Предотвращение лесных пожаров

Совершенствование политики по предотвращению и снижению риска лесных пожаров в природной среде  требует полного понимания ключевых факторов развития лесных пожаров. Формирование лесных пожаров и их воздействие на окружающую среду зависит от таких факторов, как:

• вид горючих материалов (трава, кустарники, деревья),
• состояние растительности (обводненность, относительная влажность и температура воздуха, ветер, уклон местности),
• тип землепользования. (луга, кустарники, леса, пригородные районы).

Введение в лесные пожары

Согласно исследованию, опубликованному в 2010 году , в период с 1997 по 2008 год лесными пожарами ежегодно сжигалось в среднем 371 млн га природных территорий (прерии, луга, кустарники, леса и т. д.), что в 5,5 раз превышает площадь материковой Франции, из которых 69% ( 256 млн га) располагались в Африке, 14,5 % (54 млн га) — в Австралии, 5,8 % (22 млн га) — в Южной Америке (в основном в бассейне Амазонки), 4 % (15 млн га) — в Средней Азии, а остальные (24 млн га) в основном в Северной Америке и северных лесах Азии. Для сравнения, в Европе (в основном на Пиренейском полуострове, в Италии, Греции, на юге Франции) ежегодно от лесных пожаров страдает в среднем 700 000 га.

Большая часть этих пожаров происходит в районах саванн, где долговременные экосистемы адаптировались к лесным пожарам. Лесные пожары могут помочь региону сохранить открытое пространство, обновить местные виды и обеспечить отличный источник пищи для крупных травоядных.

Нужно уделять больше внимания воздействию пожаров на экосистемы. Например, лесные пожары в тропических лесах могут иметь крайне негативное воздействие на флору и фауну, чем в саваннах. Еще в 1930-х годах экологи считали, что лесные пожары более разрушительны, чем прямые последствия, которые мы видим. Идея этой школы привела к возникновению новой дисциплины — пожарной экологии, основной целью которой является изучение жизнестойкости экосистем после того, как они были нарушены пожарами . Именно потому, что мы игнорируем тот факт, что лесные пожары могут играть важную роль в обновлении видов растений, поддержании функционирования экосистем и сохранении биоразнообразия, лесные пожары являются вопросом науки, достойным изучения.

Одним из основных вкладов экологических подходов к лесным пожарам является введение концепции моделей пожаров , которые позволяют определить частоту лесных пожаров, которую экосистема может выдержать без долгосрочных необратимых последствий . Этот параметр основан на дендрохронологических данных (анализ древесных колец и остатков огня), в годах, со значениями от 0 до 500 лет и выше. Возраст некоторых видов деревьев, таких как гигантские секвойи Калифорнии, превышает 3000 лет. На основе сравнения фактических контролируемых параметров с эталонными значениями можно оценить, находятся ли возможные лесные пожары в пределах допустимого диапазона экосистемы или они будут угрожать местной экосистеме.

Некоторые физические свойства огня

Растительные пожары можно уподобить процессу, при котором линии огня распространяются по растительному пологу . Скорость движения фронта пламени (часто называемая скоростью распространения) варьируется по трем параметрам:

• состав растительности (подстилка, трава, кустарники, леса и т. д.),
• траектория подъема или спуска пламени,
• метеоусловия (ветер, температура, относительная влажность окружающего воздуха).

Эти три элемента (топливо, местность, погода) аналогичны трем ключевым элементам пожарного треугольника пожарной безопасности (топливо, кислород, тепло).

Влияние линии пожара зависит от мощности (интенсивность горения, кВт/м), производимой на единицу длины;

при постоянной скорости распространения

интенсивность горения (кВт/м)] = [тепло горения (кДж/кг)] *[ Топливная загрузка (кг/м ² )]*[Скорость распространения (м/с)].

С точки зрения физики пожар — это явление горения, возникающее при разложении твердого топлива под действием внешнего источника тепла или собственного источника тепла при распространении линии огня, возникающего при горении твердого топлива . Под этим интенсивным тепловым потоком растения сначала высыхают, а затем разлагаются на газы (в основном смесь угарного газа, углекислого газа и метана) и твердые вещества (древесный уголь). Процесс можно разделить на две стадии горения: одна и та же форма угарного газа, метана реагирует с кислородом воздуха, древесный уголь в разных формах реагирует с кислородом.

Задокументированные в литературе модели распространения растительных пожаров можно разделить на два типичных случая:

(I) «ветровой пожар» буквально означает, что огонь распространяется ветром;

(II) «пожар с преобладанием шлейфа» означает, что огонь в основном дымовые шлейфы влияют на распространение огня.

В первом режиме, когда газ течет от линии пожара к фронту, он способствует воспламенению растительности за счет тепловой конвекции, а во втором режиме, когда огонь достаточно силен, чтобы втягивать свежий воздух перед фронтом, передача энергии между пламенем и растительностью в основном происходит за счет теплового излучения.

Предсказуемость поведения линии пожара тесно связана с физическими механизмами, которые контролируют распространение пламени. Если преобладает конвекция (I), скорость распространения пламени будет линейной со скоростью ветра, если преобладает тепловое излучение (II), поток тепла от пламени существенно нелинейный, интенсивность излучения пропорциональна четвертой степени температуры,  поэтому взаимосвязь между скоростью распространения лесного пожара и скоростью ветра в этой модели не будет иметь существенной корреляции, что затрудняет прогнозирование поведения пожара.

Оценка рисков и предотвращение рисков лесных пожаров

Меры предосторожности при лесных пожарах зависят от места пожара с точки зрения вероятности возгорания. В естественной среде , например, в национальных парках, люди не могут вмешиваться в пожары, если лесные пожары находятся в пределах допустимых для экосистемы моделей лесных пожаров и не ставится под угрозу безопасность людей и имущества. В случае возникновения пожара на пересечении лес / жилой массив , например, на окраине города, а не только в природной среде, где безопасность людей и имущества становится первостепенной задачей, необходимо вмешательство.

Специалисты по борьбе с лесными пожарами (пожарные) работают по двум направлениям:

• раннее тушение пожара (вариант 1)
• сокращение биомассы (вариант 2).

Вариант 1 включает заблаговременное позиционирование средств наземного и воздушного пожаротушения при превышении погодными условиями определенного критического порога с целью тушения лесных пожаров, еще не успевших распространиться и достичь максимальной мощности. Это стратегия, реализованная в некоторых районах юга Франции. Например, временное окно для раннего тушения лесных пожаров в районе устья Роны составляет несколько минут. Этот метод требует много ресурсов и подходит только для относительно небольших территорий. И, борясь со всеми малоинтенсивными пожарами, эта политика будет способствовать накоплению надземной биомассы (один из элементов пожарного треугольника, топливо), что в конечном итоге приведет к увеличению риска региональных лесных пожаров.

Снижение биомассы (вариант 2) может быть достигнуто путем ручного (обрезки) или периодического сжигания. Профилактика в обоих случаях требует общеобразовательных усилий по информированию владельцев собственности и местных органов власти об эффективности этих мер.У нее также есть некоторые недостатки: высокая стоимость, дымообразование и стратегии предотвращения пожаров не являются общепринятыми.

Индекс риска строится путем оценки показателей влажности почвы на разных глубинах по четырем данным: температуре и относительной влажности воздуха в полдень, осадкам за последние сутки и средней скорости ветра. Во Франции система адаптирована к характеристикам растительности внутри страны, и летом в течение дня выводится индекс лесной погоды (FWI).Диапазон этого индекса связан с интенсивностью возникшего пожара. В Канаде, например, он оценивается по шкале от 0 до 30. Однако во Франции тот же диапазон уровней риска разделен между 0 и 20.

Согласно имеющимся данным, усиление урбанизации привело к непрерывной эволюции границ леса/жилья, а глобальное потепление увеличило уязвимость экосистем (температура, осадки, засуха, вредители и т. д.). При совместном воздействии этих факторов риск возникновения лесных пожаров в ближайшем будущем значительно возрастет .

Чтобы устойчиво справляться с пожарным риском, нам необходимо поддерживать условия пожара в пределах допустимого для экосистемы диапазона, и нам необходимо повторно использовать огонь для регулирования накопленной на земле биомассы с помощью регулярного сжигания .

Как и в случае с пожарной безопасностью зданий, сокращение биомассы является единственным элементом, на который можно воздействовать для устойчивого снижения риска возникновения пожара. Для имущественной и личной безопасности, как и в случае других природных рисков (наводнения), необходимо пересмотреть условия урбанизации в некоторых районах, чтобы избежать произвольного разрастания городов (жилые земли распределяются в природной среде). Потому что произвольное расширение города сильно усложнит условия работы пожарных. В районах с особо высоким риском следует также разработать инновационные конструкции, особенно в отношении обработки крыш, дверей и окон, чтобы снизить уязвимость домов.

Большую угрозу для дома, чем тепловые потоки от пожара , представляют собой горящие частицы (кора, листья, счищенные тепловым потоком), которые могут скапливаться на крышах, водосточных желобах и нижней части дверей и окон. Например, некоторые архитекторы проектируют свои здания таким образом, чтобы горящие частицы не скапливались под дверями и окнами. Правильный выбор строительных материалов, защищающих двери и окна (например, выбор деревянных ставней хорошего качества вместо ставней из ПВХ), также является важным средством повышения безопасности. Жилища повышенной безопасности обеспечивают укрытие в случае пожара, сокращая эвакуацию жителей в случае пожара. Потому что в некоторых случаях процесс эвакуации жителей может стать еще одним источником опасности.

ДЖИЛЬО, Л., РАНДЕРСОН Дж. Т., ван дер ВЕРФ, Г. Р., КАСИБХАТЛА, П. С., КОЛЛАЦ, Г. Дж., МОРТОН, Д. С., ДЕФРИЕС, Р. С. (2010 г.) Оценка изменчивости и долгосрочных тенденций в области пожаров путем объединения нескольких спутников. продукты пожаротушения, 7, 1171-1186.

CHAPMAN, HH (1932) Является ли длиннолистный тип кульминационным моментом?Ecology, 13, 4, 328-334.

WHELAN, RJ (1995).Экология огня.Кембриджские исследования в области экологии.Издательство Кембриджского университета.

СТЮАРТ, О.К. (2002 г.) Забытые пожары, коренные американцы и преходящая дикая природа, под редакцией Х. Т. Льюиса и М. К. АНДЕРСОН, University of Oklahoma Press.

КОЭН, Д. Д. (2008) Проблема пожаров на границе между дикими и городскими территориями, следствие парадигмы исключения огня, История леса сегодня, осень 2008 г., 20-26.

ЛАРИС П., 2013 г. Объединение науки об изменении земель и моделей пожаров в саванне в Западной Африке, Земля, Том 2(4), стр. 609-636.

GIOVANNINI A., BECHAT B (2012) Теплопередача, Cépaduès editions.

ШАТЛЕ Э. (1756 г.) Математические основы натурфилософии перевода с латыни на французский язык «Philosophiaenaturalisprincipiamathematica» (1687 г.) И. Ньютона.

БАЙРАМ, Г. (1959), в К. ДЭВИС (ред.) Борьба с лесными пожарами и их использование, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 90-123.

[10]  ТЕРНЕР, Дж. А., ЛОУСОН, Б. Д. (1978 г.) Погода в Канадской системе оценки опасности лесных пожаров. Руководство пользователя по национальным стандартам и практике. Виктория, Британская Колумбия: Окружающая среда Канады, Тихоокеанский центр исследований лесов.

ЛИУ, Ю., СТАНТУРФ Дж., ГУДРИК С., (2010), Тенденции глобального потенциала лесных пожаров в условиях меняющегося климата, Лесная экология и управление, Том 259, стр. 685-697.

Генеральный комиссариат по прочному развитию, Le risque de feu de forêts en France, Этюды и документы, август 2011 г., том 45, 41 стр.

Переводчик: Фу Шилинь Редактор: Ду Цзизен Ответственный редактор: Ху Юйцзяо