Спектральные характеристики лесных горючих материалов.
При всем многообразии лесных горючих материалов ЛГМ , имеются различные факторы, чрезвычайно изменчивые по времени. Они также связаны с влагосодержанием ЛГМ. Существует определенная зависимость спектральной отражательной способности ЛГМ от состояния их поверхности.
Как правило, важные поверхности обладают меньшей яркостью по сравнению с сухими, причем степень понижения отражательной способности у разных образований оказалась различной. Отражательная способность мокрых поверхностей в 2,7 раза понижается по сравнению с сухими поверхностями в видимой части спектра. Изучение спектральной отражательной способности сухого и влажного сфагнумового мха подтверждают, что сухой мах в среднем в 2,5 раза ярче влажного. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 400 500 600 700 800 900 рис. 2.4.1. Отражательная способность мокрых и сухих поверхностей.
При сравнении между собой кривых отражения травяных покровов с одной стороны и лесных насаждений с другой стороны, было замечено, что в видимой части спектра кривые отражения некоторых видов травяной растительности и лесных насаждений совпадают и, следовательно, не могут быть достаточно четко разделены. Тесная связь прослеживается между спектральной отражательной способностью и патологическим состоянием лесной растительности.
Данные о спектральной отражательной способности необходимы для получения достоверных корреляционных связей между характером объекта и его яркостью по спектру. Спектральные отражательные характеристики природных образований несут в себе специфическую информацию о поверхности земли и являются основой дистанционных методов ее исследования. Поток лучистой энергии, прошедший атмосферу земли, изменяется по интенсивности и спектральному составу. Наиболее важное значение для дистанционных методов имеет отраженная энергия, которая слагается из энергии излучения, отраженного непосредственно поверхностью объекта, и энергией излучения, рассеянного внутренними структурными частями объекта.
Информация о спектральных отражательных свойствах объекта заложено в рассеянной энергии излучения. эта рассеянная внутренними элементами радиация - результат взаимодействия падающего излучения с внутренним содержанием объекта. Кривые спектральных коэффициентов яркости у всех древесных пород в вегетативный период имеют примерно одни и те же закономерности.
Это характерно и для нелесных и непокрытых лесом площадей. Кривые спектральной яркости объектов неживой природы такой закономерности не имеют. 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 400 500 600 700 800 900 рис. 2.4.2. Кривые спектральной яркости некоторых древесных пород. 1 0,75 0,50 0,25 0 0,5 1,0 1,5 2,0 рис. 2.4.3. Кривые спектральной яркости объектов неживой природы. Для них характерна форма кривых коэффициентов спектральной яркости с максимумом в зеленой зоне спектра 540нм 580нм и минимумом в сине-фиолетовом 400нм 470нм и красном 680нм 690нм зонах спектра. оптические характеристики различных растений не идентичны и определяются составом и состоянием пигментов, растительных и покровных тканей, морфологией растения в целом, возрастом, экологическими условиями. неодинаковы и отражательные свойства различных частей растений, их совокупностей.
Эти различия более четко выражены в узких зонах спектра. Молодые хвоя и листья характеризуются большей отражательной способностью.
Растения, произрастающие в благоприятных условиях, характеризуются меньшими коэффициентами яркости, а их кривые имеют более четко выраженный характер в зеленой зоне спектра. С ухудшением условий коэффициенты яркости растений, как правило, возрастают. Более высокие коэффициенты яркости у растений, произрастающих в условиях меньшей освещенности. Поскольку оптические свойства древесных и кустарниковых пород в видимой области спектра обуславливаются в основном хлорофиллом, содержащимся в листьях и хвое, то в период вегетации интегральные кривые коэффициентов спектральной яркости различных древесных пород, произрастающих в однородных лесорастительных условиях, мало различаются по форме.
В инфракрасной области спектра различия в спектральной яркости крон основных древесных пород более значительны. При этом можно выделить 2-е группы древесных пород 1-я группа - с повышенной спектральной яркостью, когда находиться в пределах 0,6 0,7 лиственница, осина, береза 2-я группа - с более низким значением сосна, ель. В связи с этим при съемке в инфракрасной области спектра тоновые различия между группами древесных пород более существенны.
В частности, эти различия надежно позволяют различать хвойные породы от лиственных. В инфракрасной зоне спектра спектральными коэффициентами яркости существенно отличаются от здоровых деревьев поврежденные вредителями, пожарами и сухостойные деревья.
К настоящему времени достаточно подробно изучены свойства ЛГМ, их роль в возникновении и распространении лесных пожаров. При традиционном описании свойств ЛГМ, обычно определяется среднее по площади значения теплофизических параметров и их дисперсии. Количественные закономерности распределения ЛГМ на поверхности почвы, как правило, не рассматриваются. Между тем, горизонтальная неравномерность слоя ЛГМ играет важную роль при распространении лесных пожаров, особенно в тех случаях, когда не сплошной, а разделен негоримыми разрывами.
В случае сплошного слоя его структура играет заметную роль при сравнительно невысоких показателях засухи, когда горимыми становятся только отдельные участки слоя ЛГМ и распространение лесного пожара зависит от возможного перехода огня от одного горимого участка к другому. Кроме того, концепция свойств ЛГМ в значительной мере определяет выбор математической модели, описывающей распространение горениях при лесных пожарах. Перспектива достаточно полного изучения характеристик пространственной неоднородности ЛГМ связана с использованием дистанционных методов исследования лесов. Разрабатываются методики и алгоритмы обработки реализации физических полей, для оценки горизонтальной структуры слоев ЛГМ. 2.5.