Predicción Determinista-Probabilística de Incendios Forestales a Partir de la Actividad de Rayos Teniendo en Cuenta las Emisiones de Aerosoles
Autores: Baranovskiy, Nikolay Viktorovich; Vyatkina, Viktoriya Andreevna; Chernyshov, Aleksey Mikhailovich
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Predicción Determinista-Probabilística de Incendios Forestales a Partir de la Actividad de Rayos Teniendo en Cuenta las Emisiones de Aerosoles
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Incendios forestales
Actividad de rayos
Partículas de aerosol
Modelado matemático
Transferencia de calor y masa
Formación de hollín
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los incendios forestales surgen de la carga antropogénica y la actividad de rayos. La formación de un frente de tormenta eléctrica se debe a la influencia de varios factores, incluida la emisión de partículas de aerosol de los incendios forestales. El propósito de este estudio es el modelado matemático de la transferencia de calor y masa en un fuego de vegetación, llevado a cabo desde un frente de incendio forestal, teniendo en cuenta la formación de partículas de hollín para predecir el peligro de incendios forestales debido a la actividad de tormentas eléctricas. Objetivos de la investigación: (1) desarrollo de un modelo matemático determinista de transferencia de calor y masa en un fuego de vegetación pirolizado, teniendo en cuenta la formación de hollín; (2) desarrollo de un criterio probabilístico para evaluar el peligro de incendios forestales por tormentas eléctricas, teniendo en cuenta las emisiones de aerosol; (3) modelado de escenarios de transferencia de calor y masa y la formación de un frente de tormenta eléctrica; (4) y la formulación de conclusiones y propuestas para la aplicación práctica del enfoque determinista-probabilístico desarrollado para la predicción de incendios forestales a partir de tormentas eléctricas, teniendo en cuenta las emisiones de aerosol. La novedad de este estudio radica en el desarrollo de un nuevo modelo de transferencia de calor y masa en un fuego de vegetación pirolizado y un nuevo criterio probabilístico para el peligro de incendios forestales debido a la actividad de tormentas eléctricas, teniendo en cuenta la emisión de aerosol. Se obtienen las distribuciones de temperatura y fracciones volumétricas de fases en un fuego para varios escenarios. Se consideran escenarios de incendios superficiales, incendios forestales en la copa y una tormenta de fuego para tipos típicos de vegetación conífera. Se consideran fuegos cúbicos en la aproximación de un modelo matemático bidimensional. Para describir la transferencia de calor y masa en la estructura del fuego, se utiliza una ecuación diferencial de conducción de calor con las condiciones iniciales y de frontera correspondientes, teniendo en cuenta el esquema cinético de pirolisis y formación de hollín. Se proponen variantes de uso del modelo matemático desarrollado y del criterio probabilístico en la práctica de protección de bosques contra incendios. Hallazgos clave: (1) modelo matemático determinista-probabilístico lineal para evaluar la probabilidad de ocurrencia de incendios forestales teniendo en cuenta la emisión de aerosol y la actividad de rayos; (2) resultados del modelado matemático de la transferencia de calor y masa en el fuego teniendo en cuenta la formación de hollín; (3) y resultados del modelado de escenarios de probabilidad de ocurrencia de incendios forestales para diferentes condiciones de actividad de rayos y emisión de aerosol.
Descripción
Los incendios forestales surgen de la carga antropogénica y la actividad de rayos. La formación de un frente de tormenta eléctrica se debe a la influencia de varios factores, incluida la emisión de partículas de aerosol de los incendios forestales. El propósito de este estudio es el modelado matemático de la transferencia de calor y masa en un fuego de vegetación, llevado a cabo desde un frente de incendio forestal, teniendo en cuenta la formación de partículas de hollín para predecir el peligro de incendios forestales debido a la actividad de tormentas eléctricas. Objetivos de la investigación: (1) desarrollo de un modelo matemático determinista de transferencia de calor y masa en un fuego de vegetación pirolizado, teniendo en cuenta la formación de hollín; (2) desarrollo de un criterio probabilístico para evaluar el peligro de incendios forestales por tormentas eléctricas, teniendo en cuenta las emisiones de aerosol; (3) modelado de escenarios de transferencia de calor y masa y la formación de un frente de tormenta eléctrica; (4) y la formulación de conclusiones y propuestas para la aplicación práctica del enfoque determinista-probabilístico desarrollado para la predicción de incendios forestales a partir de tormentas eléctricas, teniendo en cuenta las emisiones de aerosol. La novedad de este estudio radica en el desarrollo de un nuevo modelo de transferencia de calor y masa en un fuego de vegetación pirolizado y un nuevo criterio probabilístico para el peligro de incendios forestales debido a la actividad de tormentas eléctricas, teniendo en cuenta la emisión de aerosol. Se obtienen las distribuciones de temperatura y fracciones volumétricas de fases en un fuego para varios escenarios. Se consideran escenarios de incendios superficiales, incendios forestales en la copa y una tormenta de fuego para tipos típicos de vegetación conífera. Se consideran fuegos cúbicos en la aproximación de un modelo matemático bidimensional. Para describir la transferencia de calor y masa en la estructura del fuego, se utiliza una ecuación diferencial de conducción de calor con las condiciones iniciales y de frontera correspondientes, teniendo en cuenta el esquema cinético de pirolisis y formación de hollín. Se proponen variantes de uso del modelo matemático desarrollado y del criterio probabilístico en la práctica de protección de bosques contra incendios. Hallazgos clave: (1) modelo matemático determinista-probabilístico lineal para evaluar la probabilidad de ocurrencia de incendios forestales teniendo en cuenta la emisión de aerosol y la actividad de rayos; (2) resultados del modelado matemático de la transferencia de calor y masa en el fuego teniendo en cuenta la formación de hollín; (3) y resultados del modelado de escenarios de probabilidad de ocurrencia de incendios forestales para diferentes condiciones de actividad de rayos y emisión de aerosol.