野火如何工作

作者:Kevin Bonsor

这样的大火通常是粗心的人类行动的结果。观看这些野火视频。
照片由土地管理局提供

在短短几秒钟内,火花甚至太阳的单独的热量就引发了地狱。野火迅速传播,消耗浓密的,干燥的植被以及其几乎所有其他路径的东西。曾经是森林成为未开发燃料的虚拟粉末小桶。在看似瞬间的爆发中,野火超越了数千英亩的周围土地,威胁着附近许多人的房屋和生活。

在美国,每年平均每年燃烧500万英亩,造成数百万美元的损失。一旦起火开始,它的速度可能会以每小时14.29英里(23 kph)的速度传播,从而消耗了所有路径。随着大火蔓延到刷子和树木上,它可能会享有自己的生命 - 寻找保持自己的生命的方法,甚至通过将余烬扔掉数英里而产卵。在本文中,我们将研究野火,探索它们的出生,生活和死亡。

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2000年,这种野火在蒙大拿州苏拉以北燃烧。“width=
2000年,这种野火在蒙大拿州苏拉以北燃烧。
图片提供土地管理局/约翰·麦考格(John McColgan)

在炎热的夏日,当干旱条件达到顶峰时,火车车轮撞击的火花小,可以点燃狂暴的野火。有时,火灾自然发生,被热量点燃太阳或a闪电罢工。但是,大多数野火是人类粗心的结果。

野火的常见原因包括:

  • 纵火
  • 篝火
  • 丢弃点燃的香烟
  • 不当燃烧的碎片
  • 玩比赛或烟花
  • 处方大火

一切都有一个温度,它会爆发起来。该温度称为材料闪点。伍德的闪点为572华氏度(300 c)。当木材加热到该温度时,它会释放出与空气中氧气混合的碳氢化合物气体,燃烧并产生火。

点火和燃烧需要三个组件。大火需要燃料要燃烧,空气供应,一个将燃料提高到点火温度的来源。热,氧气和燃料形成火三角。当消防员试图扑灭大火时,他们经常谈论三角形。这个想法是,如果他们可以拿走三角形的任何支柱,他们就可以控制并最终扑灭大火。

燃烧发生并开始燃烧大火后,有几个因素决定了大火的传播方式。这三个因素包括燃料,,,,天气地形。根据这些因素,大火会迅速燃烧或变成烈火的大火,焦火了数千英亩。

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燃油负荷

燃料是确定火力强度的主要因素。“width=
燃料是确定火力强度的主要因素。
照片由土地管理局提供

野火根据周围的燃料的类型和数量扩散。燃料可以包括从树木,灌木丛和干草田到房屋的所有物品。围绕火的易燃材料的量称为燃油负载。燃料负荷是通过每单位面积的可用燃料量(通常是每英亩)来衡量的。

小燃料负荷会导致火力缓慢燃烧和蔓延,强度低。如果有很多燃料,大火将更加强烈地燃烧,从而使其蔓延得更快。它加热周围材料的速度越快,这些材料可以点燃的速度就越快。燃料的干燥也会影响火的行为。当燃料非常干燥时,它的消耗速度更快,并造成了难以遏制的火灾。

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这是决定其如何影响火的基本燃料特征:

  • 尺寸和形状
  • 安排
  • 水分含量

小型燃料材料,也称为浮华的燃料,例如干燥,松针,干叶,树枝和其他死刷,比大的原木或树桩更快地燃烧(这就是为什么您用点燃而不是原木开始火的原因)。在化学水平上,不同的燃料材料要比其他燃料材料更长。但是,在大多数燃料由相同材料制成的野火中,点火时间的主要变量是燃料的总表面积与其体积的比率。由于树枝的表面积并不大于其体积,因此它会迅速点燃。相比之下,树的表面积比其体积小得多,因此它需要更多的时间来点燃。

随着大火的进展,它会使材料远远超出其中 - 热量和烟雾接近潜在的燃料会导致燃料的水分蒸发。这使得燃料更容易点燃,而火灾最终到达燃料。稍微隔开的燃料也将比紧紧堆积在一起的燃料更快地变干,因为稀薄的燃料可以使用更多的氧气。更紧密的燃料还保留了更多的水分,从而吸收了火的热量。

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天气在野火中的作用

野火会产生比周围风强的风。“width=
野火会产生比周围风强的风。
照片由土地管理局提供

天气在野火的出生,成长和死亡中起着重要作用。干旱导致野火极为有利的条件,风能有助于野火的进步 - 天气可能会刺激大火移动更快并吞噬更多的土地。它也可以使扑灭大火的工作变得更加困难。有三种可能影响野火的天气成分:

  • 温度
  • 水分

如前所述,温度会影响野火的火花,因为热是三角形的三个支柱之一。地面上的棍棒,树木和灌木丛会从太阳中获得辐射热,并加热潜在的燃料。较高的温度使燃料可以更快地点燃和燃烧,从而增加了野火蔓延的速度。因此,野火倾向于下午愤怒,当时温度最高。

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风可能对野火的行为产生最大影响。这也是最不可预测的因素。风为火灾提供额外的氧气,进一步的干燥潜在燃料,并以更快的速度将火力推到了整个土地上。

国家大气研究中心的高级科学家特里·克拉克(Terry Clark)博士开发了一种计算机模型,该模型显示了风如何在小规模上移动。自1991年以来,他一直在转换该模型,包括野火特征,例如火灾和大气之间的燃料和热量交换。

“我们看着叫什么耦合火灾气氛动态,在彼此相互作用的火灾和气氛之间,”正在做。”

克拉克(Clark)的研究发现,风不仅会影响大火的发展方式,而且大火本身可以发展风向。当火灾创造自身的天气模式时,他们可以反馈到大火蔓延的方式中。大型暴力野火可以产生风,称为火旋转。火旋转,就像龙卷风,由火的热量产生的涡流产生。当这些涡旋从水平倾斜到垂直方向时,您会得到火旋转。众所周知,火旋转会在相当长的距离上扔出火焰原木和燃烧碎屑。

克拉克说:“还有另一种可以倾斜涡度的方式。也就是说,它可以被命名而不会闯入火旋转,基本上可以向前伸入所谓的发夹涡或前进爆发。”“这些在皇冠大火(在树顶上的火灾中)很常见,因此您会看到火在爬上山坡上。”向前的爆裂可以是20米(66英尺)宽,并以100 mph(161 kph)的速度射出100米(328英尺)。这些爆发留下了一个焦味的​​区域,并导致火蔓延。

风吹越强,大火蔓延的速度就越快。火灾产生的风速度比环境风快10倍。它甚至可以将余烬扔到空中并造成额外的火灾,这种情况称为发现。风还可以改变火的方向,阵风可以将火抬到树上,形成一个皇冠大火

虽然风可以帮助大火蔓延,但水分可在火上进行。水分,以湿度和降水的形式,可以减慢火灾并降低其强度。如果潜在的燃料含量很高,则可能很难点燃,因为水分吸收了火的热量。当。。。的时候湿度很低,这意味着空气中的水蒸气量很少,野火更有可能开始。湿度越高,燃料干燥和点燃的可能性就越小。

由于水分可以降低野火点火的机会,因此降水会直接影响预防火灾。当空气被水分饱和时,它会以雨水释放水分。雨水和其他降水增加了燃料中的水分量,这抑制了任何潜在的野火爆发。

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在山上开火

大火通常会更快地行驶。一旦到达山顶,大火往往会燃烧。“width=
大火通常会更快地行驶。一旦到达山顶,大火往往会燃烧。
照片由土地管理局提供

对野火行为的第三大影响是土地或地形。尽管它几乎保持不变,与燃料和天气不同,地形可以帮助或阻碍野火进展。与野火有关的地形中最重要的因素是

与人类不同,大火通常比下坡快得多。坡度越陡,火越快。大火朝着环境风的方向行驶,通常会流动上坡。此外,由于烟雾和热量在该方向上升,因此大火能够将燃料进一步预热。相反,一旦大火到达了山顶,它必须努力退回,因为它无法将下坡燃料和上坡预热。

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克拉克博士说,大火行驶速度较慢是该规则的例外,但确实发生了。风可以与试图向上倾斜的大火作用。

他说:“这取决于风的吹动方式。”“例如,我在澳大利亚有一个案例研究,风正在山面吹来,将火从山上吹走直到前线穿过。然后它上坡了。”

除了在燃烧时造成火灾造成的损害外,它们还可以留下灾难性的问题,大火燃烧后几个月可能不会感受到灾难性的问题。当火灾破坏山丘或山上的所有植被时,它也会削弱土壤中的有机材料并防止水穿透土壤。由此产生的一个问题是极其危险的侵蚀,可能导致碎屑流动。

在1994年7月的野火之后,发生了一个例子,该野火在科罗拉多州格伦伍德温泉附近的Storm King Mountain的陡峭山坡上烧毁了约2,000英亩的森林和灌木丛。据美国地质调查局(美国地质调查局),大火发生了两个月后,大雨引起了碎屑流动,将大量的泥土,岩石和其他碎屑倒在了3英里的70号州际公路上。这些碎片流吞没了30辆汽车,并扫到科罗拉多河中。

尽管我们经常将野火视为破坏性,但许多野火实际上是有益的。一些野火燃烧了森林的灌木丛,这可以防止如果允许刷子堆积很长时间,可能会导致大火。野火还可以通过减少疾病扩散,从燃烧的植物释放到地面并鼓励新的生长来使植物生长受益。

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与大火作战

消防员建造了这样的防火,以清除野火路径的潜在燃料。“width=
消防员建造了这样的防火,以清除野火路径的潜在燃料。
照片由土地管理局提供

想象一下,在烤箱里,穿着沉重的衣服,烟满烟雾,您只能开始理解与野火斗争的感觉。每年,成千上万的消防员将生命危险与无情的大火作斗争。精英,地面消防员适合两类:

  • 热门- 在20人组成的团队中,这些训练有素的消防员的主要工作是在大火周围建造一场防火,以防止它蔓延。A防火是一块土地,已被剥夺了大火的任何可能的燃料。热照片由美国森林服务局
  • 烟熏jump- 这些消防员是跳出的伞兵飞机到达偏远地区的小火焰。他们的工作是抑制小火,然后才能蔓延到大火。一旦降落在地面上,烟雾弹药就会使用与热照片相同的消防技术。整个美国只有几百个烟烟土地管理局(BLM)或美国森林服务局。

除了建造防火和用水和阻燃剂扑灭火灾外,地面船员还可以使用反火。地面船员朝着燃烧的野火前进。设定适得其来的目标是燃烧进展野火的道路上的任何潜在燃料。

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一辆空气油箱将水和阻燃剂滴到野火上。“width=
一辆空气油箱将水和阻燃剂滴到野火上。
照片由土地管理局提供

热门,烟雾弹奏和其他支持人员在地面上进行战斗,但他们得到了很多支持。油轮通常被用来将数千加仑的水和阻滞剂滴到火上。您经常看到的红色东西飞机直升机是一种含有磷酸盐肥料的化学阻燃剂,有助于减慢火灾。

直升机还用作从上方攻击火的方法。这些飞机携带可以容纳数百加仑水的水桶,飞过火炸弹。直升机对于将消防员运送到火灾方面也很有价值。

野火是自然界强大的力量,只要燃料,氧气和热量都可以燃烧。消防员的工作是消除三角形的火灾的三个侧面,以防止进一步的损害。

有关野火和相关主题的更多信息,请查看下一页上的链接。

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