DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 71 <-- 71 --> PDF |
IZVORNI I ZNANSTVENI ČLANCI – ORIGINAL SCIENTIFIC PAPERS Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 UDK 630* 432.1 (001) ANALIZA RASPODJELE POVRŠINA ZAHVAĆENIH ŠUMSKIM POŽAROM NA OTOCIMA BRAČU, KORČULI I RABU ANALYSIS OF DISTRIBUTION OF AREAS AFFECTED BY FOREST FIRES ON ISLAND OF BRAČ, ISLAND OF KORČULA AND ISLAND OF RAB Roman ROSAVEC*, Damir DOMINKO**, Damir BARČIĆ*, Damir STAREŠINIĆ**, Željko ŠPANJOL*, Katica BILJAKOVIĆ**, Marko OŽURA***, Nera MARKOVIĆ*, Dario BOGNOLO**** SAŽETAK: Šume prekrivaju približno četvrtinu zemljine površine, i kao je dan od najvećih izvora kisika u prirodi važne su za opstanak života na Zemlji. Šumski požari kao vrlo važan fenomen za sam opstanak šuma, uz šumarstvo i ekologiju počeli su se proučavati i u fizici. U fizici je šumski požar prepoznat kao primjer kompleksnog sustava na velikim, kilometarskim skalama. Raču nal ne simulacije omogućile su nova saznanja o šumskim požarima. U radu su korišteni podaci o broju požara i opožarenoj površini, prikupljeni u šumarija ma Brač, Korčula i Rab, u razdoblju od 1991. godine do 2000. godine, koji su obrađeni primjenom fizikalnih modela, pomoću kojih se može saznati kako se požari šire, koji sve parametri i u kojoj mjeri utječu na širenje požara, te naj važnije – kako predvidjeti požare određenih razmjera. Rezultati istraživanja pokazuju da kumulativna raspodjela spaljenih površina na izabranim otocima slijedi zakon potencije u skladu s modelom Malamuda i drugih (1998). Lo garitamski prikaz rezultata je pravac u najvećem dijelu. Nagib odgovara eks po nen tu ., jer je – dNCF/dAF.AF-.. Prema navedenom modelu, ako su poz nati zadani parametri nekog sustava možemo odrediti frekvenciju širenja po žara, koja nam govori kolika je vjerojatnost pojave požara na nekoj površi ni. Skup podataka za naša tri otoka pokazuje da je s obzirom na dobiven nagib pravca za ukupan broj požara a = 1.02 ± 0.02 frekvencija širenja velika, što govori da je vjerojatnost širenja požara manja. Međutim, detaljnijom analizom dvije gru pe podataka za veće požare dobije se veći nagib, što govori da je u idućih neko liko godina rizik od požara velik, i to točno na područjima na koji ma su izgorjele velike površine (na Korčuli čak do 55 km2). Iz dobivenih rezul tata mo guće je zaključiti da se vri jednosti nagiba pravca podudaraju za male i sred nje požare, odnosno za veće frekven cije širenja kod primijenjenog mo dela, dok za veće požare postoje od stupanja kod primjene modela zbog konač nih dimenzija prostora. Dobiveni * Izv. prof. dr. sc. Željko Španjol, doc. dr. sc. Damir Barčić, Roman Rosavec, dipl. ing. šum., Nera Marković, dipl. ing. šum., Zavod za ekologiju i uzgajanje šuma, Šumarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Svetošimunska 25, 10 000 Zagreb, e-mail: spanjol@sumfak.hr ** Dr. sc. Katica Biljaković, dr. sc. Damir Starešinić, Damir Dominko, dipl. ing., Institut za fiziku, Bijenička 46, 10 000 Zagreb, e-mail: katica@ifs.hr *** Marko Ožura, dipl. ing. šum., Veleučilište u Karlovcu, Ivana Meštrovića 10, 47 000 Karovac, e-mail: marko.ozura@vuka.hr **** Dario Bognolo, dipl. ing. stroj., Veleučilište u Rijeci, Trpimirova 2/V, 1 000 Rijeka, e-mail: dariobognolo@yahoo.it |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 72 <-- 72 --> PDF |
R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić, Ž. Španjol, K. Biljaković, M. Ožura, N. Marković, D. Bognolo: AN... Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 re zultati su poticaj za daljnja istraživanja, jer je pokazano da se poznavanjem utjecaja različitih parametara po vezanih sa širenjem požara na nekom pros to ru mogu odrediti područja pove ćanog rizika od po žara. Posebice ako je pozna ta raspodjela malih i srednjih po žara. Ključne riječi: jadranski otoci, spaljena površina, računalne simulacije, kompleksni sustavi, požar. UVOD – Introduction Šume kao jedan od najvećih obnovljivih izvora u pri rodi, iznimno su važne za čovjekov opstanak. Prekri vaju približno četvrtinu zemljine površine i predstavljaju pluća postojbine svih živih bića. Brzi teh nološki razvoj znatno je unaprijedio život čovjeka, ali i dao velik doprinos uništenju prirodne ravnoteže, te smanjenju biološke raznolikosti. Šumski požari postaju sve zna čajniji čimbenik u narušavanju prirodne ravnoteže, po sebno zbog sve većeg utjecaja ljudi na njihov nastanak, kao i kontrolu i njihovo suzbijanje. U tom smislu ekologija požara predmet je istraživanja biofizike i ekologije (Johnson i Miyanishi 2001). Poglavito procesi paljenja gorive tvari i prijenosa topline. Na taj na čin fizikalni procesi utječu na ekološke procese (Trabaud 1989, Johnson 1992, Whelan 1995, Bond i van Wilgen 1996). Uzroci nastanka požara mogu biti različiti od prirodnih (visoke temperature u ljetnim mjesecima, udar gro ma) do onih uzrokovanih ljudskim nemarom (pa ljenje korova na poljoprivrednim površinama, bačen neu ga šen opušak, neugašena izletnička vatra, razni ekološki in cidenti). Prema dosadašnjim ekološko-fitocenološkim spoznajama i iskustvu prema stupnju zapaljivosti, moguć nostima potpaljivanja vatre i brzini ši renja poža ra mo žemo razlikovati nekoliko skupina šum ske vegetacije (Bertović i Lovrić 1987). Postoji nekoliko klasifikacija šumskih požara. Kod nas se ona najčešće od nosi na način postanka požara, gdje razlikujemo prirod ne i umjetne požare (Španjol, 1996). Najveće opas nosti od šumskih požara nastaju u ljetnim mjesecima (Vajda 1974). Stoga Flannigan i Wotton (2001) vremenske uvjete i klimu smatraju kritičnim čimbenicima u istraživanju požara. Šumski požari su se počeli proučavati kao fizikalni sustavi za čije globalno ponašanje nije bitna veličina ili “mikroskopija” samog sustava, već njegovo strukturiranje i unutrašnje interakcije. Međutim, kao u svim kom plek snim sustavima ponašanje požara bitno ovisi o de taljima. Cilj njihovog proučavanja je razumjeti kako di jelovi tog sustava doprinose njegovom kolektivnom ponašanju i na koji način okolina djeluje na nj. Požari se svrstavaju u još jednu fizikalnu kategoriju, pojavu samo organizirane kritičnosti (SOK). Zajedničko svojstvo tak vih sustava je da male lokalne smetnje mogu imati šire, globalne posljedice kao što je u slučaju nasta janja lavina, tornada, nekih bioloških procesa i dr. Ne može se pred vi- d jeti razvoj svakog pojedinačnog događaja, ali sama me- to dologija koju nudi fizika kompleksnih sus tava omogućava uvid u neke opće zakonitosti. Zakon po tencije javlja se gotovo kao “otisak prsta” kompleks nog sustava sa svojstvima samosličnosti. Zakonu potencija ili zakonu ljestvice ne podliježu samo fizikalni sustavi, već i biološki, pa čak i društveni. Svim tim susta vima zajedničko svojstvo je kolektivnost djelovanja. Sva ki dio sustava je važan, ali njihovo djelovanje nije jed nostavan zbroj pojedinačnih djelovanja, što je vrlo bit no za razumijevanje mreže međudjelovanja unutar sus tava. Jedan od najzanimljivijih primjera samoorganizirane kritičnosti je širenje šumskih požara. Proučavanjem modela koji ih vjerno opisuju možemo dobiti odgovore na pitanje kako se požari ponašaju, što sve utječe na njihovo širenje, kako slijede zakon potencije, i najvažnije kako ih predvidjeti. Ovaj rad je primjer mo guće primjene fizikalnih modela na analizu raspodje le požarom zahvaćenih površina na tri otoka: Braču, Kor čuli i Rabu. MATERIJAL I METODE – Material and methods Za analizu su korišteni podaci prikupljeni u šumarijama Brač, Korčula i Rab o broju požara i površinama zahvaćenim požarima za desetogodišnje razdoblje, od 1991. godine do 2000. godine. Otoci se razlikuju prema zemljopisnom položaju, prema vegetaciji i mikroklimi, ali i prema protupožarnoj tradiciji. Korčula i Brač nalaze se u južnoj Dalmaciji i njihova vegetacija pripada dijelom mediteransko-litoralnom i dijelom mediteransko- montanskom vegetacijskom pojasu (Trinajstić, 1985, 1986). Rab je dio Kvarnera (Hrvatsko primorje) i vegetacijski pripada mediteransko-litoralnom vegeta cijskom pojasu. Prema istraživanjima Seletkovića i Katušina (1992) Brač i Korčula pripadaju Csa klimatskom području, dok je Rab definiran Cfs a” tipom klime. Ukupan broj požara na sva tri otoka u razdoblju od 1991. godine do 2000. godine je 206. Najveći broj požara zabilježen je na Korčuli, ukupno 83 (izgorjele velike površine). Na Braču su zabilježena 72 požara. Najmanje 51 požar i to na najmanjim površinama zabilje žen je na otoku Rabu. Krenuli smo od modela u kojemu se požar širi u dvo dimenzionalnoj (2D) rešetki kojega su razvili M a la |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 75 <-- 75 --> PDF |
R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić, Ž. Španjol, K. Biljaković, M. Ožura, N. Marković, D. Bognolo: AN... Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 Slika 4. Kumulativna raspodjela broja požara ovisno o izgorenoj površini; A - 4000 požara u SAD u razdoblju od 1986. godine do 1995. godine, B – 120 najvećih požara na zapadu SAD do1960. godine, C – 164 požara na Aljasci u razdoblju od 1990. godine do 1991. godine, D – 298 požara u Australiji u razdoblju od 1926. godine do 1991. godine (Malamud i dr. 1998). Figure 4 Cumulative distribution of fire frequency in dependence on burnt areas; A – 4,000 fires in the USA over the time period from 1986 to 1995, B – 120 largest fires in the west of the USA up to 1960, C – 164 fires on Alaska in the period from 1990 to 1991, D – 298 fires in Australia over the time period 1926 – 1991 (Malamud et al. 1998). detaljnijom analizom dvije grupe podataka za veće po-koliko godina rizik od požara velik i to točno na podru žare dobije se veći nagib, što govori da je u idućih ne-čjima na kojima su izgorjele velike površine (na Korčuli čak do 55 km2). S obzirom da smo uzeli podatke za sva tri otoka zajedno, nije jasno vidljiv doprinos svakog pojedinog otoka. Otoci Korčula i Brač najveći doprinos daju malim i srednjim površinama za koje ovaj model daje najbolje rezultate. S druge strane na Rabu u tom razdoblju nije bilo požara koji je zahvatio više od 0.1 km2 površine. Sigurno je na Rabu vjerojatnost pojave velikih požara niska. Dobiveno odstupanje u rezultatu je posljedica statističkog usrednjavanja ukupnog broja požara. Još jedan mogući razlog odstupanja leži u utjecaju vanjskih čimbenika: vremenski uvjeti, klima, vrsta vegetacije, ljudski napori u gašenju požara i dr. Rezultati bi bili indikativniji kada bi bilo moguće obraditi svaki otok zasebno, međutim za sada ne postoji dovoljan broj podataka za svaki otok, iz kojih bi se mogla odrediti frekvencija širenja požara. Slika 5.Kumulativna raspodjela broja požara u SAD od 1970. go- dine do 2000. godine u području s mediteranskom kli- mom ovisno o izgorenoj površini (Malamud i dr. 2005). Figure 5 Cumulative distribution of fire frequency in the USA from 1970 to 2000 in Mediterranean-type climate regions in dependence on burnt areas (Malamud et al. 2005). |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 73 <-- 73 --> PDF |
R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić, Ž. Španjol, K. Biljaković, M. Ožura, N. Marković, D. Bognolo: AN... Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 m u d i dr. (1998). U rešetku se nasumično posadi drveće (u polje se može zasaditi samo jedno drvo) u nizu vremenskih serija točno zadanog broja. U određenom trenutku bacimo iskru i od tog polja počinje se širiti vatra. Frekvencija paljenja požara (f) je obrnuto pro s porcionalna broju pokušaja da se posadi drvo u polje prije nego što požar zahvati nasumično odabrano polje. Ako je npr. f= 1/100, to znači da je bilo 99 pokušaja da s se posadi drveće prije nego što se zapali neko polje u 100-tom vremenskom koraku. Ako iskra padne na prazno polje ništa se ne događa, ali ako padne na popunjeno polje, drvo izgori i požar dalje zahvaća iduća susjedna polja. To je načelo osnovnog modela. Za određenu frekvenciju paljenja požara točno je određen broj polja u rešetki (Ng), broj vremenskih koraka (Ns) te broj požara (NF). Računalnom simulacijom dobiva se iz gorjela površina AF (AF je broj drveća uništen u svakom požaru). -. NF/NS~ AF (1) Nekumulativni broj požara u određenom vremenskom koraku iznosi NF/NS i dan je kao funkcija od AF na 2D rešetki dimenzija 128 x 128 za tri frekvencije: f = 1/125, f= 1/500, f= 1/2000. Slika 1. pokazuje tu s ss ne kumulativnu raspodjelu požara na log-log ljestvici. Na gib pravca predstavlja eksponent . (vrijedi zakon po tencija) koji ovisi o frekvenciji. Broj požara za svaki vre menski interval je funkcija broja drveća koje je izgorjelo u svakom od požara. Za svaku frekvenciju širenja požara postojalo je N = 1.638x 109 vremenskih s intervala. Također postoji raspon od malih do velikih po žara, s mnogo više malih nego velikih. Mali i srednji požari dobro zadovoljavaju zakon potencija, uz . = 1.02 do 1.09. Veliki požari pokazuju veća odstupanja (. = -1.16), što se vidi kod frekvencije 1/2000 zbog konačnih dimenzija rešetke. To je učinak ograničene veličine, jer nakon što se raširi po cijeloj rešetki, požar se zaustavlja. Slika 1. Nekumulativna raspodjela broja požara, ovisno o broju izgorjelog drveća za tri frekvencije širenja požara prema Malamudu i dr. (1998). Najveći nagib je dobiven za najmanju frekvenciju. Figure 1 Non-cumulative distribution of fire number in dependence on the number of burnt trees for three fire spread frequencies according to Malamud et al., 1998. The highest gradient was obtained for the smallest frequency. Kod primjene modela na podatke za Brač, Korčulu i Rab, zbog relativno malog broja podataka, koristili smo kumulativnu raspodjelu da bi dobili kvalitativno dobre rezultate. Korištenje nekumulativne raspodjele dalo bi nepouzdana rješenja, s obzirom na malen broj požara imali bismo velika raspršenja. Raspodjelu kumulativnog broja površina NCF za neki interval dobili smo tako da smo odabrali početni interval površina koji sadrži određen broj požara (A1,………), diskretnim poma A10 cima, odnosno povećavanjem intervala, s povećanjem površina koje su bile zahvaćene požarom, povećava se i broj požara. Svaki novi požar uključuje i sve požare na manjim površinama. Za svaki interval izračunali smo metodom najmanjih kvadrata koeficijent nagiba pravca te srednju vrijednost ukupnog broja površina unutar zadanog intervala. Dobiveni parametri prikazani su u međusobnoj ovisnosti na log-log ljestvici. REZULTATI ISTRAŽIVANJA – Research results Rezultati pokazuju da kumulativni broj požara u Grafički prikaz rezultata može se podijeliti u tri poovisnosti o spaljenim površinama slijedi zakon poten-dručja. Prvi dio odnosi se na male površine (1-100 m2). cija (Slika 2.). Logaritamski prikaz rezultata je pravac u najvećem dijelu. Nagib odgovara eksponentu ., jer je -. -dNCF/dAF.AF . Slika 2. Grafički prikaz derivacije kumulativne raspodjele broja svih požara jadranskih otoka Brača, Korčule, Raba u ovis no sti o zahvaćenoj površini u razdoblju od 1991. godine do 2000. godine. Dobiveni eksponent u području površina od jednog hektara do 100 km2 je . = -1.02 ± 0.02. Figure 2 Graphic presentation of the derivation of cumulative distribution of all fires on the Adriatic islands of Brač, Korčula and Rab in dependence on the affected area in the period from 1991 to 2000. The obtained exponent in the area ranges from one hectare to 100 km2 is . = -1.02 ± 0.02. - (dNCF /dAF ) |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 74 <-- 74 --> PDF |
R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić, Ž. Španjol, K. Biljaković, M. Ožura, N. Marković, D. Bognolo: AN... Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 RASPRAVA – Discussion Male površine predstavljene su područjima velike frekvencije, odnosno male vjerojatnosti širenja požara. Tak vi požari nisu opasni, jer nemaju tendenciju širenja i stvaranja požara na velikim površinama. Srednji požari su najbrojniji i zahvaćaju površine (100 m2 – 10 km2). Frekvencija širenja požara je manja, a takvi požari imaju tendenciju širenja na velike površine. U velikim požarima uglavnom stradavaju šume četinjača velikih površina 10 km2 – 55 km2. Iz grafičkog prikaza vidi se da je nagib pravca za male požare najbliži jedinici. Nagib prav ca . = -1.02 ± 0.02 pokazuje da je raspodjela kumula tivnog broja požara za tri otoka (Brač, Korčulu i Rab) vrlo bliska prethodno opisnom modelu. Rezultati dobi (dN-CF/dAF) Slika 3. Grafički prikaz derivacije kumulativne raspodjele broja malih i srednjih požara (do 1 km2) s eksponentom a = -0.95 ± 0.02 (crna linija), te velikih požara (1 km2 – 55 km2) s eksponentom a = -1.45 ± 0.09 (crvena linija). Figure 3 Graphic presentation of the derivation of cumulative small and medium fire distribution (up to 1 km2) with the exponent a = -0.95 ± 0.02 (black line), and large-scale fires (1 km2 – 55 km2) with the exponent a = -1.45 ± 0.09 (red line). Naše istraživanje pokazalo je da šumski požari na Braču, Korčuli i Rabu slijede zakon potencije i bliži su rezultatima računalnog modela nego rezultati istraživanja za požare diljem SAD-a i u Australiji danih na slici 4. Razlog za tu tvrdnju pronađen je u činjenici što naši podaci sadrže više manjih i srednjih površina nego velikih. Za područje Aljaske samo u vremenu od 1990. go- dine do 1991. godine zabilježena su 164 požara. Vegetaciju na tom području čini gusta crnogorična šuma. Nagib pravca u log-log zapisu iznosi . = -1.43. To je prilično veliko odstupanje od kompjutorskog modela, kao i u ostala tri slučaja sa slike 4., zbog toga što su uključene velike spaljene površine. Odstupanje je posljedica ograničenosti modela kod primjene na realne požare koji uvijek pokazuju prijelaz iz manjeg . , za manje površine na veći . za velike površine. Naši rezultati bliži su rezultatima dobivenim za mediteransko klimatsko područje SAD-a, stoga se može govoriti o ovisnosti eksponenta o klimatskim podru veni za požare na tri dalmatinska otoka gotovo su istovjetni rezultatima dobivenim računalnim simulacijama. Najveći doprinos daju male i srednje površine kojih ima najviše, pa čine dobar reprezentativni uzorak, a velikih površina ima nešto manje. Ukupan doprinos svih površina za dane požare (206) daje koeficijent koji ukazuje na veliku frekvenciju raspodjele. To znači da postoji manja vjerojatnost za širenje požara nego što bi vrijedilo da je koeficijent veći. Međutim, to može biti vrlo varljiv rezultat, jer imamo velik skup podataka za više otoka, a veličine spaljennih površina na otocima nisu slične već variraju. Tako Rab ima samo malene površine do maksimalno 0.1 km2, dok Korčula ima puno velikih spaljenih površina. Otok Brač ima raspon od najmanjih do većih površina. Rezultati su podijeljeni u dva dijela, manji i srednji požari te veliki požari. Određeni su nagibi pravaca za ta dva područja (Slika 3). Na temelju slike 3 vidljivo je da male površine (do 1 km2) imaju koeficijent nagiba . =- 0.95 ± 0.02, dok za veće površine (do 55 km2) koeficijent pokazuje znatno veću vrijednost . = -1.45 ± 0.09. To je u skladu s očekivanjima, jer širenje velikih požara je ipak ograničeno graničnim veličinama, bilo u prirodi ili u računalnom modelu. Bitno je naglasiti da su dobiveni rezultati raspodjele broja požara dobiveni za sva tri otoka zajedno. Istovremeno ti otoci imaju mnogo zajedničkih svojstava koja su bitna za širenje požara: sličnu fraktalnu strukturu obale, sredozemnu klimu koju karakteriziraju duga, vruća i sušna ljeta koja pogoduju širenju požara, slične promjene u temperaturnom i vjetrovnom režimu, ali i rast vegetacije (nisko raslinje, makija, vazdazelene šume i šume četinjača). čjima, što je pokazalo i novije istraživanje Malamuda i drugih (2005). Ustanovili su da je eksponent na području SAD najveći za subtropsku zonu, a najmanji upravo za mediteransku zonu (Slika 5). Mediteransko klimatsko područje ne obuhvaća isključivo zemlje Sredozemlja. Prema Fendell-u i Wolff-u (2001) navedeno po dručje podrazumijeva i južnu Kaliforniju, središnji Čile, zatim područje u Južnoj Africi oko Rta Dobre Nade i južni i jugozapadni dio Australije. Prema Malamud-ovom modelu (1998) ako su poznati zadani parametri nekog sustava možemo odrediti frekvenciju širenja požara. Frekvencija širenja požara govori nam kolika je vjerojatnost pojave požara na nekoj površini. Iz raspodjele broja požara po površini možemo odrediti da li je frekvencija širenja mala ili velika. Skup podataka za naša tri otoka pokazuje da je s obzirom na dobiven nagib pravca za ukupan broj požara a = 1.02 ± 0.02 frekvencija širenja velika, što govori da je vjerojatnost širenja požara manja. Međutim, |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 76 <-- 76 --> PDF |
R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić, Ž. Španjol, K. Biljaković, M. Ožura, N. Marković, D. Bognolo: AN... Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 ZAKLJUČAK – Conclusion Analiza raspodjele spaljenih površina na tri jadranska otoka Rabu, Braču i Korčuli pokazala je da ona slijedi zakon potencije u skladu s modelom Malamuda i drugih (1998). Iz nagiba pravca u log-log zapisu može se izračunati frekvenciju širenja požara na nekom prostoru, odnosno vjerojatnost kako će se požar širiti na određenom području. Na temelju dobivenih rezultata moguće je zaključiti da se vrijednosti nagiba pravca podudaraju za male i srednje požare, tj. za veće frekvencije širenja kod primijenjenog modela. Za veće požare postoje odstupanja kod primjene modela zbog konačnih dimenzija prostora. Primjena modela bila bi uspješnija kada bi postojao dovoljan broj poznatih parametara za svaki otok. Na taj način mogla bi se preciznije odrediti vjerojatnost širenja požara. Dobiveni rezultati su poticaj za daljnja istraživanja. Poznavanjem utjecaja različitih parametara na širenje požara na nekom prostoru (posebice ako znamo kakva je raspodjela malih i srednjih požara) može se odrediti područja rizika od nastanka šumskog požara, što je vrlo bit no u prevenciji i organizaciji bolje protupožarne zaštite. LITERATURA – References Bertović, S., A. Ž. Lovrić, 1987: Vegetacija i katego rije njezine prirodne ugroženosti od požara, Os nove zaštite šuma od požara, 340 str., CIP, Zagreb. Bond, W. J., B. W. van Wilgen, 1996: Fire and Plants. Champan and Hall, 259 p., London. Bunde,A., S. Mavlin, 1991: Fractals and Disorded Systems. Springer- Verlag. Fendell, F. E., M. F. Wolff, 2001: Wind-Aided Fire Spread, Forest Fires, Behavior and Ecological Effects, Academic Press, 171–223, San Diego. Flannigan, M. D., B. M. Wotton, 2001: Climate, Weat her and Area Burned, Forest Fires, Behavior and Ecological Effects, Academic Press, 351–373, San Diego. Johnson, E. A., 1992: Fire and Vegetation Dynamics: Studies from the North American Boreal Forest, Cambridge University Press, Cambridge. Johnson, E. A., K. Miyanashi, 2001: Strengthening Fire Ecology s Roots, Forest Fires, Behavior and Ecological Effects, Academic Press, 1–9, San Diego. Malamud, B. D., G. Morein, D. L. Turcotte, 1998: Forest fires: An Example of Self-organized critical Behavior, Science, Vol. 281, Washington, D.C. Malamud, B. D., G. L. W. Millington Perry, 2005: Characterizing wildfire regimes in the United States, PNAS 102, 4694. Seletković, Z., Z. Katušin, 1992: Klima Hrvatske, Šume u Hrvatskoj, GHZ, 13–18, Zagreb. Španjol, Ž., 1996: Biološko-ekološke i vegetacijske posljedice požara u borovim sastojinama i njihova obnova, Disertacija, Šumarski fakultet Zagreb. Trabaud, L., 1989: Les Feux de Forets: Mecanismes, Comportement et Environment, France-Selection, Aubervilliers Cedex, France. Trinajstić, I., 1985: Flora otočne skupine Korčule, Acta Botanica Croatica, Vol. 44: 107–130, Zagreb. Trinajstić, I., 1986: Fitogeografsko raščlanjenje šumske vegetacije istočnojadranskog sredozemnog područja – polazna osnovica u organizaciji gospodarenja mediteranskim šumama, Glas. šum. pokuse, posebno izdanje Vol. 2: 53–67, Zagreb. Vajda, Z., 1974: Nauka o zaštiti šuma, Školska knji ga, 482 str., Zagreb Whelan, R. J., 1995: The Ecology of Fire, Cambrid ge University Press, 346 p., Cambridge. ZAHVALA Ovaj rad napravljen je u okviru znanstvenog Pro- grama 0352827 Korelacije u kompleksnim sustavima: od fizike do biotehnologije Ministarstva znanosti, obrazovanja i športa, u kojega su uključeni projekti 0680352827- 0527 Biotehničke mjere u zaštiti i obnovi šuma od požara i 035-0352827-2842 Kompleksni modulirani sustavi: nova osnovna stanja, defekti i magnetski efekti. Zahvaljujemo dipl. inž. Mariji Plodinec za njezin doprinos u ranoj izvedbi ovog istraživanja. SUMMARY: Forests cover approximately one fourth of the land’s surface. As one of the largest oxygen sources in the nature, they are very important for the survival of life on Earth. Forest fires have become an increasingly interesting issue not only for forestry and ecology, which study them as an important |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2009 str. 77 <-- 77 --> PDF |
R. Rosavec, D. Dominko, D. Barčić, D. Starešinić, Ž. Španjol, K. Biljaković, M. Ožura, N. Marković, D. Bognolo: AN... Šum. list br. 5–6, CXXXIII (2009), 301-307 phenomenon for the survival of forests themselves, but also for physics. Physics perceives forest fires as an example of a complex system on large, kilometer- long scales. Faithful computer simulations can answer different questions, such as how fires behave, what influences their propagation, how they follow the power law and most importantly, how fires of different sizes can be predicted. In our work we used the data from the forest administrations of Brač, Korčula and Rab. The data, collected over the time period 1991 – 2000, relate to the number of fires and the size of the burned area. We began with a model in which a fire spreads in a two-dimensional (2D) grid developed by Malamud et al. (1998). There is an accurately defined number of boxes in the grid (Ng), the number of time steps (NS) and the number of fires (NF) for a given fire ignition frequency. Computer simulation modeling provides a burned area AF (AF is the number of trees destroyed in each fire). A non-cumulative number of fires in a defined time period is NF/NS and is given as a function of AF on a 2D grid of 128 x 128 for three frequencies: fS = 1/125, fS = 1/5000, fS = 1/2000. The slope of direction represents the exponent a (the power law applies) which depends on the frequency. The number of fires for every time interval is the function of the number of trees burned in each of the fires. For every fire propagation frequency there was the NS = 1.638x 109 of time intervals. There is also a range from small to large fires, with the number of small fires far exceeding that of large ones. Small and medium fires satisfy the power law, with . = -1.02 to 1.09, while large fires exhibit bigger deviations (. = -1.16), as manifested at frequency 1/2000 due to the finite grid dimensions. This is the limited size effect, since the fire stops after it has spread across the entire grid. In our application of the model to the data for Brač, Korčula and Rab, due to the relatively small number of data we used cumulative distribution in order to obtain qualitatively good results. By increasing the initial area interval that contains a given number of fires (A1,………A10), the fire affected area increases and so does the number of fires. This provided a distribution of the cumulative area number NCF for an interval. The results of our research show that the cumulative distribution of burned areas in the selected islands follows the power law in accordance with the model by Malamud et al. (1998). A logarithmic presentation of the results is a direction in its major part. The slope corresponds to the exponent ., because – dNCF/dAF.AF-.. According to the above model, if we know the parameters of the system we can determine fire propagation frequency, which indicates the probability of fire occurrence in an area. A data set for the three Croatian islands shows that, in relation to the obtained slope of direction for the total number of fires . = 1.02 ± 0.02, the fire propagation frequency is high, meaning that the probability of fire propagation is lower. However, a more detailed analysis of the two data sets for larger fires results in a greater slope, indicating a high risk of fire in the next several years, particularly in the areas that have already been severely burned (e.g. as many as 55 km2 on the island of Korčula). The obtained results allow us to conclude that in the applied model, the direction slope values coincide for small and medium fires, i.e. for higher spread frequencies, while the model used for larger fires exhibits deviations due to the finite space dimensions. The results provide a stimulus for further research, because it has been shown that if the impact of different parameters related to fire spread in an area is known, it is possible to identify areas with an increased fire risk, particularly in case of small and medium fire distribution. Key words: Adriatic islands, burned area, computer simulations, complex systems, fire. |