуклідів від пожеж на території Чорнобильської зони відчуження за період 24.03– 29.03.2022 р. та узагальнені дані за період 11.03– 29.03.2022 р. / В. Процак, Д. Голяка. — Режим доступу: https://nubip.edu.ua/sites/default/files/u184/information_firecez_n3.pdf.

Повна стаття (PDF)