FOFEM ‐ dokumentace k programu KEBbaby s. r. o. Eva ALKOVÁ, Kateřina SORBIOVÁ, Alžběta BRYCHTOVÁ
1. Úvod FOFEM (First Order Fire Effect Model) je počítačový program vyvinutý pro modelování primárních (okamžitých přímých i nepřímých) následků požárů. Je určen pro řešení krizových situací, řízení, plánování, analyzování a předpovědi šíření ohně a stanovaní následků požáru. FOFEM je využitelný v řadě situací. Například stanovení horní a dolní hranice hoření, vlhkosti a spotřeby paliva, určení rozsahu požáru na ploše, stanovení překročení emisních limitů... FOFEM není vyvinut pro modelování tzv. sekundárních následků požárů do kterých jsou zahrnuty dlouhodobé následky požáru nebo následky projevující se v kombinaci s jiným jevem (erozí, změnou klimatu atd.) FOFEM je schopen modelovat pouze situace lokalizované do čtyř regionů Spojených států amerických (Pacific West, Interior West, North East, and South East).
2. Vývoj programu FOFEM byl vyvinut Elizabeth Reinhardtovou and Robert E. Keanem v Missoula Fire Sciences Lab of the Rocky Mountain Research Station v Montaně. Nejnovější verzí je FOFEM 5.7, který je dostupný od června 2004. FOFEM je volně stažitelný z internetu, jeho užívání se řídí licencí typu public domain. K programu existuje rozsáhlá a přehledná dokumentace ve formě nápovědy a praktických cvičení s programem.
3. Systémové požadavky ‐ ‐ ‐
IBM‐PC Pentium či jiný kompatibilní přístroj Windows98, Windows 2000, nebo NT minimální požadavky instalace na paměť 1,5 MB
4. Modulární řešení FOFEM obsahuje čtyři výpočetní moduly, které se věnují hlavním primárním následkům požárů: spotřeba paliva, kouř, mortalita stromů, zahřívání půdy. Výstupy z modulů jsou vždy textové nebo grafické.
4.1.
Mortalita stromů
Výpočet úmrtnosti stromů při požáru využívá algoritmu od Ryana a Reinhardta (1988), který za hlavní proměnné bere tloušťku kůry a velikost koruny stromu. Vstupní data ‐ druh stromu (uživatel vybere ze seznamu předdefinovaných stromů) ‐ parametry stromu (množství stromů na jednotku plochy, průměr kmene, výška stromu) ‐ intenzita požáru (zadá se výška ožehu rostlin) ‐ závažnost požáru ‐ lokalita
Obrázek 1: Zadání vstupních parametrů pro modul mortality stromů
Výstupy Výstup podává informace o množství shořelých stromů na jednotku plochy a pravděpodobnost úmrtnosti stromů během požáru.
Obrázek 2: Ukázka tabelárních výstupů modulu mortality stromů (první ukazuje množství uhynulých stromů podle velikosti kmene; druhý znázorňuje pravděpodobnost úmrtí stromů).
4.2.
Spotřeba paliva
Modul predikuje spotřebu paliva při hoření. Palivo je děleno do několika kategorií: ‐ litter (malé hořlavé částice, dále dělené podle velikosti) ‐ duff (humus) ‐ herbaceous (byliny) ‐ shrubs (křoviny) ‐ foliage (listí) ‐ branch (větve) Vstupní data ‐ množství paliva ‐ typ paliva ‐ vlhkost paliva ‐ druh pokryvu ‐ lokalita ‐ roční období, vlhkostní poměry
Obrázek 3: Zadání potřebných informací pro výpočet spotřeby paliva.
Výstupy Výstupem jsou informace o množství shořeného, resp. neshořeného paliva. Ukázku výstů reprezentují obrázky uvedené níže.
Obrázek 4: Ukázka tabelárního a grafického výstupu, který informuje o množství shořelého a pozůstalého paliva podle druhu.
4.3.
Kouř
Tento modul umožňuje predikovat celkové množství emisí PM2.5, PM10, CH4, CO, CO2, NOx a SO2. Výsledky mohou být využity k předcházení překročení emisních limitů. Je možné simulovat intenzitu spalování a průběh produkce emisí v čase. Vstupní data ‐ množství paliva na povrchu (obdobně jako u modulu pro výpočet spotřeba paliva) ‐ vlhkost paliva ‐ druh pokryvu ‐ lokalita ‐ roční období, vlhkostní poměry
Obrázek 5: Formulář pro zadání vstupních dat je obdobný jako u předchozího modulu.
Výstupy Výstupy jsou opět v podobě tabulkové či grafické. Podávají informaci o produkci jednotlivých emisí (pro období hoření, období doutnání a celkový objem emisí). Grafické výstupy znázorňují průběh distribuce jednotlivých emisí do ovzduší v průběhu času.
Obrázek 6: Ukázka výstupů z modulu emisí.
4.4.
Zahřívání půdy
Modul zahřívání půdy predikuje teplotu půdy v určité hloubce po určité časové období. Za zdroj tepla se využívají výstupy z modulu pro spotřebu paliv. Vstupní data ‐ množství paliva na povrchu (obdobně jako u modulu pro výpočet spotřeba paliva) ‐ vlhkost paliva ‐ vlhkost a struktura půdy ‐ druh pokryvu ‐ lokalita ‐ roční období, vlhkostní poměry
Obrázek 7: Zadání potřebných informací pro výpočet ohřevu půdy.
Výstupy Výstupy v podobě textu nebo grafu udávají informaci o teplotě půdy v závislosti na hloubce a času od počátku hoření.
Obrázek 8: Ukázka výstupu modulu pro výpočet teploty půdy.
5. FOFEM a geoinformační technologie FOFEM nemá přímou návaznost na žádný geoinformační systém. Výsledky modelu jsou vizualizovány tabelárně či graficky bez prostorového určení. Pokud uživatel potřebuje prostorovou vizualizaci výsledků, musí provést výpočty ve FOFEMu pro jednotlivé plochy zvlášť a „ručně“ je pak připojit do svého GISu. FOFEm existuje i v režimu dávkových příkazů (batch mode), což do jisté míry může práci usnadnit.
6. Výhody vs. nevýhody Výhody ‐ ‐
rozsáhlá dokumentace a přehledné výukové materiály jednoduché uživatelské rozhraní
Nevýhody ‐ ‐
žádná návaznost na GIT a prostorovou vizualizaci neprůhledné algoritmy, u jednotlivých modelů není buď vůbec, nebo pouze náznakově řečeno, jakým způsobem program dojde k výsledku
