Метод ученых РФФ поможет выявить сухие деревья и предотвратить пожары

Радиофизики ТГУ изучили диэлектрические характеристики свежесрезанной (живой) древесины и высушенной для промышленных целей (мертвой) в СВЧ-диапазоне и выяснили, что состояние дерева можно определить на расстоянии с помощью средств дистанционного зондирования. Это поможет регулярно отслеживать экологическую ситуацию, составлять карты, вовремя очищать леса от сухостоя и предотвращать пожары.

Разработка электрофизической модели лесного полога и радара для сверхширокополосного зондирования проводились на радиофизическом факультете научной группой под руководством профессора Владимира Якубова.

С октября 2017 года по май 2018 года ученые дважды в месяц измеряли диэлектрические свойства образцов двух хвойных деревьев – сосны и ели – и двух лиственных – березы и лесной яблони – в СВЧ-диапазоне электромагнитного излучения. Материал они собирали в окрестностях Томска. Ранее, в 2014 году, радиофизики изучали образцы древесины, высушенной для промышленных целей на лесозаготовительном предприятии.

– Диэлектрическая проницаемость является «очень чувствительным» параметром при определении влажности материалов, в частности, природных – древесины и почв. От структуры волокон зависит способность поглощать и удерживать влагу, это влияет на диэлектрическую проницаемость, что, в свою очередь, позволяет определить вид и его состояние дистанционно, – рассказывает доцент РФФ Татьяна Кочеткова. – Мы получили влажностную зависимость для каждой породы дерева в «живом» и «мертвом» состоянии. Они заметно отличаются друг от друга, то есть на основании этих данных можно на расстоянии определить состояние деревьев в каком-то определенном районе, чтобы составлять наглядные карты, своевременно очищать леса и предотвращать пожары.

Кроме того, радиофизики проследили изменения влажности «живых» образцов древесины в связи со сменой сезонов. Как и ожидалось, влажность зависит от жизненного цикла дерева. С октября она постепенно уменьшается, в феврале начинает увеличиваться у хвойных, а в марте-апреле – у лиственных.

– Иногда повреждения леса от вредителей или болезней лучше видны с большого расстояния. Например, изменение цвета и структуры кроны дерева, если оно сохнет, более заметны при обзоре сверху, чем при осмотре в густом лесу. Благодаря дистанционному зондированию можно получить информацию об удаленных и труднодоступных участках лесного покрова и с меньшими затратами, чем при наземных обследованиях. Такое наблюдение проводится в оптическом, инфракрасном и микроволновом диапазоне длин волн. Микроволновый диапазон обладает одним важным преимуществом – измерения не зависят от облачности. Мониторинг можно осуществлять в режиме реального времени с поправкой на время для передачи и обработки большого количества информации, – добавила Татьяна Кочеткова.

Сейчас ученые совершенствуют и корректируют методику различения «живой» и «мертвой» древесины, по результатам будет выпущена публикация в научном журнале.

Исследование изменений климата является одной из ведущих тем Томского государственного университета. Вуз входит в несколько международных научных коллабораций, занимающихся этой тематикой. Кроме того, в ТГУ создан САЕ TSSW: Сибирский институт будущего – исследовательский центр, специализирующийся на изучении Сибири: климата, ландшафта, биоразнообразия, истории, культурного, научного и инновационного потенциала.