Pożary spowodowane wyładowaniami piorunowymi

fot. 1. Antena odbiorcza systemu LINET zainstalowana na dachu Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej

W Polsce obecnie funkcjonują dwa systemy lokalizacji wyładowań piorunowych. Operatorem pierwszego z nich, systemu PERUN (SAFIR), jest Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie. Operatorem drugiego systemu LINET (skrót od ang. lightning location network) jest Uniwersytet w Monachium. System składa się z 11 stacji bazowych rozmieszczonych na terenie Polski.

W naszym kraju stacje obserwacyjne zostały umieszczone na terenie Politechniki Warszawskiej, Rzeszowskiej, Gdańskiej i Białostockiej (fot. 1). Dokładność prowadzonych pomiarów wynosi nie mniej niż 200 m, przy skuteczności wykrywania na poziomie 90%. Współpracujące ośrodki naukowe wzajemnie wymieniają informacje i współpracują w celu poprawy funkcjonowania systemu. Na zasadach komercyjnych dane z rejestratorów udostępniane są przez stronę internetową nowcast.pl

Zasada działania systemu LINET

Zespół pod kierownictwem prof. Betza z Uniwersytetu w Monachium wykorzystał do lokalizacji wyładowań piorunowych technikę TOA (time of arrival). Każda ze stacji bazowych ma własną antenę odbiorczą z zakresu LF/VLF oraz bardzo precyzyjny odbiornik GPS. Metoda TOA polega na precyzyjnym pomiarze różnicy czasu wystąpienia wyładowania w różnych stacjach systemu. System GPS zapewnia synchronizację w czasie wszystkich anten odbiorczych oraz dokładne wyznaczenie czasu dotarcia sygnału do każdej ze stacji obserwacyjnych systemu LINET. Stałe różnice czasu dla każdej pary anten tworzą krzywe o kształcie hiperbol. Punkty przecięcia wielu hiperbol wyznaczają miejsce wystąpienia wyładowania.

Dedykowane oprogramowanie komputerowe dzięki zastosowaniu analizy 3D umożliwia rozróżnienie wyładowań doziemnych, jak i między chmurami [1].

Dane statystyczne

Na podstawie wyników prowadzonych obserwacji możliwe stało się opracowanie mapy obrazującej roczną gęstość wyładowań piorunowych na terenie Polski w 2010 r. (rys. 2). Analizując zebrane dane, można stwierdzić, iż na terenach wyżynnych w południowowschodniej części kraju (województwo świętokrzyskie, lubelskie, śląskie, małopolskie, podkarpackie) zaobserwowano w 2010 r. najwięcej doziemnych wyładowań piorunowych.

Rys. 2. Roczna gęstość wyładowań piorunowych w Polsce w 2010 r. [2]
 

Na podstawie danych uzyskanych z Komendy Głównej Straży Pożarnej opracowano mapę obrazującą pożary spowodowane przez wyładowania piorunowe w 2010 r. w Polsce.

Podział i rozróżnienie przyczyn powstania pożarów w każdym przypadku był oceniany przez strażaków bezpośrednio w miejscu zdarzenia (interwencji) poprzez wypełnienie karty statystycznej, która następnie była przekazywana do centrali w Warszawie. Na rys. 3–6 przedstawiono lokalizację pożarów w 2010 r. w Polsce, spowodowanych wyładowaniami piorunowymi z podziałem na wielkość spowodowanych strat. Pożar mały – powierzchnia lub kubatura terenu/obiektu objętego pożarem do 100 m2 lub do 100 m³. Pożar średniej wielkości – powierzchnia lub kubatura terenu/obiektu objętego pożarem mieści się w granicach 100–1000 m2 lub 100–1000 m3. Pożar duży – powierzchnia lub kubatura powyżej 1000 m² lub 1000 m3 [3].

Rys. 3. Wszystkie pożary spowodowane przez wyładowania piorunowe w Polsce w ciągu całego 2010 r. [3]

Rys. 4. Duże pożary spowodowane przez wyładowania piorunowe w Polsce w ciągu całego 2010 r. [3]

Rys. 5. Średniej wielkości pożary spowodowane przez wyładowania piorunowe w Polsce w ciągu całego 2010 r. [3]

Rys. 6. Małej wielkości pożary spowodowane przez wyładowania piorunowew Polsce w ciągu całego 2010 r. [3]

Analizując karty statystyczne, można stwierdzić, iż w większości przypadków strażacy gasili budynki gospodarcze zlokalizowane na obszarach wiejskich. Należy domniemywać, iż nie miały one żadnego systemu ochrony odgromowej. Zdarzały się również pożary lasów i zagajników, transformatorów energetycznych, drewnianych kościołów, budynków użyteczności publicznej, przyczep kempingowych, budynków mieszkalnych, domów jednorodzinnych, budynków handlowo-usługowych z częścią mieszkalną [3].

Wnioski

W dalszym ciągu na terenie Polski są użytkowane obiekty, które mogą spłonąć. Pomimo zaleceń nie mają nawet najprostszego systemu ochrony odgromowej. Straż pożarna gasiła w 2010 r., aż 664 pożary wywołane przez wyładowania piorunowe [3]. Problem edukacji społeczeństwa jest szczególnie istotny w małych miejscowościach. Obrazuje to liczba zdarzeń i ich lokalizacja. Można zauważyć, iż rozkład gęstości wyładowań piorunowych przekłada się w dużym stopniu na zagrożenie pożarowe w kraju. Obserwuje się również nałożenie się większej liczby wyładowań na obszarach bardziej zurbanizowanych.

LITERATURA

[1] Wojtas S., Olesz M.: Wpływ wyników rejestracji wyładowań atmosferycznych na projektowanie ochrony odgromowej. XXXV Konferencja Naukowo-Techniczna „Gdańskie dni elektryki 2010”. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej 2010 nr 27

[2] http://www.nowcast.pl/

[3] Dane statystyczne z Komendy Głównej Straży Pożarnej w Warszawie

[4] Wiater J.: Metoda zdalnego prowadzenia pomiarów zagrożenia piorunowego w trybie wyczekującym. Wiadomości Elektrotechniczne 2011 nr 7

[5] Wiater J.: Metody analizy ryzyka oraz oceny uszkodzeń powodowanych przez wyładowania piorunowe. Wiadomości Elektrotechniczne 2011 nr 8