3 Результаты и обсуждения

3.1 Моделирование связи между температурой поверхности и приземного слоя воздуха

Система оценки пожарной опасности (ПО) в нашей стране базируется на комплексном метеорологическом показателе В.Г.Нестерова, учитывающем осадки, температуру и влажность воздуха. Однако, небольшой радиус экстраполяции данных и редкая сеть метеостанций принципиально не позволяет восстановить требуемое пространственное распределение как полей жидких осадков, так и температуры воздуха определенных территорий, а следовательно, создать детальную карту пожарной опасности. В качестве альтернативного метода предложено использовать данные дистанционного спутникового зондирования.

В ходе эксперимента были проведены измерения радиометрических температур поверхности полигонных образцов бесконтактным способом и термодинамических температур воздуха над ними.

Рисунок 8 – Тестовая площадка №1 (искусственный материал – асфальт)

В качестве тестового образца для измерений был выбран асфальт. Исследуемая площадка находится под прямым солнечным излучением и нагревается на протяжении всего времени измерений. Как мы можем видеть (Рисунок 8), температура поверхности и температура воздуха над ней сильно отличаются, но в то же время в достаточной степени коррелируют.

Рисунок 9 – Тестовая площадки №2 (Опад хвои в условиях прямого солнечного излучения)

Вторым исследуемым объектом выступает хвоя кедра (Рисунок 9), которая также расположена на участке, подверженном прямому солнечному излучению и ввиду этого температура поверхности превышает температуру воздуха.

Рисунок 10 – Тестовая площадка №3 (Опад хвои в условиях рассеянного солнечного излучения)

Следующий объект отличается от первых двух своим расположением, а именно находится в лесном массиве с высокой степенью сомкнутости крон деревьев, которая препятствует попаданию прямого солнечного излучения на исследуемый объект. Вследствие этого, наблюдается инверсия значений измеряемых параметров (Рисунок 10), таким образом, значения термодинамической температуры приземного слоя воздуха в данных условиях превышают значения радиометрической температуры материала.

Рисунок 11 – Тестовая площадки №4 (материал покрытия – мох в условиях рассеянного солнечного излучения)

Как и в случае с третей исследуемой точкой, образец №4 находится в поле действия рассеянного солнечного излучения, что в совокупности со строением самого материала приводит к большому различию в температурах поверхности и приземного слоя воздуха. Но в тоже время, корреляционная зависимость этих двух температур сохраняется.

Рисунок 12 – Все исследуемые образцы в условиях рассеянного солнечного излучения

Ввиду определенных метеорологических условий, когда все исследуемые точки оказались в области рассеянного солнечного излучения, на графике (Рисунок 12) мы получаем высокую степень корреляции для всех наблюдаемых объектов, различия значений измеряемых параметров в данных условиях составляет не более 1 – 2ºС. Коэффициенты корреляции для всех исследуемых образцов колеблются в пределах от 0,87 до 0,93

Данные измерения были проведены для небольшого промежутка времени и отражают реальную картину связи температуры поверхности и приземного слоя воздуха в период максимального воздействия солнечной энергии. Наряду с этим, существует ещё и суточная динамика в ходе температуры поверхности, которая подчиняется синусоидальному закону.