mở đầu cho việc nghiên cứu xây dựng các phương pháp dự báo cháy rừng sau này. Tiếp sau đó, nhiều nhà khoa học khác đã nghiên cứu và đưa ra những phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng với các thang cấp khác nhau trên cơ sở phân tích độ ẩm của thảm khô dưới rừng và kết quả thử nghiệm khả năng bén lửa của nó. Năm 1968, Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia Liên xô đã đưa ra một phương pháp mới trên cơ sở một số thay đổi trong việc áp dụng công thức (1. Theo phương pháp này, chỉ số P được tính theo nhiệt độ không khí và nhiệt độ điểm sương.
Chỉ tiêu P được xác định theo công thức sau: n P = K ti(ti Di) (1.2) i1 9 Trong đó: ti: Nhiệt độ không khí lúc 13 giờ (OC) Di: Nhiệt độ điểm sương (OC) n: Số ngày kể từ ngày có trận mưa cuối cùng nhỏ hơn 3mm. K: Hệ số điều chỉnh theo lượng mưa ngày - K = 1 khi lượng mưa ngày nhỏ hơn 3mm. - K = 0 khi lượng mưa ngày vượt quá 3 mm.Stoliartsuk đã tiến hành nghiên cứu áp dụng phương pháp dự báo cháy rừng của Trung tâm khí tượng thủy văn Liên Xô và đề nghị xác định hệ số K theo lượng mưa ngày cụ thể như sau: Lượng mưa (mm) 0 0,1-0,9 1-2,9 3-5,9 6-14,9 15-19,9 >20 Hệ số K 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1 0 Với hệ số K xác định theo lượng mưa ngày và áp dụng công thức (1.2) tính được chỉ tiêu P, từ đó phân mức nguy hiểm của cháy rừng thành 5 cấp như bảng 1.1: Phân cấp mức độ nguy hiểm của cháy rừng theo chỉ tiêu P Chỉ tiêu tổng hợp Cấp cháy Mức độ nguy hiểm Theo Trung tâm rừng Theo Nesterov của cháy rừng K.v Liên Xô I ≤ 300 ≤ 200 Không nguy hiểm II 301 – 500 201 - 450 Ít nguy hiểm III 501 – 1000 451 - 900 Nguy hiểm IV 1001 – 4000 901 - 2000 Rất nguy hiểm V >4000 >2000 Cực kỳ nguy hiểm Phương pháp dự báo theo chỉ tiêu P được tổng áp dụng ở các nước như Đức, Ba Lan, Tiệp Khắc. Khi áp dụng có những cải tiến để phù hợp với điều kiện khí hậu và từng loại rừng mỗi nước [41].
10 Ở Thụy Điển năm 1951 Angstrom đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng và đưa ra trị số cho việc dự báo nguy cơ cháy rừng. Chỉ số Angstrom dựa vào hai yếu tố khí tượng chính là nhiệt độ và độ ẩm không khí để tính mức nguy hiểm cháy cho từng vùng khí hậu. Chỉ số này đã được áp dụng trên nhiều nước ôn đới và khá chính xác. Công thức tính như sau: R 27 T I= (1.3) 20 10 Trong đó: I: Chỉ số Angstrom, để xác định nguy cơ cháy rừng R: Độ ẩm tương đối của không khí thấp nhất trong ngày (%) T: Nhiệt độ không khí cao nhất trong ngày (0C) Căn cứ vào chỉ số Angstrom (I) tác giả tiến hành phân cấp nguy cơ cháy theo các cấp như bảng 1.2 Phân cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ số Angstrom (I) Cấp cháy Chỉ số Angstrom (I) Nguy cơ cháy I I > 4.0 Không có khả năng cháy II 2.0 Ít có khả năng cháy III 2.5 Có khả năng cháy IV I ≤ 2.0 Khả năng cháy lớn Phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng dựa vào chỉ số Angstrom không tính tới các nhân tố lượng mưa, độ ẩm của vật liệu cháy và khối lượng vật liệu cháy.
Nó có thể phù hợp với điều kiện thời tiết ít mưa trong suốt mùa cháy, khối lượng vật liệu cháy ổn định và trạng thái rừng có tính đồng nhất cao của nơi nghiên cứu, nhưng có thể ít phù hợp với những địa phương có sự biến động cao về lượng mưa, địa hình và khối lượng vật liệu cháy. Cho đến nay, phương pháp này ít được sử dụng ở những quốc gia khác, đặc biệt là khu vực nhiệt đới. 11 Qua nghiên cứu 103 khu vực bị cháy ở Trung Quốc Yangmei đã đưa ra phương pháp dự báo cháy rừng theo chỉ tiêu khả năng bén lửa của vật liệu (I) với trình tự như sau: + Tính toán mức độ nguy hiểm của sự bén lửa I: Tác giả đã phân tích quan hệ của mức bén lửa của vật liệu cháy (I) với các yếu tố nhiệt độ không khí cao nhất (T14), độ ẩm tương đối của không khí thấp nhất (R14), số giờ nắng (m) và lượng bốc hơi (M) trong ngày. Kết quả cho thấy mức bén lửa của vật liệu cháy (I) có liên hệ với các yếu tố (T14), (m), (M) đều theo dạng hàm luỹ thừa như sau: I = a.4) Riêng với độ ẩm không khí thấp nhất (R14) thì mức độ bén lửa I của vật liệu có quan hệ theo dạng hàm mũ với dạng phương trình sau: I = a.5) Tác giả áp dụng toán thống kê xác lập được phương trình tương quan giữa mức độ bén lửa I với từng nhân tố khí tượng như bảng 1.3 Mối quan hệ giữa các nhân tố khí tượng với mức độ bén lửa Phương trình Hệ số biến Nhân tố khí tượng Hệ số tương quan tương quan động Nhiệt độ không khí I1=0,046.T1,178 0,788 0,296 Độ ẩm không khí I2=14,89.M1,185 0,968 0,247 Số giờ nắng I4=0,0552.m1,383 0,879 0,337 + Mức độ bén lửa tổng hợp I của vật liệu cháy được tính bằng trung bình cộng của các chỉ số I1, I2, I3, I4 1 I= X(I1+I2+I3+I4) 4 1 = X(0,046.6) 4 12 + Căn cứ vào trị số I, tác giả thiết lập biểu xác định nguy cơ cháy rừng như bảng 1.4 Tiêu chuẩn phân cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ tiêu bén lửa I Cấp I Cấp III Cấp II Cấp IV Cấp V cháy Tháng không Có thể khó cháy dễ cháy mạnh cháy cháy 3 < 10 11-20 21-30 31-40 >41 4 và 10 < 15 16-30 31-45 46- 60 >61 5 và 9 < 20 21-40 41-60 61-80 >81 Phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo chỉ tiêu bén lửa của Yangmei đã tính tới tác động tổng hợp của các nhân tố khí tượng tới khả năng phát sinh, phát triển của cháy rừng như nhiệt độ không khí cao nhất, độ ẩm không khí cao nhất, độ ẩm không khí thấp nhất trong ngày, lượng bốc hơi và số giờ nắng trong ngày một cách định lượng trong tháng dễ xảy ra cháy rừng.
Những phương pháp này chưa đề cập đến tốc độ gió cũng như khối lượng vật liệu cháy. Tình hình nghiên cứu về PCCCR ở Việt Nam Những nghiên cứu về dự báo cháy rừng ở nước ta được bắt đầu tiến hành từ năm 1981 và chủ yếu theo hướng nghiên cứu áp dụng phương pháp dự báo theo chỉ tiêu tổng hợp của V. Năm 1985, Cục Kiểm lâm đã chủ trì đề tài cấp nhà nước về biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng thông và rừng tràm [8]. Kết quả đề tài là một báo cáo mang tính đúc rút các kinh nghiệm về phòng cháy, chữa cháy cho rừng thông và rừng tràm của các tỉnh trong khu vực, mà chưa đưa ra các biện pháp mới.
Năm 1988, Phạm Ngọc Hưng đã áp dụng phương pháp của V.G Nesterov trên cơ sở nghiên cứu cải tiến, điều chỉnh hệ số K theo lượng mưa ngày a để tính toán và xây dựng cấp dự báo cháy rừng thông cho tỉnh Quảng Ninh với công thức như sau [18].7) i1 Trong đó P: Chỉ tiêu tổng hợp đánh giá nguy cơ cháy rừng K: Hệ số điều chỉnh theo lượng mưa ngày, K có giá trị bằng 1 khi lượng mưa ngày nhỏ hơn 5mm, K có giá trị bằng 0 khi lượng mưa ngày vượt quá 5mm. n: Số ngày không mưa hoặc có lượng mưa ngày nhỏ hơn 5mm kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 5mm. ti13: Nhiệt độ không khí lúc 13 giờ (00) di13: Độ chênh lệch bão hoà của không khí lúc 13 giờ (mb) Sau đó tác giả căn cứ vào số vụ cháy rừng thống kê trong nhiều năm để chỉnh lý phân cấp cháy rừng ở Quảng Ninh tại bảng 1. Phân cấp cháy rừng thông theo chỉ tiêu P cho rừng thông Quảng Ninh của T.S Phạm Ngọc Hưng [18] Cấp cháy Độ lớn của P Khả năng cháy I <1000 Ít có khả năng cháy II 1001 – 2500 Có khả năng cháy III 2501 – 5000 Nhiều khả năng cháy IV 5001 – 10.000 Cực kỳ nguy hiểm Phương pháp dự báo cháy rừng theo chỉ tiêu tổng hợp của V.G Nesterov được áp dụng rộng rãi trên quy mô cả nước.
Nó có ưu điểm đơn giản, dễ thực hiện với các thiết bị đơn giản và ít tốn công sức. Tuy nhiên, phương pháp này lại có nhược điểm là chỉ căn cứ vào những nhân tố khí tượng là chính, chưa tính đến được ảnh hưởng của một số nhân tố khác như khối lượng vật liệu cháy, đặc điểm của nguồn lửa, điều kiện địa hình…Vì vậy, việc áp dụng phương pháp này trên toàn lãnh thổ mà không có những hệ số điều chỉnh thích hợp có thể dẫn đến những sai số nhất định. 14 Từ năm 1989 - 1991, tổ chức UNDP đã hỗ trợ “Dự án tăng cường khả năng phòng cháy, chữa cháy rừng cho Việt Nam” .N Cooper, chuyên gia về đánh giá mức độ nguy hiểm cháy rừng của FAO đã cùng các chuyên gia Việt Nam nghiên cứu, soạn thảo phương pháp dự báo cháy rừng theo chỉ tiêu tổng hợp của V. Nesterov nhưng có bổ sung thêm yếu tố gió [22].
Cooper cho rằng, đối với nhiều vùng ở Việt Nam, gió có ảnh hưởng lớn đến sự hình thành và phát triển của các đám cháy rừng [40]. Do vậy, ông đề nghị sử dụng phương pháp của V.G Nesterov nhưng phải tính đến tốc độ gió. Tốc độ gió được xác định vào thời điểm 13 giờ ở độ cao 10-12m so với mặt đất. Công thức dự báo do ông đề xuất như sau: Pc= P.8) Trong đó Pc: Chỉ tiêu khí tượng tổng hợp theo đề nghị của Cooper P: Chỉ tiêu khí tượng tổng hợp tính theo công thức của V.G Nesterov trên cơ sở điều chỉnh hệ số K theo lượng mưa ngày của Phạm Ngọc Hưng WF: Hệ số hiệu chỉnh có giá trị phụ thuộc vào tốc độ gió như biểu dưới đây: Tốc độ gió Giá trị hệ số WF 0 - 4 km/giờ 1.0 Căn cứ vào kết quả xác định chỉ số Pc ở Việt Nam, A.N Cooper đã phân cấp dự báo nguy cơ cháy rừng ở Việt Nam thành 4 cấp như bảng 1.6 Cấp nguy hiểm cháy thêm yếu tố gió của A.