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