Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva
Forest fires – global problem Lesní požáry – celosvětový problém Global Fire Monitoring Center (GFMC) Světové centrum pro monitoring lesních požárů
Student: Jan Pecl Vedoucí bakalářské práce: Doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák Studijní obor: 3908R006 Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu Datum zadání bakalářské práce: 6. listopadu 2006 Termín odevzdání bakalářské práce: 27. dubna 2007
ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Místopřísežně prohlašuji, že jsem celou bakalářskou práci vypracoval samostatně.
………………………………… podpis
V Ostravě dne 25. dubna 2007
2
Děkuji vedoucímu práce Doc. Dr. Ing. Miloši Kvarčákovi za odborné vedení a konzultace při zpracování diplomové práce. Dále děkuji Ing. Ladislavu Jánošíkovi za odborné konzultace a organizační pomoc.
3
Anotace Bibliografická citace PECL, Jan., Lesní požáry – celosvětový problém : Světové centrum pro monitoring lesních požárů. Ostrava, 2007. 36s., Bakalářská práce na Fakultě bezpečnostního inženýrství VŠBTechnické univerzity Ostrava, Vedoucí bakalářské práce Doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák
Klíčová slova: Požáry, les, zplodiny, monitoring, výzkum, GFMC
Shrnutí řešené problematiky Tuto bakalářskou práci jsem koncipoval jako všeobecnou osvětu v oblasti požárního nebezpečí vyplívajícího z přírodních požárů, tj. požárů lesů a travních porostů. Zabývám se důvody jejich vzniku, jejich následky, zplodinami hoření a jejich dopady na atmosférické pochody a celkové globální klima. Dále částečně referuji o mezinárodních aktivitách organizací působících v této oblasti, resp. organizace GFMC a jejích partnerů. Úloha na poli výzkumu, technického vývoje a monitoringu s využitím nejmodernějších technologií je také významnou součástí práce.
Annotation
Bibliographical citation PECL, Jan., Forest fires – global problem : Global fire monitoring center. Ostrava, 2006. 36 s., A baccalaureate work at the Technical university of Ostrava, Leader of
the
baccalaureate work Doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák
Sallow thorn problems summary The baccalaureate work was built as a general education in the field of fire danger with natural fires connected, i. e. forest and grassland fires. I talk about the reasons of their up rising, aftermath, burning emissions and the impacts to the atmosphere process and a total global climate. There is some report about international activities of organizations in this area acting too. Especially GFMC with its partners. A research, technical development and monitoring technologies are also a very important part of the work.
4
Úvod ...................................................................................................................................... 7 Rešerše................................................................................................................................... 9 Požár – globální problém ....................................................................................................... 10 Pozadí problematiky ......................................................................................................................... 10 El niňo........................................................................................................................................... 10 ENSO............................................................................................................................................ 10 Oheň v přírodním prostředí Země..................................................................................................... 11 Požární aktivita v celosvětovém měřítku .......................................................................................... 12 Hlavní druhy požárů vegetace........................................................................................................... 13 neřízené požáry lesů ..................................................................................................................... 13 požáry tropických trav, křoví a stromových savan ....................................................................... 13 přeměna lesů a stepí na plantáže a zemědělské plochy................................................................. 13 pálení zemědělského odpadu, vypalování porostů a plevele ........................................................ 14 Analýza rizik..................................................................................................................................... 14 Úloha společností v oblasti požární prevence................................................................................... 15 Uhlíkový cyklus.................................................................................................................... 16 GFMC.................................................................................................................................. 18 Produkty GFMC................................................................................................................................ 19 Online a offline inforační podpora ............................................................................................... 19 Sesterské organizace GFMC............................................................................................................. 20 Fire Ecology Research Group ........................................................................................................... 20 Max Planck Institute for Chemistry .................................................................................................. 20 Organizační struktura.................................................................................................................... 20 EFNCN ............................................................................................................................................. 21 Úvod ............................................................................................................................................. 21 Seznam členů aktivně se podílejících na výzkumné činnosti EFNCN ......................................... 22 Stručná shrnutí výsledků............................................................................................................... 22 Zpráva z výzkumu GFMC ................................................................................................................ 23 o dopadech hoření vegetace na atmosféru, klima, ............................................................................ 23 ekosystémy a společnost, 1999 – 2001 ............................................................................................. 23 atmosférické dopady..................................................................................................................... 23 měření emisí ................................................................................................................................. 23 model oblaků kouře ...................................................................................................................... 24 dopady na chemické složení atmosféry ........................................................................................ 25 světová databáze vegetačních požárů a její využití v klimatickém .............................................. 26 modelování ................................................................................................................................... 26 dopad požárů na lesy severních oblastí......................................................................................... 27 zplodiny hoření a lidské zdraví..................................................................................................... 27 požární satelit BIRD ..................................................................................................................... 28 GFMC: Laureate of the United Nations............................................................................................ 29 Sasakawa........................................................................................................................................... 29 Award for Disaster Reduction 2001.................................................................................................. 29 GFMC jako portál včasného varování před ...................................................................................... 31 přírodními požáry.............................................................................................................................. 31 ECPC (Experimental Climate Prediction Centre) ........................................................................ 31 Fire Weather Index (FWI) ............................................................................................................ 33
5
NOAA/NESDIS............................................................................................................................ 35 Experimental Fire Potential Product............................................................................................. 35 Index požárního nebezpečí ........................................................................................................... 35 IFFN.................................................................................................................................................. 36 Sponzoři a partneři IFFN .................................................................................................................. 37 Závěr ................................................................................................................................... 38 Seznam použité literatury ...................................................................................................... 39
6
Úvod Od pradávna tvořily většinu pokrytí planety Země oceány, lesy a porosty zelené vegetace. Celé přírodní prostředí sestávalo z mnoha na sebe navazujících ekosystémů a příroda si řídila svůj koloběh sama. Vše fungovalo v naprostém pořádku, dokud nepřišla pohroma v podobě pádu meteoritu nebo dlouhodobé klimatické změny. To vše ale byla součást evoluce a podmínky pro vývoj života na samotné planetě byly více či méně příznivé. A pak přišel člověk. Prvním ekosystémem podstatně zasaženým lidskou činností se stal les. Kácení a vypalování lesních porostů bylo a je nedílnou součástí demografického rozmachu a společně s vývojem v oblasti techniky se z populačního růstu stává přírodní katastrofa. Již dnes mají následky antropogenní činnosti skoro tragický rozměr. Pokud si vyslechneme prognózy týmů specialistů z celého světa, zabývajících se oblastí globálního oteplování, emisí skleníkových plynů nebo masivního odlesňování v oblasti tropických deštných lesů, jistě si položíme otázku, kolik času nám ještě zbývá. Země je bohužel jeden velký složitý metabolismus. Pokud jedna část z jakékoli příčiny nefunguje, umírá celé tělo. Tou příčinou je člověk. Zajímejme se o statistiky lesních požárů z celosvětového hlediska a zjistíme, že 99% všech požárů vegetace způsobil právě člověk. Ovšem požáry tvoří jen část problému. Kolik milionů hektarů lesního porostu člověk vytěží, z ekonomických či jiných důvodů? Dřevo je jistě velice výnosným obchodem, jenže hlavní úlohou lesů není finanční obohacování, ale tak zvaný „koloběh uhlíku“. Tento proces je očistný pro celou naši atmosféru. Vždyť okřídlená věta „ Les jsou plíce světa“ má velice blízko k pravdě. Nebude-li lesů, nebude člověka. Dalším velkým problémem, kterému musí čelit naše planeta, je extrémní produkce skleníkových plynů. Není tomu tak dávno, co se pozornost veřejnosti obrátila ke „strašáku“ jménem freon. Tehdy se lidé zalekli děsivých scénářů mizející ozónové vrstvy a byla zakázána produkce těchto látek. Zakázat produkci skleníkových plynů a rabování lesního porostu není ale zdaleka tak jednoduché. Životní úroveň ve vyspělých státech stále roste a lidé si na ni lehce přivykli. Průmysl chrlí tuny odpadů a není síly, která by tohle vše zastavila. Velice oblíbenou větou „Tohle se mě netýká, za sto let už tady nebudu“ se ohání většina z nás. Nebo to alespoň bývalo dobrým zvykem. Jenže hlasy ze světa vědy dnes již mluví o několika desítkách let. Ano, naše bezohlednost a konzumní způsob života nás dohání, a to čím dál tím větším tempem. Dostáváme se do fáze, kdy tvoříme svět nejen pro naše děti, ale i pro nás samotné.
7
Naštěstí ale existují i lidé, kterým osud planety není lhostejný. Sdružují se do organizací, jejichž zaměření se částečně liší, ovšem cíl činnosti je totožný. Informační podpora a výzkum na poli ochrany našeho planetárního ekosystému. Právě oblast přírodních procesů a sítě mezinárodních organizací je stavebním kamenem následující práce. Jejím smyslem by měla být všeobecná osvěta a uvedení do dané problematiky, poskytnutí základních informací a nastínění systému, jakým zainteresované instituce fungují, spolupracují a co je náplní jejich činnosti. Tato problematika je vzhledem k velkému množství organizací velice složitá a její úplná analýza by vydala na tisíce stran textu. Proto jsem se ve své práci zaměřil pouze na jednu organizaci. GFMC, jako globální centrum pro sledování požárů. Toto je významnou součástí systému a poskytuje rozsáhlé množství informací. Dostupné technologie, pro účely monitoringu a sestavování předpovědí v široké škále oborů, se vyznačují vysokou technickou vyspělostí. Tyto nám slouží jako informační podpora pro předvídání výskytu a pozorování průběhu požárů lesů a jiné vegetace. Požáry v celosvětovém měřítku nás budou zajímat nejvíce. CO je způsobuje, jaké mají dopady pro naší planetu, jak jim předcházet a jak se jim bránit, pokud vzniknou.
Poznámka: Naprostou většinu práce tvoří texty a informace získané na webových stránkách uváděných organizací. Tyto jsem překládal z anglického jazyka. Některé názvy a sousloví dosud nebyly překládány nebo nemají adekvátní český výraz. Proto jejich překlady nejsou závazné a uvádím je pouze orientačně pro případného čtenáře.
8
Rešerše Global fire monitoring centre (GFMC) [online]. c2007, last revision 18th of April 2007 [cit. 2007-04-21]. URL:
KUNT, A. Lesní požáry. Praha: Československý svaz Požární ochrany, Svazek 28, 1967. 316 s. KRAKOVSKÝ, A. Lesné požiare. Zvolen: Technická univerzita, 2004. 78 s., ISBN 80-2281301-X. STUDENÝ, R. Vytváření proluk v lesních porostech vypalováním. Ostrava, 2006. 54s., Bakalářská práce na Fakultě bezpečnostního inženýrství VŠB-TU Ostrava. Wikipedie: Otevřená encyklopedie: El Niňo [online]. c2007 [cit. 2007-04-21]. URL: GOLDAMMER, J.G. GFMC-Brochure [online]. c2005 [cit. 2007-04-21]. URL: Smokeybear: Only you can prevent wildfires [online]. c2006. URL: McCARTHY, M. Surprise CO2 rise may speed up global warming [online]. c2004 [cit. 2007-04-21]. URL:
9
Požár – globální problém Pozadí problematiky V mnoha vegetačních pásmech naší planety se ohně využívá v zemědělství a objevuje se také v podobě přírodních lesních a travních požárů. To vše tvoří základy procesů přírodního ekosystému a tradičních systémů ve využití půdy. Nicméně nadměrné využití ohně jako prostředku k zisku prostoru pro rychle se rozvíjející demografickou a zemědělskou sféru vede ke stále rychlejší destrukci produktivity, výnosů, biologické rozmanitosti a vegetačního pokryvu. Proměnlivost klimatu, jako jsou pravidelná katastrofální sucha způsobená fenoménem ENSO (El Niño-Southern Oscillation), ještě dodává na krutosti dopadů lesních a travních požárů. Projevující se demografické a klimatické změny naznačují, že v příštích desetiletích získá stávající situace ještě více na kritičnosti. Výzkum v oblasti lesních a travních požárů (základní výzkum požárů a požární ekologie) ve většině vegetačních pásů a výsledky výzkumu v oblasti biochemie a atmosférických změn poskytují dostatečné informace o nutnosti rozvoje v oblasti požární taktiky a operačního řízení. Bylo zjištěno, že v mnoha státech světa nejsou tato fakta dostatečně demonstrativně proklamována nebo přístupna pro využití a adekvátní rozvoj. Současně je také třeba vybudovat systém včasného varování, monitoringu a poskytování důležitých informací. Tyto informace následně využijí v řídícím a rozhodovacím procesu národní a nadnárodní společnosti zabývající se územním plánováním, krizovým řízením v případě přírodních katastrof a dalšími otázkami souvisejícími nejen s požáry. [5]
El niňo Jedná se o zeslabení studeného oceánského Peruánského proudu, které způsobí oteplení přilehlých vod. S jevem El Niňo souvisí SO (Southern Oscilation - „jižní oscilace“). Po příchodu El Niňa dojde k zeslabení pasátů a prohřáté vody západního Pacifiku se přesunou jako nízké vlny k Jižní Americe. Teplá voda je zdrojem vlhkosti u pobřeží Jižní Ameriky, naopak v Austrálii a v západním Pacifiku panuje suché a horké počasí.
ENSO Je souborem interakcí jednotlivých částí světového klimatického systému a jejich kolísaní, které se projevuje souslednými událostmi v atmosféře a oceánské cirkulaci. [13]
10
Oheň v přírodním prostředí Země Oheň je dominantní rušivý faktor skoro ve všech vegetačních pásech na světě. V mnoha ekosystémech je oheň základní a ekologicky určující síla organizující fyzické a biologické atributy, určující rozmanitost porostů a ovlivňující energetické pochody a biochemické cykly, částečně i globální uhlíkový cyklus. Naopak v jiných ekosystémech je oheň nepřirozený proces, který často vede k vegetační destrukci a dlouhodobé degradaci zasažené lokality. Navíc jsou tyto oblasti , obzvláště oblasti vlhkých tropů, vůči požárům stále citlivější kvůli populačnímu růstu, se kterým souvisí ekonomické a zemědělské aspekty využití půdy. Dokonce i v regionech, kde je oheň přirozeným činitelem, způsobily v posledních letech stále častější požáry velké problémy. Počet požárů velkého rozsahu po celém světě rok od roku roste. Toto má významné dopady na ekonomiku států, lidské zdraví a všeobecnou bezpečnost. V dnešní době jsou zmiňované parametry srovnatelné s účinky živelných pohrom jako jsou zemětřesení, záplavy, období sucha a sopečné erupce. Dá se předpokládat, že vlivem rychle se měnících sociálních, ekonomických a životních podmínek dojde také ke změnám ve výskytu požárů a jejich následků v lokálním, regionálním i globálním měřítku. Požáry lesa a ostatní vegetace produkují plyny a částice, které mají dopady na složení a funkci atmosféry naší planety. Tyto emise reagují s produkty hoření fosilních paliv a dalších technologických zdrojů. Modely požárního rizika za předpokládaných klimatických změn říkají, že během relativně krátké doby, příštích třiceti až čtyřiceti let, ničivá síla požárů přírodních i požárů způsobených člověkem významně vzroste. Protipožární strategie zahrnující připravenost a systém včasného varování nemůže být bohužel zobecněna kvůli mnoha aspektům požárního nebezpečí v různých vegetačních pásmech a ekosystémech. Dalšími nesourodostmi jsou rozličná kultura, sociální a ekonomický faktor. [5]
11
Požární aktivita v celosvětovém měřítku Spolehlivé statistické údaje výskytu lesních požárů, požárů vypalováním porostu, spálených území a způsobených ztrát jsou dostupné pouze omezenému množství států a regionů. Na severní polokouli je členským státům ECE (Economic Commission for Europe Ekonomická komise pro Evropu) k dispozici nejobsáhlejší a pravidelně aktualizovaná databáze požárů. Tato databáze zahrnuje celou západní a východní Evropu, státy bývalého Sovětského svazu, USA, a Kanadu. Protože databáze obsahuje pouze údaje o lesních požárech, nezahrnuje oblast vypalováním porostů pro zemědělské a ekonomické účely, která je také významným přispěvatelem celkovému množství požárů způsobujících znečištění. Státy, které nespadají do působnosti ECE/EU, publikují požární statistiky na stránkách IFFN (International Forest Fire News - Mezinárodní zprávy o lesních požárech) a v řadě jiných publikovaných i nepublikovaných reportáží. Tato statistická data pravidelně aktualizuje GFMC (the Global fire monitoring center - Světové centrum pro sledování požárů). Uvedená databáze byla založena na základě informací o probíhajících lesních požárech získaných senzorem AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer – Zdokonalený vysoce rozlišný radiometr ) organizace NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration - Národní odbor pro oceány a atmosféru). Celý systém poskytuje celoročně informace o časovém a prostorovém průběhu probíhajících požárů.
obrázek 1: probíhající požár a generovaný kouř na jihovýchodě USA značí tmavě rudé skvrny a tmavý prostor, (snímek pořízený systémem AVHRR) [11]
12
Nicméně tento systém zatím nedokáže poskytnout informace týkající se plochy zasaženého území, druhu zasaženého porostu nebo charakteru produkovaných emisí. Pro určení rozsahu zasaženého území a charakteru emitovaných částic byly v mnoha studiích použity senzory instalované přímo na palubě kosmických plavidel a zařízení kroužících na oběžné dráze Země.
Hlavní druhy požárů vegetace neřízené požáry lesů – v mírných a severských mrazivých oblastech se vyskytují pravidelně během suchých období léta. V Severní Americe a Euroasii padne ročně za oběť požárům 5 až 20 milionů hektarů lesního porostu. Ve středozemí je ročně spáleno asi 0,6 milionu hektarů lesů a dalších porostů. Oblasti deštných pralesů jsou obvykle příliš vlhké, aby umožnili vznik požáru. Nicméně, extrémní sucha ve spojení s lesní těžbou pravidelně vytváří podmínky pro vznik požárů. To lze pozorovat v oblastech jižní Asie ve spojení s cyklickou klimatickou proměnlivostí způsobenou jevem ENSO. Nejvíce zasaženými oblastmi tropického pásma jsou oblasti monzunů. Zde vznikají požáry v opakujících se intervalech 1až 3 let. Pravidelnými požáry bývají zasaženy také jehličnaté lesy nacházející se na úpatí hor v tropických oblastech.
požáry tropických trav, křoví a stromových savan – tropické savany pokrývají ve světovém měřítku oblast cca 2,6 miliard hektarů. Obvykle se jedná o souvislou vrstvu trávy s roztroušenými keři a stromy. Porost, který v tomto ekosystému převažuje, tvoří velmi dobré palivo pro periodicky se opakující požáry během období sucha, a to v různých intervalech od 1 do 4 let. V některých oblastech je zvýšená požární četnost výsledkem populačního růstu a intenzivnějšího využívání pastvin. Oblast savan, potencionálně vystavená nebezpečí požáru, se odhaduje na sto milionů hektarů. Výsledkem tohoto hoření jsou emise v množství srovnatelném s odlesňování.
přeměna lesů a stepí na plantáže a zemědělské plochy – v tropech jsou pro mýcení k zemědělským účelům lesů běžné dva způsoby: tak zvané posuvné zemědělství, kde je půdě po vyčerpání živin umožněna samovolná regenerace a zalesnění a dále trvalé využití půdy pro pastvu nebo zemědělství. V obou případech je začátek scénáře stejný. Na konci
13
období dešťů jsou stromy vykáceny. Po jejich zpracování je půda nějakou dobu ponechána samovolnému vysušení, čímž jde lépe vypalovat. V posuvném zemědělství, které praktikuje několik milionů lidí po celém světě, se holiny užívají k zemědělství pouze několik let, dokud nepoklesnou výnosy. Po té jsou ponechány přírodě a vypalují se nové plochy. Obecně pozorované zkracování posuvných cyklů vede k silné degradaci dané lokality a je jednou z příčin globálního tropického odlesňování. Oproti tomu stálé odlesnění bývá následkem rostoucí populace a zvýšené potřeby potravin a životního prostoru. Ovšem velmi rozšířené jsou i projekty zaměřené na osidlování a obchod s pozemky. Množství biomasy spálené v procesu získávání půdy činí cca 2 biliony tun.
pálení zemědělského odpadu, vypalování porostů a plevele – tímto způsobem je likvidováno velké množství hospodářského odpadu, jako je sláma nebo seno. Kvantifikovat tuto činnost je velmi obtížné kvůli své rozšířenosti. Neexistují zde žádné statistiky, protože přímé ekonomické hodnoty většinou nejsou k dispozici. Hrubé odhady mluví o 1,2 milionu tun ročně spálených hospodářských zbytků. Tím se tato činnost řadí mezi hlavní zdroje atmosférického znečištění. Největší podíl na uváděných hodnotách ovšem nesou oblasti tropů.
Analýza rizik Systém včasného varování pro požární účely lokálního, regionálního a globálního rozsahu vyžaduje co nejrychlejší informace v různých úrovních. Výchozím bodem je v tomto případě informace o aktuální vegetační vlhkosti. Z tohoto údaje lze odvodit míru rizika pro vznik požáru, odhadnout jeho chování a případné dopady. Krátkodobé a dlouhodobé předpovědi požárního nebezpečí dovolují odhadnout riziko vzniku požáru a jeho sílu během celé periody předpovědí. Vyspělé technologie dálkového snímání umístěné na vesmírných zařízeních dovolují vypracovat požární předpovědi a odhady vegetační vlhkosti v rámci obrovských oblastí, a to s přesností, jaké pozemní metody nikdy nemohou dosáhnout. Dálkové sledování nabízí možnost monitoringu probíhajících událostí a odhalování vznikajících požárů již v zárodcích.
14
Úloha společností v oblasti požární prevence V globálním měřítku jsou příčinou vzniku požáru většinou činnosti a procesy spojené s využitím půdy. Hlavní činitele zde tvoří nedbalost, neznalost a nedostatek schopností či technologií k zamezení šíření požáru. Oheň v tomto ohledu reprezentuje živel, který můžeme předpovídat i mu předcházet. Nicméně, požární prevence musí oslovit různé části společnosti. Veřejná politika určující využití půdy, ochrana přírodních zdrojů nebo prosperita venkovského obyvatelstva tvoří stěžejní podmínku požární prevence. Veřejné vzdělávací programy v této oblasti oslovují cílové skupiny různými způsoby dle dané lokality. Městské obyvatelstvo průmyslových zemí je nutné oslovit prostřednictvím médií a reklamních kampaní. Nejdůležitější součástí preventivní výchovy je spoluúčast venkovského obyvatelstva. Zkušenosti ukazují, že osvěta ve venkovských oblastech tvoří pozitivní atmosféru pro spolupráci obyvatel s úřady. [4] tabulka 1: příklady humanitárních a ekonomických dopadů vybraných požárů [5] •Indonézie 1997-98 40 miliónů lidí zasaženo zplodinami zahynulo – 280 lidí odhadované škody – 10 miliard $ US
Satelitní snímky odhalily, že během extrémně suchých let (kolem r. 2003) bylo na území Ruska zasaženo více než 20 milionů hektarů různých vegetačních porostů.
•Čína 1987 zahynulo – 221 lidí zasažená plocha – 1,3 milionu hektaru V méně obydlených oblastech, jako jsou počet lidí bez domova – 50 tisíc severní Euroasie a Severní Amerika, je hlavní příčinou vzniku požáru blesk. •Canberra Austrálie 2003 V oblastech s vyšší hustotou obydlení, jsou počet spálených domů – 474 hlavními iniciátory požárů lidé. celkové škody – 284 milionů $ AUS •California US 2003 počet spálených domů – 3640 zahynulo – 28 lidí celkové škody – 10 miliard dolarů
95 – 99% všech požárů lesních a travních porostů v Evropě způsobují právě lidé.
Velké procento požárů nejsme schopni monitorovat, natož pak zdokumentovat. Samozřejmě, že získávání informací a nutnost vydávat rozhodnutí v nouzových stavech, což zahrnuje i humanitární pomoc, vyžadují pravidelnou kvantifikaci aktivity požárů. Prvotní zájem se tedy obrací k regionálním a globálním dopadům extrémního nekontrolovaného hoření, rozvíjejícím se trendům a k ustanovení předpisů, které by vedly k účelnější kontrole. [4]
15
Uhlíkový cyklus Oxid uhličitý je jedním z hlavních nositelů, jejichž pomocí se v přírodě přenáší uhlík mezi přirozenými zásobníky uhlíku. Tento proces je známý jako uhlíkový cyklus nebo koloběh uhlíku. Do tohoto cyklu neustále přispíváme dýcháním. Kyslík, který odebíráme z atmosféry, užíváme ke spalování uhlíku v potravě. Ten se proměňuje v oxid uhličitý, který potom vydechujeme. Živočichové přispívají ke koncentraci oxidu uhličitého v atmosféře stejným způsobem, rovněž tak oheň, tlející dřevo a rozklad organického materiálu v půdě a jiném prostředí. Jako kompenzace těchto procesů dýchání, kdy je uhlík proměňován v oxid uhličitý, existují u bylin a stromů procesy zahrnující fotosyntézu, jež působí opačným způsobem. Rostliny za přítomnosti světla vdechují oxid uhličitý, používají uhlík k růstu a zpátky do atmosféry vydechují kyslík. Oxid uhličitý se rozpouští i ve vodě. Nad celým povrchem oceánu probíhá výměna mezi oxidem uhličitým a vzduchem, zejména při mořském vlnění. Podstatnou roli v oceánech má také biologická aktivita. [12] Překvapivý nárůst koncentrace CO2 by mohl urychlit globální oteplování. Někteří vědci se obávají, že Země ztrácí schopnost pohlcovat oxid uhličitý. Dr. Charles Keeling z Kalifornské univerzity, který se zabývá měřením oxidu uhličitého na Havaji, se domnívá, že jedním z možných důvodů, je oslabování tzv. uhlíkových "poklesů". To jsou taková místa na Zemi, která zajišťují koloběh uhlíku v atmosféře pohlcováním rizikových plynů. Například oceány a lesy. Takto pokračující vývoj by znamenal celosvětová sucha, nedostatek zemědělských plodin, zvedání mořských hladin, růst počtu bouří a záplav a zvýšeného počtu lesních požárů. Podle meteorologa Dr. Pierse Forstera z britské univerzity v Readingu by pokračující současné tempo růstu koncentrace mělo vzbuzovat obavy. Znamenalo by to, že se musí přepracovat předpovědi globálního oteplování na následujících sto let na ještě katastrofičtější. V atmosféře ale přibývá i dalších skleníkových plynů, jako je metan a oxid dusný. Těch je mnohem méně než oxidu uhličitého, ovšem jejich účinky z hlediska skleníkového efektu jsou silnější. Jistá koncentrace skleníkových plynů v atmosféře je však naprosto nezbytná. Kdyby oxid uhličitý nezadržoval IR (infračervené) záření, Země by příliš vychladla a nemohl by na ní existovat život v dnešní známé podobě. [9]
16
tabulka 2: tabulka změn koncentrací skleníkových plynů 1780 – 1995 [14] Skleníkový Koncentrace Změna oproti roku plyn (roky) 1780
CO2
1780
1995
280 ppm
360 ppm
Přirozené a antropogenní zdroje
+ 29 %
Aerobní rozklad organických látek; lesní požáry; vulkanická činnost; spalování fosilních paliv a biomasy; odlesňování; ...
CH4
0,70 ppm
1,70 ppm
+ 143 %
Mokřady; anaerobní rozklad organických látek; termiti; zpracování zemního plynu a ropy; pěstování rýže; chov dobytka; skládky odpadů
N2O
280 ppb
310 ppb
+ 11 %
Lesy; louky; oceány; půda; zpracování půdy; hnojiva; spalování fosilních paliv a biomasy
CFC (freony)
0
900 ppt
-
Chladící zařízení; spreje; rozpouštědla
-
Globální množství pokleslo ve stratosféře a vzrostlo v blízkosti zemského povrchu
Vytváří se přirozeně reakcí slunečního záření s molekulami kyslíku a uměle jako součást fotochemického smogu
Ozón (O3)
-
obrázek 2: poměr vlivu jednotlivých plynů na skleníkový efekt [14]
17
GFMC
jako instituce je aktivitou mezinárodní organizace
ISDR - UN International Strategy for Disaster Reduction
Na základě semináře organizací UN-ECE/FAO/ILO (United - Economic Commision for Europe/Food and Agriculture Organization/International Labour Organization) s názvem Forest, Fire and Global Change (1996 Rusko) a dalších několika mezinárodních konferencí organizací UN-ECE/FAO s názvem Team of Specialists on Forest Fire bylo doporučeno ustavení instituce, pod původním názvem Global Fire Management Facility. Na základě těchto doporučení poskytla německá vláda, prostřednictvím Ministerstva zahraničí a Odboru pro řízení humanitární pomoci, v červnu roku 1998 prvotní investici pro zřízení organizace v konečné fázi nazvané GFMC (Global Fire Monitoring Center – Světové centrum pro monitoring požárů).
GFMC bylo uvedeno v činnost na mítinku organizace FAO v říjnu roku 1998 v Římě, a to s návazností na: •
UN International Decade of Natural Disaster Reduction (IDNDR)
•
UN-FAO/ECE/ILO Team of Specialists on Forest Fires
•
The International Tropical Timber Organisation (ITTO)
•
The World Health Organisation (WHO)
•
UNESCO, the World Bank, Disaster Management Facility (DMF)
•
The International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP)
•
The International Union of Forestry Research Organisations (IUFRO)
•
The International Boreal Forest Research Association (IBFRA)
18
Produkty GFMC Od roku 1998 poskytuje real time informace a také informace archivované, týkající se požárů. Data jsou průběžně získávána z individuálních zdrojů a jiných národních, regionálních a mezinárodních informačních systémů. Výsledky organizace GFMC jsou denně aktualizovány a rozšiřovány a poskytují tyto informace on-line. Současně GFMC zobrazuje plné satelitní snímky a mapy získávané od nadnárodních společností, zobrazující probíhající lesní požáry a jejich důsledky.
obrázek 3: satelitní snímek - probíhající požáry odhalují červené skvrny Aktualizovaná informační podpora GFMC je produktem spolupráce institucí z celého světa.
Online a offline inforační podpora Včasné varování před požárním nebezpečím a real time monitoring probíhajících požárů. Výklad, shrnutí a archivace získaných informací. Podpora lokálních, národních a mezinárodních subjektů sloužící k rozvoji dlouhodobé strategie a politiky boje s přírodními požáry, včetně osobní pomoci a programů na výcvik osob oprávněných k rozhodování ve věcech požárů ve volné přírodě. Pohotovostní linka pro poskytování asistence, rychlého odhadu situace a rady v případě hrozícího nebezpečí v souvislosti s požáry ve volné přírodě. Slouží jako poradenské centrum mezinárodního systému v rámci spolupráce UN-ISDR Wildland Fire Advisory Group a the ISDR Global Wildland Fire Network
19
Sesterské organizace GFMC World Conservation Union (IUCN) International Strategy of Disaster Reduction (ISDR) United Nations Educational and Scientific Organization (UNESCO) World Bank, Disaster Managenent Facility (DMF) ProVention Consortium ona Natural and Technological Disaster International Disaster Risk Management Institute (DRM) German Agency for Technical Cooperation (GTZ) Poznámka: Ikonky organizací jsou v elektronické podobě interaktivní.
Fire Ecology Research Group Max Planck Institute for Chemistry Organizační struktura Global Fire Monitoring Center bylo založeno v roce 1998 pod záštitou Fire Ecology and Biomass Burning Research Group. Tento vědecký tým je subdivizí oddělení biogeochemie Chemického institutu Maxe Plancka. Založena v sedmdesátých letech na Freiburgské univerzitě (Německo) byla Fire Ecology Research Group v roce 1990 začleněna do struktury Institutu chemie Maxe Plancka. Oblast působnosti: požáry vegetace a jejich vliv na životní prostředí v globálním měřítku Od počátku devadesátých let spolupracují the Biogeochemistry Department (Oddělení biogeochemie) v čele s M.O. Andrea, the Fire Ecology Research Group (Výzkumná skupina pro požární ekologii) v čele s J.G. Goldammer, the Biofuel Burning Research Group (Výzkumná skupina pro spalování biopaliv) v čele s G. Helas a the Air Chemistry Department (Oddělení chemie ovzduší) v čele s P. Crutzen. Spolupráce je zaměřena na několik mezinárodních požárně výzkumných programů, a to pod záštitou IGBP (the International Geosphere-Biosphere Programme – Mezinárodní geo-biosférický program). [7]
20
EFNCN (The European Fire in Nature Conservation Network) (Evropská síť ochrany před přírodními požáry) GFMC prostřednictvím EFNCN vede a řídí zadaný výzkum v oblasti přírodního hoření. Pod záštitou Max Planck Institute for Chemistry skupina spolupracuje na několika mezivědních výzkumných projektech.
Úvod V historii Euroasie byl oheň důležitým elementem v oblasti využití půdy, obzvláště v lesnictví a zemědělství. Využití ohně se projevilo na rázu krajiny velkou rozmanitostí ve formě vřesovišť, otevřených pastvin, luk a rozrůstajících se zemědělských ploch. Ve skandinávských zemích v historii požáry vyvolané bleskem nebo vypalováním porostů také výrazně ovlivnily složení lesních ekosystémů. Rychlý sociálně-ekonomický vývoj v posledních 40ti letech vedl ke změnám v systému využití půdy a celkovému charakteru krajiny. To mělo za následek omezení tradičních způsobů vypalování. Nové normy pro kvalitu ovzduší a převažující tendence vládních představitelů k ochraně přírody jakožto názor, že oheň by mohl nevratně poškodit ekosystém a biodiversitu prostředí, vedlo k zákazu vypalování ve většině Evropských zemí. V dnešní době je již zřejmé, že upuštění od tradičních metod získávání půdy výrazně omezilo destrukci vzácných ekosystémů a specifických přírodních prostředí. Změna postoje k životnímu prostředí a k ochraně přírody vedly k přehodnocení nutnosti užití ohně v konkrétních oblastech ochrany přírody, lesnictví a utváření krajiny.
obrázek 4: zakládání požárů pro výzkumné účely [3]
21
EFNCN poskytuje podporu a funkční síť mechanismů pro ty, kteří se aktivně podílejí na výzkumu řízeného vypalování pro účely ochrany přírody, tvorby krajiny a lesnictví. Zájmovými
regiony
jsou
země
jihovýchodní
Evropy,
Kavkaz,
střední
a
severovýchodní Asie. Tento program je iniciativou GFMC a je zaměřen na výstavbu a rozvoj sítě komunikačního mechanismu, díky kterému budou moci partnerské organizace presentovat své návrhy a projekty na výzkum a rozvoj v oblastech: •
kulturní a přírodní historie ohně
•
aplikace řízeného vypalování v ochraně přírody a utváření krajiny
•
požární ekologie
Seznam členů aktivně se podílejících na výzkumné činnosti EFNCN viz. odkaz. http://www.fire.uni-freiburg.de/programmes/natcon/Network-Members-January-2007-3.pdf
Stručná shrnutí výsledků -
experimentů
-
vývojových projektů
prováděných členskou základnou EFNCN jsou k nahlédnutí zde: http://www.fire.uni-freiburg.de/programmes/natcon/natcon.htm [3]
22
Zpráva z výzkumu GFMC o dopadech hoření vegetace na atmosféru, klima, ekosystémy a společnost, 1999 – 2001 atmosférické dopady Oddělením biochemie, ve spolupráci s Oddělením atmosférické chemie a dalších několika německých i zahraničních institucí, byl veden výzkum v oblasti zplodin emitovaných požáry vegetace a jejich dalšího dopadu na chemické složení atmosféry a planetární klima. Hodnoty emisních charakteristik a všech studií byly získávány jak v experimentálních laboratořích tak i přímo v terénu. Díky těmto bylo později možné utvořit model dynamiky procesů a vývoje chemického složení. Terénní měření v oblasti tropů mělo jasný cíl, studovat dopady hoření biomasy. Ovšem znepokojivé údaje byly naměřeny během mnoha kampaní, při kterých se toto neočekávalo. Například v oblasti Sibiře a ve vyšší troposféře nad severním Atlantikem a středomořskou oblastí.
měření emisí Během prosince 2000 a ledna 2001 bylo, jako součást projektu the SAFARI 2000 na MPIC (the Max Planck Institute for Chemistry), provedeno několik experimentů s hořením biomasy. Projekt vedli J. Lobert, P. Critzen a W. Keene. V terénu nasbírali reprezentativní vzorky biogenického materiálu a tyto spalovaly za předem stanovených kontrolovaných podmínek. Pomocí GC-MS (Global Circulation Models – globální cirkulační modely) provedli kvantitativní analýzu několika emitovaných organických halogenidů, především metylchloridů, bromidů a jodidů, dále pak jejich kvalitativní rozbor s cílem určit totožnost dalších emisních organických škodlivin. Dále byly monitorovány emise kyanidu metylnatého, acetonu, benzenu a toluenu, k jejichž vývinu dochází převážně během fáze doutnání. V průběhu řady požárních experimentů a experimentů s požáry ve volné přírodě se naskytla možnost k sebrání emisních vzorků z mnoha rozličných ekosystému v celosvětovém rozsahu. Toto umožnilo určit typické emisní hodnoty methyl bromidu (CH3Br) a methyl chloridu (CH3Cl). V návaznosti na dlouhodobý sběr informací a analýz odstartovaný v roce 1993, byly v roce 2000 zahájeny série výzkumných měření na území Německa (pastviny a borové lesy), a v Kanadě
23
(borové lesy). Důležitou součástí výzkumu hoření biomasy Chemického institutu bylo stanovení významu emisí z domácího biopaliva. To totiž představuje kolem 14% celosvětové spotřeby primární energie. Polovina světové populace pokryje v průměru 35% svých energetických potřeb spalováním biopaliva. V Africe je tento podíl : chudé oblasti
– 80 – 90%
střední vrstva
– 55 – 65%
vyšší příjmová skupina
– 30 – 40%
Na rozdíl od výskytu volně se vyskytujících požárů vegetace, jako následku často až několikaměsíčních období sucha, je spalování biopaliva v domácích podmínkách celoroční záležitostí. Za účelem kvantifikace emisí tohoto druhu probíhá neustálé sledování v oblasti biopaliv a jejich spotřeby. V městských i venkovských částech Zimbabwe, Nigérie a Keni proběhlo měření emisí CO2, CO, NO a některých organických sloučenin. Dle veřejného průzkumu v Keni, je na venkově jako palivo nejčastěji využíváno dřevo (0,8 – 2,7kg os./den). Uhlí pak nejčastěji uváděli lidé ve městech (0,18 – 0,69kg os./den). Na základě získaných údajů a populačních statistik bylo možné vyhodnotit emise CO2, CO a NO pocházející z domácího spalovacího procesu. Bylo odhadnuto, že daný podíl činí 7 až 20% celosvětové produkce zkoumaných plynů. V poslední době byl v této oblasti učiněn nemalý pokrok. Veškerá data, do současnosti získána, byla zhodnocena a sjednocena do společného rámce. Toto shrnutí odhalilo přítomnost velkého množství rozličných chemických látek a sloučenin v kouři uvolňovaném při požárech vegetace. Aktualizace sebraných dat bude i do budoucna vyžadovat další výzkum. To vyžaduje obzvláště neustálé odhady množství spálené biomasy jako funkce prostoru, času a typu hoření.
model oblaků kouře Podstatou projektu je simulace fotochemických procesů probíhajících v kouři mladé hořící biomasy. K tomuto účelu se používá aktivní trojrozměrný vysoce rozlišný atmosférický model ATHAM, rozšířený o chemický mechanismus k popisu oxidace emitovaných uhlovodíků. Ke kalibraci modelu byly prováděny simulace řízeného vypalování. Tyto velice úspěšně napodobují fyzikální chování kouře, zároveň je možno sledovat přítomnost nízkých koncentrací ozonu ve vrstvách blízkých plameni. Fotochemická produkce ozonu je limitována přítomností radikálů ve velké
24
míře produkovaných fotolýzou formaldehydu. Opomíjení prvotních emisí formaldehydu vede k podstatným nepřesnostem v odhadu koncentrace ozonu. Následující studie fotochemie mladé hořící biomasy budou zaměřeny na proces v rozličných
meteorologických
a
požárních
podmínkách
reprezentovaných
jednotlivými ekosystémy.
dopady na chemické složení atmosféry Během čtyř projektů v Amazonii (CLAIRE-98, 2 x EUSTACH-99 a CLAIRE2001) byly zkoumány dopady pyrogenických emisí na tropické prostředí.
CLAIRE-98 - při první z uvedených kampaní se podařilo zdokumentovat působení kouře biomasy v horní vrstvě troposféry a sledovat chemické změny během jeho konvekce.
EUSTACH-99 - provedena první měření v kondenzačních oblacích vlhkých tropů během období sucha. Bylo zjištěno, že během období dešťů jsou koncentrace mnohem nižší, což se předběžně předpokládalo. Dokázali jsme, že oheň produkuje aerosol a dramaticky ovlivňuje mikrostrukturu mraků.
Jsme také schopni vypracovat detailní chemickou studii vodou rozpustných součástí požárního aerosolu a jejich vlivu na organické i anorganické složky. Mezi nejvýrazněji zastoupené složky ve vzduchu v průběhu poslední části období dešťů patřili izoprén, formaldehyd a kyselina mravenčí v koncentracích dosahujících až několik ppm. Metylvinylketon a methakrolein, jako oxidační produkty izoprénu, dosahují koncentrací kolem 1 ppm. Na konci období sucha množství sloučenin významně roste, a to až k hranici 25 ppm. Toto se považuje za výsledek emisní aktivity požárů vegetace. Vše je doprovázeno vysokou koncentrací metylalkoholu. Během obou období byla také pozorována absorpce kyslíkatých směsí, kyselin a aldehydů vegetací, která ale výrazně vzrostla během období sucha. Zplodiny hořící biomasy ovšem nemalou mírou ovlivňují i znečištění mimo tropických oblastí. Lesní požáry v oblasti Ruska, zasahující ročně území kolem 1,2 milionu hektarů, ovlivňují koncentraci plynů v atmosféře (CO, CO2, CH4, NOx,..) a globální koloběh uhlíku. Oblast Dálného východu v Rusku je často zasažena lesními požáry především díky specifickým klimatickým podmínkám a charakteru lesní vegetace. Během projektu TROICA 5 v létě roku 1999 byly registrovány velké nárůsty koncentrace CO,
25
a to díky požárům rašelinišť v centrálním Rusku a rozsáhlým lesním požárům v oblastech Dálného východu. Kouř z požárů rašelinišť v evropské části Ruska byl viditelný na vzdálenost 150km s nejvyšší naměřenou koncentrací CO nmol/mol. Koncentrace CO 1071 nmol/mol naměřená ve vzdálenosti 1500km od požáru, v oblasti ruského Dálného východu, je jasným důkazem jeho rozsahu. Tyto požáry byly také doprovázeny zvýšenou koncentrací CH4 a NO v ovzduší. Děsivě hodnoty CO během projektu TROICA 2 (1996) korespondovaly s vysokými hodnotami O3 zaznamenanými
v nočních hodinách. Vrchní vrstvy troposféry a
nejnižší vrstvy stratosféry byly několikrát podrobeny důkladnému měření, a to pod záštitou the Department of Atmospheric Chemistry (Odboru pro atmosférickou chemii). Hlavním předmětem zkoumání byl vliv požárů vegetace na atmosféru. Jejich stopy v oblasti nižší stratosféry nebylo ale během projektu STREAM 98 možné rozpoznat. Nicméně nepatrné množství kouře bylo v horní části troposféry registrováno. Provedená měření ozonu, radikálů, včetně velkého množství uhlovodíků a reakčních meziproduktů potvrdilo, že koncentrace škodlivin jsou vysoké v celé oblasti středomoří, a to i několik tisíc kilometrů od jejich zdroje ve směru vzdušných proudů. Mezi zdroje znečištění patří průmyslová činnost států východní Evropy a tepelný rozklad biomasy v jižní Evropě.
světová databáze vegetačních požárů a její využití v klimatickém modelování Současná parametrizace emisí plynů a aerosolů je v oblasti atmosférického modelování založena pouze na statistickém přístupu a neposkytuje žádné informace o jejich dlouhodobém vývoji nebo meziroční proměnlivosti. Častá proměnlivost může být výsledkem klimatických oscilací. Dlouhodobé změny mají na svědomí poloha a rozsah migračního vypalování vegetace, změny ve způsobu využití půdy, růst populace a ekonomické vlivy. Jistou roli mohou hrát i klimatické změny. V minulých letech jsme získali velké množství dat umožňujících alespoň přibližný odhad variací světové distribuce a rozsahu vegetačních požárů za několik desetiletí. Společně s Max Planck Institute for Meteorology dokážeme vyvinout dlouhodobou celosvětovou databázi vegetačních požárů - projekt DEKLIM ("The impact of external forcings on climate in a comprehensive climate model" – Dopad působení
26
vnějších vlivů na podnebí v komplexním klimatickém modelu). Společně s demografickými a meteorologickými údaji tvoří tato data databázi požárů vegetace využitelnou v globálním klimatickém modelování. Ta bude obsahovat jak dlouhodobé změny parametrů, tak údaje vztahované k jednotlivým létům. Nové algoritmy a meteorologická data umožní předpovědět emisní proudění pro několik druhů plynů a aerosoly. Tento projekt byl odstartován v roce 2001.
dopad požárů na lesy severních oblastí The "Bor Forest Island Fire Experiment", uvedený v roce 1993 v oblasti Krasnoyarsk v Rusku v rámci kampaně FIRESCAN (the Fire Research Campaign Asia-North – Jihoasijská požárně výzkumná kampaň), byl navržen ke sledování regeneračních schopností a dynamiky lesního porostu a koloběhu uhlíku. Celý výzkum bude trvat 200 let (1993-2192). Po letech 1994, 1995 a 1996 proběhla další revize údajů v roce 1999. Dále v intervalech 2 – 5 let. Několik posledních výzkumů v dané oblasti již bylo vedeno se zaměřením na dopady lesních požárů v severní oblasti na globální procesy, částečně také emise uhlíkatých částic, vliv klimatických změn na požární režim zkoumaných oblastí a v neposlední řadě i důsledky v oblasti managementu a politiky. V roce 2001 zřídila the Fire Ecology Research Group / GFMC Krasnoyarský požární webserver na Sukachevském lesním institutu Ruské akademie věd.(the Sukachev Institute of Forest of the Russian Academy of Sciences).
Tento server byl aktivován v roce 2002 a slouží jako oblastní informační zdroj GFMC. Ve spolupráci s kanadskou lesní správou založilo GFMC euroasijský výzkumný informační systém požárně povětrnostních podmínek (a pan-Eurasian Experimental Fire Weather Information System) pro oblast Ruska, Baltského moře a střední Asie.
Tento internetový portál je denně aktualizován. Zdroj: http://www.fire.uni-freiburg.de/fwf/eurasia.htm
zplodiny hoření a lidské zdraví Emise, uvolňované při hoření biopaliv a otevřených vegetačních požárů, mají silný dopad na lidské zdraví, obzvláště pak díky svým drobným
27
inhalovatelným částečkám. V Africe byly zkoumány zdroje znečištění vnitřních prostor lidských příbytků otevřeným ohněm určeným pro vaření. Extrémně silné znečištění pyrogenickým smogem bylo zaznamenáno také v letech 1997-1998 při výskytu jevu El Niňo. Kvůli prodlužujícím se obdobím požární aktivity v jihovýchodní Asii a Jižní Americe,se the Fire Ecology Research Group rozhodla podpořit Světovou zdravotnickou organizaci (WHO) a vypracovala informační zprávu o dopadech požárů vegetace na lidské zdraví. Následně vyvinula zdravotní směrnice pro případy takových událostí.
požární satelit BIRD Pokročilé senzorové technologie a operační systémy předurčených požárních družic slouží pro zlepšení časoprostorového pokrytí a jako zdroj informací pro účely výzkumu a krizového řízení. V německém the German Aerospace Center (Německé centrum pro vzdušný prostor) byl ve spolupráci s the Fire Ecology Research Group vyvinut prototyp teplotně diferenčního senzoru BIRD, bispektrálního detektoru IR záření. Ten jako součást leteckého systému úspěšně prošel testováním při požárních experimentech v srpnu roku 2001 v Brandenburgu. Další inovační vývoj zmiňované technologie směřuje GFMC k začlenění senzoru do soustavy vnějších zařízení mezinárodní vesmírné stanice ISS. [2]
obrázek 5: snímek pořízený satelitním systémem BIRD [1,2] Poznámka: Celá zpráva je v anglickém jazyce k nahlédnutí na: http://www.ffu.uni-freiburg.de/feueroekologie/forschd-2.htm
28
GFMC: Laureate of the United Nations Sasakawa Award for Disaster Reduction 2001 Po zvážení 23 nominací na zisk laureátu 14tého ročníku Sasakawa Award for Disaster Reduction roku 2001 byla většinou hlasů vybrána organizace GFMC (the Global Fire Monitoring Center), Freiburg, Německo. O výsledku rozhodovala porota složená z mezinárodně uznávaných odborníků z oblasti redukce následků živelních pohrom. Porota tímto ocenila GFMC za jeho dlouhodobou činnost v oblasti redukce následků živelních pohrom a jeho úspěšnou snahu o potlačení rozsahu následků přírodních požárů celosvětovém měřítku. A to jak v rámci výzkumu, tak praktickou aplikací metod v terénu.
obrázek 6: The UN Sasakawa Award for Disaster Reduction 2001 Trophy [8] Společně s oceněním WHO (the World Health Organization - Světová zdravotnická organizace) Sasakawa Health Prize a oceněním UNEP (UN Environment Programme Programu pro životní prostředí organizace Spojených národů) Sasakawa Environment Prize je the United Nations Sasakawa Award for Disaster reduction jedním ze tří nejprestižnějších ocenění ustavených v roce 1986 zakládajícím předsedou organizace Nippon Foundation panem Ryoichy Sasakawa.
29
Součástí ocenění je peněžní odměna 50 tisíc amerických dolarů a křišťálová trofej UN Sasakawa Award for Disaster Reduction. Ocenění je udělováno komisí složenou ze zástupců pěti kontinentů a celá ceremonie se uskutečňuje ku příležitosti Mezinárodního dne redukce přírodních katastrof. [8] (the International Day for Natural Disaster Reduction)
tabulka 3: Seznam oceněných od roku založení do roku 2005 [8] 2005 Mr. Chimeddorj Batchulluun, Mongolsko 2004 Dr. Omar Dario Cardona, Kolumbie 2003 Mrs. Tadzong, née Esther Anwi Mofor, Kamerun 2002 Prof. Dr. Sergueï Balassanian, Arménie 2001 Global Fire Monitoring Center (GFMC), Germany 2000 Fondo para la Reconstrucción y el Desarrollo Social del Eje Cafetero (FOREC), Kolumbie 1999 Prof. Mustafa Erdik, Turecko 1998 H.E. Mr. Ji Cai Rang, China,Prof. Wang Ang-Sheng, Čína 1997 Observatorio Sismológico del Sur-Occidente (OSSO), Kolumbie Dr. A.S. Arya, Indie 1996 Dr. Ian Davis, Velká Británie 1995 No Laureate 1994 National Emergency Commission, Kostarika 1993 Dr. Vit Karnik, Česká Republika 1992 Geophysical Institute of the National Polytechnic School, Ekvádor 1991 Mr. Franco Barberi, Itálie 1990 Mr. Julio Kuroiwa, Peru 1989 Relief and Rehabilitation Commission, Etiopie 1988 ESCAP/Typhoon Committee, Filipíny 1987 Ratu Kamisese Mara, Fidži
30
GFMC jako portál včasného varování před přírodními požáry Zdroje informací pro globální, regionální a národní předpověď možného vzniku požáru a klimatickou předpověď
ECPC (Experimental Climate Prediction Centre)
(Výzkumné centrum pro předpověď počasí) Kromě dalších produktů a předpovědí poskytuje ECPC denně aktualizovanou předpověď požárního rizika v regionálním a globálním měřítku. Určené předpovědi uvádí prostřednictvím svého internetového portálu také organizace GFMC. Předpověď počasí, z hlediska krátkých a dlouhých časových intervalů či z hlediska územního rozsahu, může být velice užitečná v oblasti požární prevence. Výzkumný modelační systém, vyvinutý v NCEP (the National Center for Environmental Prediction Národním centru pro environmentální předpovědi) pro generaci předpovědí, jak globálního tak regionálního rozsahu, je v současné době využíván k tvorbě a poskytování předpovědí požárního nebezpečí se zaměřením na Jižní Kalifornii. Tento systém může být jednoduše přemístěn na jakékoli místo na světě.
Pozadí projektu Kvalitnější předpovědi požárního nebezpečí jsou jistě potřebné. Velká časová a prostorová měřítka dávají možnost k provádění dlouhodobých odhadům. V případě malých měřítek může být předpovědí využito v rámci varovných systémů, krizového řízení a rozhodování o vybavení JPO věcnými prostředky a technikou. Předpověď požárního nebezpečí je účelná nejen pro nasazení sil JPO, ale také pro určení nejvhodnějšího období pro vypalování v rámci lesnických prací. Juangův a Kanamitsův modelační systém, vyvinutý na NCEP za účelem sestavování krátkodobých globálních a regionálních předpovědí počasí, je v současnosti využíván k tvorbě rozsáhlejších výzkumných globálních a regionálních předpovědí v oblasti požárního nebezpečí.
31
Pro nejširší časová a prostorová měřítka předpovědí využívá modelační systém MRF (Medium Range Forecast – Předpověď středního rozsahu) nebo GSM (Global Spectral Mode - Globální spektrální mód) společnosti NCEP. RSM (Regional Spectral Mode – Regionální spektrální mód) s vysokým rozlišením je při analýze integrován do GSM, který poskytuje prvotní parametry modelu s nízkým rozlišením a rámcové údaje pro RSM. RSM následně vyhodnotí regionální odchylky ovlivněné vyšším orografickým rozlišením a dalšími územním dělením v omezené oblasti. Oba modely využívají 28 totožných terénních sigma vrstev, stejný komplexní soubor fyzikálních parametrizačních modulárních a diagnostických balíčků s parametry zemského povrchu (např. vlhkost půdy, teplota půdy atd.) Dále hodnoty vnímatelných a skrytých teplotních toků, radiace, oblačnosti, změn vlhkosti vzduchu, maximální a minimální teploty a další.
obrázek 7: snímek hodnot FWI vygenerovaný systémem GSM [10]
obrázek 8: snímek hodnot FWI vygenerovaný systémem GSM [10]
32
Fire Weather Index (FWI) (Požární povětrnostní index) Fyzikální aspekty požárů ve volné přírodě mohou být hodnoceny několika způsoby. Například velikostí zasaženého území, množstvím emitované energie nebo intenzitou vyzařování požáru. Požární riziko lze posuzovat různými měřítky. Ve Spojených státech je nejčastěji používanou metodou NFDRS (the U.S. National Fire Danger Rating Systém Národní systém hodnocení požárního nebezpečí). Z odhadu vlastností stálého vegetačního zastoupení v uvažované oblasti je odvozen souhrnný FWI (Fire Weather Index - Požární povětrnostní index) Tento index je výslednou hodnotou následujících parametrů: teplota prostředí, relativní vlhkost, síla větru, výskyt srážek Zkušenosti a poznatky z posledních desetiletí ukazují, že FWI je dobrým indikátorem výskytu požárů na jihozápadě USA.
Podrobné kalkulace FWI zde: http://www.fire.uni-freiburg.de/fwf/ecpc2.htm
obrázek 9: příklad animace FWI, systém GSM, celosvětový pohled Všimněte si, že vysoký požární index je představován tmavými barvami.
33
Hodnoty požárního indexu jsou stejně jako množství srážek zobrazovány na internetovém portálu ECPC, a to pro několik oblastí:
GLB – global, PAC – Pacific Ocean, US – Coterminous US, CA – California/Nevada, AFR – Africa, M-E – Middle East, SA – South America, EUR - Europe
K dispozici je i celosvětový pohled z výšky 100km, pohled na USA z výšky 50km a pohled na Kalifornii v rozlišení 25km. Jednotlivé předpovědi včetně podrobné legendy použitých parametrů je možno nalézt v tabulce předpovědí na internetových stránkách: http://ecpc.ucsd.edu/m2s/m2s_ECPC_forecasts.html
tabulka 4: hodnoty parametrů dle regionu Předpověď: d = denní, w = týdenní, m = měsíční, s = za roční období GLB
PAC
US
CA
AFR M-E
SA
EUR
FWI d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m WSP d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m T2M d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m R2M d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m PCP d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m SMC d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m G50
d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m
GBAR d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m PBL d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m QFL d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m SNS
d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m
LAT d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m LWV d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m SWV d|w|m|s d|w|m d|w|m|s d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m d|w|m
Dále je zde možno volit rozsah údajů, a to denní, týdenní, měsíční nebo sezónní. K dispozici je celkem 14 parametrů a 8 regionů. Ke shlédnutí jsou i animace představující posloupnost naměřených hodnot sestavená z posledních předpovědí. [10] 34
NOAA/NESDIS Experimental Fire Potential Product Index požárního nebezpečí NESDIS (The National Environmental Satellite, Data, and Information Service Národní meteorologická družice, data a informační služby) amerického NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration - Národní odbor pro oceány a atmosféru) poskytuje produkt nazvaný "an Experimental Fire Potential Product". Ten je součástí tak zvaného VT (Vegetation and Temperature Condition Index – Index vegetačních a teplotních podmínek). Tento produkt je založen na odhadu síly a délky trvání vegetačního stresu, využívaného jako hodnoty pro stanovení potenciálního nebezpečí vzniku požáru. Funguje na základě kombinace dvou satelitních indicií, a to NDVI (the Normalized Difference Vegetation Index - Normalizovaný diferenciální vegetační index) a údaje od teplotních senzorů společnosti NOAA. Plochu, intenzitu, délku trvání vegetačního stresu, potenciál a nebezpečí vzniku požáru lze odhadnout z barevně značených map pokrývajících všechny kontinenty. Více informací a pravidelně aktualizovaných produktů zde: http://www.fire.uni-freiburg.de/fwf/exfpp.htm
obrázek 10: snímek zobrazení hodnoty nebezpečí vzniku požáru Poznámka: další systémy globálních, regionálních a národních předpovědí a monitoringů jsou k nahlédnutí zde: http://www.fire.uni-freiburg.de/fwf/fwf.htm [11] 35
IFFN (INTERNATIONAL FOREST FIRE NEWS) (Mezinárodní noviny z oblasti lesních požárů) International Forest Fire News jsou aktivitou skupin - the Team of Specialists on Forest Fires, the Joint FAO/ECE/ILO Committee on Forest Technology, Management and Training a GFMC, ve spolupráci se sponzory a partnery. Jednotlivé publikace vydává a připravuje Johann Georg Goldammer, vedoucí člen FAO/ECE/ILO Team of specialists on Forest Fire, jako součásti GFMC a the Fire Ecology Research Group, Institut chemie Maxe Plancka, Německo.
tabulka 5: kontaktní údaje Johann Georg Goldammer
Fax: ++49-
Fire Ecology Research Group
761-80 80 12
c/o Freiburg University
Tel: ++49-
P.O.Box
761-80 80 11
79085 Freiburg
e-mail:
GERMANY
[email protected]
Kopie výtisků vydává a poskytuje: Timber Section, UN-ECE Trade Division Palais des Nations CH - 1211 Geneva 10 Fax: ++41-22-917-0041 e-mail: [email protected]
Stanoviska uváděná v jednotlivých článcích jsou pouze stanovisky dotyčných autorů a nemusí se nutně shodovat s oficiálními záznamy nebo se údaji uváděnými domácími autory dotčených zemí. Čtenáři publikací jsou vřele vyzíváni k zasílání písemných příspěvků na výše uvedenou adresu editora. Tyto mohou být ve formě: -
výzkumu, veřejných kampaní
-
nových legislativních úprav v této oblasti
-
reportáží o národních organizacích zainteresovaných v požárním managementu
-
publikací
-
osobních názorů
-
stručných zpráv o aktivitách v oblasti požární organizace
Vítány jsou i fotografie, grafy a kresby v originální podobě. [5, 7]
36
Sponzoři a partneři IFFN The UN International Strategy for Disaster Reduction (ISDR)
The U.S. Department of the Interior, Bureau of Land Management
ProVention Consortium
The World Conservation Union
Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit
The International Boreal Forest Research Association (IBFRA) Fire Working Group
The IGBP International Global Atmospheric Chemistry Project (IGAC) "Biomass Burning Experiment" (BIBEX)
The International Union of Forestry Research Organizations (IUFRO) Forest Fire Research Group 8.05 Poznámka: Všechny ikonky organizací jsou v elektronické podobě interaktivní. [7] Seznam přispívajících států: http://www.fire.uni-freiburg.de/iffn/country/country.htm 37
Závěr Jak již bylo zmíněno v úvodu, cílem práce bylo obecné seznámení čtenáře s problémy naší planety, spočívající v klimatických změnách a důsledcích lidské činnosti jako takové. Jelikož práce nese název ¨Lesní požáry – celosvětový problém¨, byla hlavní idea vedena tímto směrem. Čtenář se také dozvěděl, co je podstatou neustále omílaného skleníkového efektu, co ho způsobuje a co naši planetu zřejmě čeká. Další část konkrétně směřuje k problému lesních požárů, jakožto jedním z přispěvatelů klimatických jevů a dozvěděli jsme se, jaké druhy existují a co je nejčastější příčinou jejich vzniku. Na tuto kapitolu plynule navazuje problematika mezinárodních organizací, zabývajících se, více či méně, touto problematikou. Páteřním tématem pak bylo představení mezinárodní organizace GFMC. Řekli jsme si proč a za jakých okolností byla tato založena, kdo ji založil a čím se zabývají její vědecké týmy. Nahlédli jsme do problematiky družic a satelitů, které nám poskytují nejcennější informace, použitelné v plánovacím a rozhodovacím procesu, a to nejen v oblasti požární taktiky. Pozorný čtenář si jistě všiml, že práce překypuje interaktivními ikonkami a odkazy. Tyto jsem vkládal za účelem podání co největšího možného množství informací s vyloučením rizika nepřehlednosti kvůli velkému tištěnému rozsahu práce. Takto má každý zájemce k dispozici přehlednou informační podporu a má možnost si vybrat pouze informace, které ho nejvíce zajímají. Poznámka: Zahraniční zdroje by byly obrovskou studnicí informací, jak pro studenty vysokých škol, tak pro ostatní osoby v této problematice zainteresované. Jak jsem ale během práce na konspektu zjistil, mnoho anglických pojmů, ať už jde o názvy organizací nebo o názvy projektů a technologií, nemá dosud adekvátní a oficiální český překlad. Za tímto účelem by bylo velmi vhodné sestavit týmy, které by nejen ustavovaly oficiální překlady cizojazyčných výrazů, ale zároveň by získávaly cenné informace a zkušenosti od zahraničních kolegů. Rozhodně bych navrhoval osobní spoluúčast českých zástupců v zahraničních projektech. Po několika emailových rozhovorech s profesorem J. G. Goldammrem, jako nejvyšším zástupcem GFMC, jsem přesvědčen, že takováto spolupráce by nebyla problém.
38
Seznam použité literatury [1] BIRD – A DLR Small Satellite Mission for the Investigation of Vegetation Fires and Vegetation Condition [online]. published in IFFN No. 16 January 1997 URL: < http://www.fire.uni-freiburg.de/iffn/tech/tech_9.htm> [2] Fire Ecology Research Group/GFMC. 1999-2001 Research Report on Impacts of Burning of Vegetation on Atmosphere, Climate, Ecosystems and Society [online]. c2001 [cit. 2007-04-21] URL: [3] GFMC: Eurasian Fire in Nature Conservation Network [online]. c1998-2007. URL: < http://www.fire.uni-freiburg.de/programmes/natcon/natcon.htm> [4] GOLDAMMER, J. G. Global Fire Issues [online]. published in IFFN No. 23 December 2000 [cit. 2007-04-21]. URL: [5] GOLDAMMER, J.G. GFMC-Brochure [online]. c2005 [cit. 2007-04-21]. URL: [6] Global to Regional Fire Weather Forecasts [online]. published in IFFN No. 17 July 1997. last revision 17th of June 1999 [cit. 2007-04-21]. URL: [7] Global fire monitoring centre (GFMC) [online]. c2007, last revision 18th of April 2007 [cit. 2007-04-21]. URL: [8] ISDR: About the UN Sasakawa Award for Disaster reduction [online]. c1996 URL: [9] McCARTHY, M. Surprise CO2 rise may speed up global warming [online]. c2004 [cit. 2007-04-21]. URL:
39
[10] NOAA/NESDIS. Experimental Fire Potential Product [online]. c2007. URL: [11] NOAA Office of Communications. National Oceanic & Atmospheric Administration [online]. last revision 26th of February 2007 [cit. 2007-04-21]. URL: < http://www.noaa.gov/wx.html>
40
[12] Slovníček: Uhlíkový cyklus a biologická pumpa [online]. c2005 [cit. 2007-04-21] URL: < http://home.tiscali.cz/podnebi/home.html> [13] Wikipedie: Otevřená encyklopedie. El Niňo [online]. c2007 [cit. 2007-04-21]. URL: [14] Wikipedie: Otevřená encyklopedie. Skleníkový plyn [online]. c1996-2007, aktualizováno 21.3.2007 [cit. 2007-04-21]. URL: < http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/176315-sklenikove-plyny >
41
