3.2 Суточный ход температур

Для сравнения полученных экспериментальных данных с теоретическими данными были проведены суточные измерения радиометрической температуры двух различных поверхностей и термодинамической температуры приземного слоя воздуха.

1 – экспериментальная кривая, 2 – теоретическая кривая.

Рисунок 13 – Суточный ход радиометрической температуры искусственной поверхности (асфальт)

1 – экспериментальная кривая, 2 – теоретическая кривая.

Рисунок 14 – Суточный ход радиометрической температуры травяной поверхности

Рисунок 15 – Суточный ход термодинамической температуры приземного слоя воздуха

На графиках (Рисунок 13, Рисунок 14) можно видеть практически полное совпадение с теоретическим графиком суточного хода температуры, за исключением выбившегося максимума. Это обусловлено тем, что до данного измерения исследуемая поверхность находилась в условиях рассеянного солнечного излучения, после чего, ввиду натурности измерений, поверхность оказалась под действием прямого солнечного излучения, этим же фактом можно объяснить и смещения максимума значений радиометрической температуры к 17 часу измерений.

Так же из графиков можно четко увидеть тепловую инерцию исследуемых поверхностей. Тепловая инерция заставляет сдвинуться максимумы температур по времени, ближе к вечернему. А именно фазовый сдвиг в идеальном случае составляет порядка 2-х часов от наступления максимума радиационного баланса (Рисунок 15).

3.3. Зависимость влагосодержания образца от радиометрической температуры поверхности

Влагосодержание горючих материалов — важнейший динамичный параметр, определяющий возможность возникновения и развития лесных пожаров. В ходе данного эксперимента были проведены измерения радиометрической температуры материала с привязкой к его влагосодержанию.

Каждый вид горючих материалов характеризуется предельным влагосодержанием, при котором возможно распространение горения. Критическое (предельное) влагосодержание зеленых мхов составляет 35 — 40%, кустистых лишайников — 25 — 35%, отмершей травы и листьев — 20 — 25%, лесной подстилки 50 — 60%, торфа 400 — 500%.

Доминирующую роль в процессе высыхания горючих материалов играет солнечная радиация. В данной части дипломной работы представлены результаты эксперимента по оценке зависимости влагосодержания некоторых видов горючих материалов от суммы их радиометрических температур поверхности.

Полученные ранее образцы были помещены в термостат, где находились продолжительное время при температуре 45°С. В ходе эксперимента была измерена динамика изменения веса образцов (Рисунок 16) и как можно видеть, она имеет экспоненциальный характер.

Рисунок 16 – Динамика изменения веса тестовых материалов при нагреве в термостате

Также, в ходе этого эксперимента производилось измерения радиометрической температуры поверхности образцов для дальнейшего использования этих данных в привязке к влагосодержанию (Рисунок 17).

Рисунок 17 – Радиометрическая температура тестовых материалов при нагреве в термостате

После чего, по формуле (3) было вычислено влагосодержание каждого образца, а также построена зависимость изменения влагосодержания от суммы радиометрических температур материала (Рисунок 18, Рисунок 19).

Рисунок 18 – Зависимость влагосодержания образца подстилающей поверхности березового леса от суммы радиометрических температур поверхности

Рисунок 19 – Зависимость влагосодержания образца подстилающей поверхности мохово-соснового леса от суммы радиометрических температур поверхности

Как можно видеть из графиков, потеря влагосодержания имеет экспоненциальный и хорошо описывает процесс сушки горючего материала в смоделированных условиях. Также скорость сушки материала зависит от начального влагосодержания.

Ввиду полученных выше результатов, можно предположить возможность замены метеорологических данных радиометрическими, получаемыми со спутников, при оценке показателя пожарной опасности.