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. Từ năm 1920 đến 1929, nhiều tác giả ở Mỹ đã tiến hành nghiên cứu các nguyên nhân gây ra cháy rừng, đã nghiên cứu mối tương quan giữa độ ẩm vật liệu cháy với các yếu tố khí tượng, dòng đối lưu không khí ở đám cháy và mối tương quan giữa dòng đối lưu với gió. Từ đó đưa ra các biên pháp phòng cháy chữa cháy rừng.
Đến năm 1978, các nhà khoa học Mỹ đã đưa ra được hệ thống dự báo cháy rừng tương đối hoàn thiện. Theo hệ thống này có thể dự báo nguy cơ cháy rừng trên cơ sở phân ra các mô hình vật liệu. Khi kết hợp với các số liệu quan trắc khí tượng và những số liệu về điều kiện địa hình người ta có thể dự báo được khả năng xuất hiện cháy rừng và mức độ nguy hiểm của các đám cháy nếu xảy ra [19]. c 4 Ở Nga cũng có nhiều nhà nghiên cứu về cháy rừng, trong đó có V.
Họ đã đi sâu nghiên cứu các yếu tố khí tượng thuỷ văn và các yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng xuất hiện cháy rừng. Công trình nghiên cứu được sử dụng nhiều nhất là của Nesterov (1939)[6],[13],[26] về phương pháp dự báo cháy rừng tổng hợp. Nesterov đã nghiên cứu mối tương quan giữa các yếu tố khí tượng gồm nhiệt độ lúc 13 giờ, độ ẩm lúc 13 giờ và lượng mưa ngày với tình hình cháy rừng trong khu vực và đi đến kết luận rằng: trong rừng nơi nào nhiệt độ không khí càng cao, độ ẩm không khí thấp, số ngày không mưa càng kéo dài, thì vật liệu cháy càng khô và càng dễ phát sinh đám cháy. Trên cơ sở những phân tích của mình Nesterov đã đưa ra chỉ tiêu khí tượng tổng hợp để đánh giá mức độ nguy hiểm cháy rừng như sau: n P ti13x di13 (1.1) i 1 Trong đó: Pi Chỉ tiêu tổng hợp phản ảnh nguy cơ cháy rừng của một ngày nào đó trên vùng dự báo.
ti13 Nhiệt độ không khí tại thời điểm 13 giờ ngày thứ i ( 0C ). di13 Độ chênh lệch bão hoà độ ẩm không khí tại thời điểm 13 giờ ngày thứ i (mb). n Số ngày không mưa hoặc có mưa nhưng nhỏ hơn 3 mm kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 3 mm. Từ chỉ tiêu P có thể xây dựng được các cấp dự báo mức độ nguy hiểm cháy rừng cho từng địa phương khác nhau.
Cơ sở của của việc phân cấp cháy này dựa vào mối quan hệ giữa chỉ tiêu P với số vụ cháy rừng ở địa phương đó trong nhiều năm liên tục c 5 Năm 1968, Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia Liên Xô (MY) 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 Trong đó: ti - Nhiệt độ không khí lúc 13 giờ (0C ); Di - Nhiệt độ điểm sương (0C); n - Số ngày kể từ ngày có trận mưa cuối cùng nhỏ hơn 3 mm; K Hệ số điều chỉnh theo lượng mưa ngày, K có giá tri bằng 1 khi lượng mưa ngày nhỏ hơn 3mm, K có giá trị bằng 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 thuỷ văn Liên Xô (MY) và đề nghị xác định hệ số K theo lượng mưa ngày cụ thể như sau: Bảng 1.1: Bảng hệ số K theo lượng mưa 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 1.2: Phân cấp mức độ nguy hiểm của cháy rừng theo chỉ tiêu P Cấp cháy Chỉ tiêu tổng hợp P Mức độ nguy hiểm của rừng Theo Nesterop Theo MY cháy rừng I ≤300 ≤200 Không nguy hiểm II 301 – 500 201 - 450 Ít nguy hiểm II 501 – 1000 451 - 900 Nguy hiểm IV 1001 – 4000 901- 2000 Rất nguy hiểm V > 4000 >2000 Cực kỳ nguy hiểm c 6 Ở Thụy Điển năm 1951 Angstrom [8] 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 hậu 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. Căn cứ vào chỉ số Angstrom (I) tác giả tiến hành phân cấp nguy cơ cháy theo các cấp như Bảng 1.3 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 tác giả nghiên cứu, nhưng có thể ít phù hợp với những địa phương có sự biến động cao của 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. Qua nghiên cứu 103 khu vực bị cháy ở Trung Quốc Yangmei [22] đã c 7 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 (T 14), (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 1.4 Mối quan hệ giữa các nhân tố khí tượng với mức độ bén lửa: Nhân tố khí Phương trình Hệ số Hệ số tượng tương quan tương quan biến động Nhiệt độ không khí I1 =0,046.T1,178 0,788 0,296 Độ ẩm không khí I2 =14,89.M1,85 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, I4.6) + Căn cứ vào trị số I, tác giả lập biểu xác định nguy cơ cháy rừng như bảng 1.5 Tiêu chuẩn phân cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ tiêu bén lửa I CấpI Cấp III Cấp II CấpIV CấpV Tháng Không Có thể Khó cháy Dễ cháy Cháy mạnh cháy cháy 3 <10 11-20 21-30 61-40 >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 thấp nhất trong ngày, lượng bốc hơi và số giờ nắng trong ngày một cách định lượng trong những tháng dễ xảy ra cháy rừng.
Nhưng phương pháp này chưa đề cập đến tốc độ gió cũng như khối lượng vật liệu cháy. Khi nghiên cứu các biện pháp PCCCR người ta chủ yếu hướng vào làm suy giảm 3 thành phần của tam giác lửa: (1) - Giảm nguồn lửa bằng cách tuyên truyền không mang lửa vào rừng, dập tắt tàn than sau khi dùng lửa, thực hiện các biện pháp dọn vật liệu cháy trên mặt đất thành băng, đào rãnh sâu, hoặc chặt cây theo dải để ngăn cách đám cháy với phần rừng còn lại; (2) - Giảm khối lượng vật liệu cháy bằng cách đốt trước một phần vật liệu cháy vào đầu mùa khô khi chúng còn ẩm để giảm khối lượng vật liệu cháy vào thời kỳ khô hạn nhất, hoặc đốt theo hướng ngược với hướng lan tràn của đám cháy để cô lập đám cháy; (3) - Làm giảm khả năng cung cấp ô xy cho đám cháy bằng cách dùng chất dập cháy để ngăn cách vật liệu cháy với ô xy không khí (nước, đất, cát, hoá chất dập cháy v. Các chất dập cháy cũng có tác dụng làm giảm nhiệt độ để làm giảm hoặc ngưng hẳn quá trình cháy. Những phương tiện PCCCR đã được quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây, đặc biệt là phương tiện dự báo, phát hiện đám cháy, thông tin về cháy rừng và phương tiện dập lửa trong các đám cháy.
c 9 Các phương pháp dự báo đã được mô hình hoá và xây dựng thành những phần mềm làm giảm nhẹ công việc và tăng độ chính xác của dự báo nguy cơ cháy rừng. Việc ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS đã cho phép phân tích được những diễn biến thời tiết, dự báo nhanh chóng và chính xác khả năng xuất hiện cháy rừng, phát hiện sớm đám cháy trên những vùng rộng lớn.