Розуміння та запобігання пожежам у дикій природі - Encyclopédie de l; навколишнє середовище

дикій

1. Лісові пожежі в кількох цифрах

Згідно з дослідженням, опублікованим у 2010 р. [1], супутникові дані, перекреслені з польовими спостереженнями, дозволяють всебічно кількісно визначити важливість лісових пожеж у світі шляхом оцінки масштабів спалених територій. За підрахунками 1997-2008 рр., За підрахунками, щорічно в середньому спалюється 371 млн. Га природних територій (саван, лугів, чагарників, лісів тощо) (5,5 разів більше площі столичної Франції), з них 69 % (256 млн. Га) знаходиться в Африці, 14,5% (54 млн. Га) в Австралії, 5,8% (22 млн. Га) в Південній Америці (переважно в Амазонці), 4% (15 млн. Га) в Центральній Азії, решта (24 млн. га) в основному стосується бореальних лісів Північної Америки та Азії. Для порівняння, на Європу (переважно Піренейський півострів, Італію, Грецію, південь Франції) впливає в середньому 0,7 млн. Га на рік.

На щастя, значна частина цих пожеж стосується районів саван і луків, які після тривалої еволюції представляють екосистеми, найбільш придатні для пожеж. Ці пожежі дозволяють підтримувати відкритий простір і оновлювати види, забезпечуючи задовільну якість корму для великих травоїдних тварин.

Важливим є не лише обсяг спалених діляноквплив пожеж на екосистеми: Наприклад, савани та луки можуть частково горіти щороку, тоді як одна і та ж подія у тропічному лісі матиме вкрай негативні наслідки для фауни та флори. Ще в 30-х роках екологи відстоювали думку про те, що пожежі не мають таких руйнівних наслідків, як сприймається громадською думкою загалом [2]. Ця школа думок сприяла появі нової дисципліни, яка називається екологія пожежі [3], основним об'єктом якої є вивчення потужностей стійкість екосистеми стикаючись з порушенням пожежі. Безумовно, забуваючи про важливу роль, яку відіграють пожежі, такі як інші природні події, такі як повені та зсуви, у функціонуванні екосистем, що сприяють відновленню видів рослин та підтримці певних екосистем. проблема.

Потім, із прискоренням виселення із сільської місцевості, розширенням міських територій та першими ознаками зміни клімату, що сприяють збільшенню вразливості екосистем (багаторазові посухи, вторгнення комах-ксилофагів), ця політика досягла своїх меж з точки зору ефективності, зокрема на рівні ділянок лісу/середовища існування. Більше, ніж масштаби спалених площ, саме кількість будинків або споруд, зруйнованих цими пожежами (не враховуючи смертей), повинна враховуватися для складання балансу. Лише в Каліфорнії кількість будинків, зруйнованих за цих обставин, подвоїлася за половину часу - з 3 533 між 1955 і 1985 роками до 7 467 з 1985 по 2000 рік.

Одним з головних внесків екологічного підходу до пожеж у дикій природі було впровадження концепція пожежного режиму (режим пожежі), що дозволяє зокрема визначити a природна частота пожежі, яку екосистема може протистояти без незворотних наслідків тривалий термін. Цей параметр, встановлений на основі дендрохронологічних даних (аналіз дерев’яних кілець та слідів або деревного вугілля, залишених при проходженні пожежі), виражається в роках за шкалою від 0 до 500 років і більше. Деякі породи дерев, такі як Каліфорнійські гігантські секвої, можна простежити у часі протягом 3000 років. Відхилення від цих довідкових даних дозволяє оцінити, чи є ситуація стерпною, чи це загрожує місцевій екосистемі.

2. Деякі елементи фізики пожежі

Рисунок 1. Пожежний трикутник, пристосований до випадку пожеж у дикій природі. Див. Посилання [6] Дуже схематично можна порівнювати пожежу фронт полум'я, що поширюється крізь рослинний покрив. Швидкість руху фронту (яку часто називають швидкістю розповсюдження) змінюється залежно від трьох параметрів, які являють собою структуру (підстилка, луг, чагарник, ліс тощо) та стан (вміст води), в якому знаходиться рослинність, топографія суші (рівнинна, похила, висхідна або низхідна щодо траєкторії фронту), атмосферні умови (вітер, температура, відносна вологість навколишнього повітря). Ці три фактори (паливо, топографія, погода) (див. Рисунок 1) слід порівняти з трьома ключовими елементами (паливо, кисень, тепло) пожежного трикутника, що використовуються у пожежній безпеці для пояснення елементів, необхідних для розвитку пожежі через горюче навантаження.

Вплив вогняного фронту залежить від потужності, яку він виділяє на одиницю довжини (інтенсивність вогню, виражена в кВт/м); якщо швидкість поширення постійна (стійкий стан), вона обчислюється як такий продукт: [теплота згоряння (кДж/кг)] x [навантаження палива (кг/м 2)] x [швидкість поширення (м/с)]. Ця інтенсивність варіюється в залежності від характеру пожежі, коливаючись від декількох сотень кВт/м на сміттєвих пожежах до майже 100000 кВт/м для найінтенсивніших лісових пожеж (15 м від такого фронту видає потужність 1500 МВт, або еквівалент блоку атомної електростанції!). Наприклад, катастрофічні пожежі, що сталися в лютому 2009 року в районі Мельбурна в Австралії (Чорна субота), були виміряні з інтенсивністю близько 80 000 кВт/м; при швидкості розповсюдження від 1 до 3 м/с димовий шлейф досягав 15 км у висоту (нижня межа стратосфери).

З точки зору фізики, пожежа - це явище горіння що виникає в результаті розкладання твердого палива під дією теплового потоку від зовнішнього джерела під час займання або від самого фронту полум'я у фазі поширення. Під впливом цього інтенсивного теплового потоку рослинність спочатку висохне, а потім перетвориться на газоподібні продукти (по суті суміш окису вуглецю, діоксиду вуглецю та метану) та твердих речовин (деревне вугілля). Це призведе до двох фаз горіння: однорідної в газовій фазі між чадним газом, метаном та киснем у повітрі, неоднорідною між вугіллям та киснем.

де g позначає вагу (9,81 м/с 2), I інтенсивність пожежі (Вт/м), \ rho (кг/м 3) щільність, CP (Дж/кг/К) питома теплоємність, T0 (K) температура навколишнього повітря, UW швидкість вітру (м/с) і АФК (м/с) швидкість поширення вогню.

3. Вегетаційні пожежі та ліс/середовище існування

Працюють фахівці, відповідальні за запобігання та боротьбу з лісовими пожежами (пожежники, лісівники) дві осі: рання атака пожеж (варіант 1) та зменшення біомаси (варіант 2). Варіант 1 складається із засобів попереднього позиціонування на землі та в повітрі, коли кліматичні умови перевищують певний критичний поріг, з метою масової атаки будь-якого виникаючого вогню, не встигнувши розвинутись і досягти максимального рівня потужності. Ця стратегія реалізується, зокрема, у департаментах Півдня Франції. Наприклад, час, необхідний перед першим втручанням у департамент Буш-дю-Рон, оцінюється у кілька хвилин. Це підхід, який вимагає величезних ресурсів і який залишається придатним для відносно невеликих територій (наприклад, абсолютно непридатний для великих просторів на американському Заході). Крім того, запобігаючи будь-яким пожежам низької інтенсивності, ця політика сприятиме накопиченню біомаси на землі, що в довгостроковій перспективі призведе до збільшення ризику (ми діємо на один із факторів пожежного трикутника, горючі).

Зменшення біомаси (варіант 2) може здійснюватися механічним способом (різання щіткою) або шляхом призначеного спалення. В обох випадках цей превентивний підхід вимагає вищої освітньої роботи з власниками та місцевою владою, щоб переконатись в ефективності цих заходів (пожежний трикутник), що також може мати деякі недоліки, такі як вартість, дим або той факт, що не очевидно, що пожежа може бути інструментом запобігання лісовій пожежі.

Попередня оцінка ризику є важливим елементом; вона в основному базується на емпіричній моделі "Індекс пожежної погоди" (FWI), спочатку розробленій канадською лісовою службою [10]. Цей індекс ризику побудований на основі оцінки різних показників вмісту води на різних глибинах у ґрунті з наступних чотирьох даних: відносної вологості та температури повітря рано вдень, рівня опадів за останні 24 години та середньої швидкості вітру. У Франції цей пристрій адаптували до особливостей рослинності, що зустрічається на нашій території, для щоденного отримання Індекс лісової погоди (IFM). Діапазон варіацій цього показника, звичайно, корелює з потужністю стихійних пожеж; наприклад, він варіюється за шкалою від 0 до 30 в Канаді (пожежа Форт Макмюррей, яка спалила понад 600 000 га в штаті Альберта в травні 2016 року, була класифікована> 30) (див. малюнки 2 і 3), тоді як ця ж шкала варіюється від Від 0 до 20 у Франції.

За наявними даними ми можемо це оцінити найближчим часом ризик лісової пожежі дуже сильно зросте, під спільною дією двох факторів: збільшення урбанізації на околицях міст та розвиток ділянок лісу/середовища існування, вплив глобального потепління на вразливість екосистем (температура, опади, посуха, напади комах ...). Різні звіти Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК) показали, що наслідки будуть дуже помітними в регіонах, які вже сильно постраждали від пожеж (бореальні регіони, середземноморські райони) [11]. Тим не менше, навіть у такій країні з помірним кліматом, як Франція, передбачається, що частка території, яка потенційно може постраждати від пожеж зростати на 30% до 2040 року [12]. Єдине збільшення засобів контролю не дасть змоги боротися з цим підвищенням рівня ризику.

Рисунок 3. Евакуація міста Форт Мак-Мюррей (місто з 80 000 жителів у штаті Альберта, Канада) у травні 2016 року [джерело: https://en.wikipedia.org/wiki/2016_Fort_McMurray_wildfire] Більше, ніж виділений тепловий потік перед полум'ям будинки піддаються реальному дощ полум’яних частинок (шматочки кори, листя, відірване тепловим шлейфом), які будуть накопичуватися на дахах, жолобах та біля основи отворів. Деякі архітектори уявляли собі, наприклад, конструкції на палях, які перешкоджають накопиченню полум’яних частинок біля підніжжя отворів. Відповідний вибір будівельних матеріалів, що використовуються для захисту отворів (віддайте перевагу якісним дерев'яним жалюзі, наприклад, жалюзі з ПВХ), також є важливим елементом безпеки. Будинок, захист якого буде посилений, міг би зберегти функцію притулку у разі пожежі та за певних чітко визначених умов запобігти евакуації мешканців, які в певних випадках можуть бути додатковим джерелом ризику.

Посилання та примітки

Фото на обкладинці: DivertiCimes

[1] GIGLIO, L., RANDERSON J.T., van der WERF, G.R., KASIBHATLA, P.S., COLLATZ, G.J., MORTON, DC, DEFRIES, R.S. (2010). Оцінка мінливості та довгострокових тенденцій у спаленій зоні шляхом об’єднання декількох супутникових продуктів пожежі, 7, 1171-1186.

[2] ЧЕПМЕН, Х.Х. (1932). Чи є довголистий тип кульмінацією? Екологія, 13, 4, 328-334.

[3] WHELAN, R.J. (1995). Екологія вогню. Кембриджські студії з екології. Кембриджська університетська преса.

[4] СТЮАРТ, ОК (2002). Забуті пожежі, корінні американці та минуща пустеля. Ред. H.T. LEWIS та M.K. ANDERSON. Університет Оклахоми, преса.

[5] COHEN, J.D. (2008) Проблема пожежі між дикою природою та містом, наслідком парадигми виключення пожежі. Лісова історія сьогодні, осінь 2008, 20-26.

[6] ЛАРІС П. (2013) Інтеграція науки про зміни земель та моделей саванних пожеж у Західній Африці, Земля, том 2 (4), с.609-636.

[7] GIOVANNINI A., BECHAT B (2012) Теплообмін, видання Cépaduès.

[8] CHATELET E. (1756) Математичні принципи перекладу натурфілософії з латинської на французьку мови “Philosophiaenaturalisprincipiamathematica” (1687) І. Ньютон.

[9] BYRAM, G. (1959), у K. DAVIS (Ed.) Управління та використання лісових пожеж. McGraw-Hill, Нью-Йорк, 90-123.

[10] ТУНЕР, J.A., LAWSON, B.D. (1978). Погода в канадській системі оцінки небезпеки лісових пожеж. Посібник користувача до національних стандартів та практики. Вікторія, Британська Колумбія: навколишнє середовище Канади, Тихоокеанський центр досліджень лісів.

[11] LIU, Y., STANTURF J., GOODRICK S., (2010), Тенденції глобального потенціалу пожежі в мінливих кліматичних умовах, Екологія лісів та управління ними, Т.259, с.685-697.

[12] Генеральна комісія зі сталого розвитку, Ризик лісових пожеж у Франції, Дослідження та документи, серпень 2011 р., Том 45, 41с.

Екологічна енциклопедія видається Асоціацією енциклопедій захисту навколишнього середовища та енергетики (www.a3e.fr), яка за контрактом пов'язана з Університетом Гренобля Альпи та Греноблем INP, і фінансується Академією наук.

Цитувати цю статтю: MORVAN Dominique (2021), Розуміння та запобігання пожежам рослинності, Encyclopédie de l'Environnement, [Інтернет ISSN 2555-0950] url: https://www.encyclopedie-environnement.org/air/comprendre -revent- пожежі рослинності /.

Статті в Екологічній енциклопедії доступні на умовах ліцензії Creative Commons BY-NC-SA, яка дозволяє відтворення за умови: цитувати джерело, не використовувати комерційне використання, однаково ділити ініціали умов, відтворювати при кожному повторному використанні або розповсюдженні згадування цієї ліцензії Creative Commons BY-NC-SA.