DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 5-6/2008 str. 45 <-- 45 --> PDF |
Z. Spanjol, K. Biljaković, R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić: ŠUMSKI POŽARI I FIZIKALNI Šumarski list br. 5-6, CXXXII (2008), 259-267 Fizika i modeli šumskih požara Šumski požari su jedan od primjera fizikalnih problema koji pokazuju samoorganiziranu kritičnost, odnosno vrlo su blizu točke kritičnog ponašanja. U istu kategoriju spadaju na oko vrlo različiti sustavi, kao što su prirodne katastrofe u obliku potresa, tornada, tsunamija, lavina, poplava.. Neki jednostavni modeli koje nudi fizika, mogu u prvoj prilagodbi dosta vjerno opisati Physics and Forest Fire Models ponašanje takvih sustava. Slika 7. Munja zapali drvo na označenom mjestu i vatra se proširi po cijelom perkolira- Perkolacija je osnova najjednosjućem grozdu označenom crveno. Za iduću stepenicu ostaje samo šuma desno, gdje se požar može proširiti samo unutar manjih domena lijevo. tavnijeg modela kompleksnih, neu Figure 7 A flash of lightning ignites wood in the marked place and thefire spreads across the ređenih sustava. Perkolacija izvor entire percolating cluster marked red. For the next step, only the forest on the right no označava protjecanje ili prolaže-remains where the fire can spread solely within the smaller domains on the left nje kroz poroznu supstancu, ah se općenito koristi u smislu širenja ili postepenog rasta. Model perkolacije pokazao se uspješnim u rješavanju mnogih pitanj a u fizici (S t a u f f e r iAharony, 1992), ali se može primijeniti i na mnoge probleme u sociologiji, biologiji, medicini, pa i ekonomiji. Mi ćemo ga koristiti za simuliranje šumskih požara. Na mrežnoj stranici interdisciplinarnog kolaborativnog projekta Obrasci kompleksnosti i njihova primjena - http://cp2.ifs.hr, koji je prethodio našem tekućem znanstvenom programu mogu se naći osnovne ideje okupljanja fizičara s ekonomistima, šumarima i agronomima, kao i neki naši zajednički rezultati. Zamislimo jednostavnu dvodimenzionalnu rešetku kao na slici 7. Svako polje popunjeno je s vjerojatnošću j7, neovisno o popunjenosti susjednih polja. Popunjena polja u grupama gdje susjedi imaju jednu zajednički stranicu nazivaju se grozdovima. Kako povećavamo vjerojatnosti j7, može se u sustavu pojaviti grozd koji se prostire s jednog kraja na Am%i -perkolirajući grozd. Granična vjerojatnost na kojoj dolazi do pojave ovakvog grozda naziva se vjerojatnost praga i označava s pČ. To je vjerojatnost na kojoj se prvi put formira perkolirajući grozd. Za 2D kvadratičnu rešetku se dobiva j?Č = 0.59. Gornja matrica i popunjena polja mogu predstavljati različite sustave. Njima možemo simulirati pore u nekom poroznom mediju, nečistoće u nekom materijalu, vodljive otoke u izolatorskoj matrici ili pak nešto vrlo prozaično kao stoje načelo priprave kave u automatu ili tonera u stroju za kopiranje. Pri tomu nas može zanimati kako će neka tekućina prolaziti kroz porozni medij (npr. protok nafte kroz različite slojeve zemljine kore) ili koliko primjesa moramo dodati nekom materijalu da bi dobili vodič ili pak koliko kave moramo staviti u automat. Koliko god izgledalo prozaično, može imati vrlo velike financijske posljedice. Ako u aparat stavimo premalo kave, neće biti dobrog okusa, a ako stavimo pre više, automat će se začepiti. Primijeni li se optimalizacija u nekom velikom uslužnom lancu, uštede mogu biti milijunske. Međutim, postoji još jedna primjena perkolativnog modela za šumske požare koja se zove mehanizam visoko optimalizirane tolerancije (Carlson i Doyle, 1999), u kojoj se određuje najbolja raspodjela stabala koja će optimalizirati proizvodnju trupaca u šumi koja je podložna šumskom požaru. Prostor između pošumljenih područja, odnosno veličine šumskih blokova mijenjaju se s vjerojatnošću pojave požara na pojedinim mjestima. Neki najosnovniji pojmovi o fizici požara mogu se naći u edukativnom mini-projektu na stranicama škole za mlade fizičare (http://eskola.hfd.hr/mini_ projekt/mp3/mp3.htm). Na slici 8. pokazana je edukativna simulacija širenja požara na dvodimenzionalnoj rešetki kojoj se može mijenjati veličina. Može se mijenjati gustoća šume, kao i "smjer vjetra" te koraci u širenju požara. Na slikama zelena polja u dvodimenzionalnoj matrici predstavljaju drveće u šumi. Na gornjoj slici vatra je bila zapaljena u sredini izgorene površine i širila se u svim smjerovima. Na rubu površine na valnoj fronti crveno polje označava drvo koje gori, a žuto polje upravo zapaljeno drvo. Srednja slika prikazuje tri moguća razvoja; požar koji se sam ugasio, manji požar koji se još širi i požar koji se proširio po cijelom području u uvjetima bez vjetra, te kad se požar širi jednako u svim smjerovima (crvene strelice u lijevom gornjem kutu izbornika). Donja slika prikazuje širenje tri požara kada vjetar puše odozgo. Požar u sredini se sam od sebe ugasio. S ciljem pronalaženja najpogodnijeg modela za predviđanje razvoja požara koji bi se mogao koristiti kao dobra podrška u odlučivanju kod protupožarnih intervencija, uključili smo se u tehnologijski projekt Ministarstva znanosti, obrazovanja i športa TP-06/0007-01 u okviru radne cjeline pod naslovom "Pilotski modul za operativnu predikciju požara". Vjerodostojnost pred |