• 17-12-31 上午9:48
  • 公服 遂宁

      野火也是气象学家所涉及的研究领域,因为火灾的发生与天气条件密切相关,气候变暖更是增加了野火发生的天气风险。

    本期《他山之石》提供了野火研究的全新视角,生态学家通过计算机量化计划燃烧,从而分析如何减少火灾风险,而在模拟中也存在未来恶劣火险天气的不确定性等问题。这些研究无疑给决策者应对野火提供技术支撑。另外,通过最新研究分析发现,除了气候变暖和自然变率,农业管理、经济发展都影响火灾发生的趋势。因此,需要通过自然和人文科学等多维度研究,才能真正有效应对未来火灾。

   

 美国加利福尼亚的野火正在燃烧——今年听到的关于野火的消息太频繁了。

  目前,澳大利亚悉尼正处在野火警报中,消防队员正在猎人谷地区对抗野火,那里的最高气温达40℃。

  气候变暖和不良燃烧习惯加剧,意味着灾难性火灾更加频发。

  当前,澳大利亚最有效的火灾预防措施是清除易燃物,即计划燃烧。

  实际上,工作人员总是为其所困,每一次调查的结果都表明,易燃物总有很多,还需要处理得更多。

  澳大利亚维多利亚森林大火皇家委员会从2009年那场被称为“黑色星期六”、导致200多人死亡的大火之后开始调查,发现5%的维多利亚公共用地要被“精心处理”。不过这一数据显得不切实际。

  最新发表在《国际森林防火》杂志的一项研究,模拟了澳大利亚塔斯马尼亚千万次大火,结果显示,有三分之一的情况可以通过充分的计划燃烧减少。

  问题是燃烧多少,在哪里燃烧。还有些固有风险必须解决,例如燃烧导致的烟雾和气候变暖所致的作业窗口时间减少等。

  使用计算机模拟计划燃烧

  火灾科学面临的主要问题是收集数据。由于显而易见的风险和成本,极端火灾的野外试验是罕见的——当森林大火发生时,所有资源都会用于灭火和救人,没人有时间仔细收集包括野火移动和燃烧速度在内的数据。

  因此,科学家仅能用有限的数据源来重建火灾过程和影响,例如燃烧后地面的痕迹、文献中的案例等。

  而这些关于计划燃烧的研究都是在地方层面进行,科学家需要考虑更高层面上的问题——怎样才能减轻塔斯马尼亚或澳大利亚东南部地区的火灾?不同计划燃烧策略的累积效应是什么?

  为此,科学家开始用数学方程模拟火灾。模型包括特定天气条件下植被类型、地形和燃料负荷。通过建立模型来了解火灾风险最大的地方,以及计划燃烧是如何降低风险的。

  塔斯马尼亚拥有丰富的植被类型和防火制度,它提供了一个理想的环境来了解火灾是如何在不同地貌下发生的。更有趣的是,该岛有很多易燃的自然资源,有全球独特的生态系统和大片城镇。科学家不能在现实生活中点燃塔斯马尼亚,但在计算机上点燃了它。

  计划燃烧在理论上是有效的

  模拟显示,这个场景是最好的:如果对所有需要处理的易燃植被进行计划燃烧,而不考虑资源限制,这对减少野火发生极为有效。甚至在那些不能开展计划燃烧的地方(例如人类居住区),火灾事件都会明显减少。

  这种情况虽然从理论上来说很有效,但不幸的是,模拟显示,一年内需要烧毁塔斯马尼亚30%的地区。

  科学家还分析了另外12个更具实际意义的场景,这些场景所减少的火灾事件不足最优情景所减少的一半。

  平均而言,3公顷的计划燃烧会减少草原和干燥森林1公顷的野火范围。对塔斯马尼亚其他易燃的植被类型,如荒野,野火减少的范围甚至更小。

  虽然比没有计划燃烧要好,但它却相对低效,并且考虑到成本和潜在风险,应该只在最需要的地方使用。

  因此,政府和消防部门需要考虑采取更加本地化的方法,并在城镇郊区引入巧妙的景观设计,如灌溉用地和休憩绿地,缓解野火风险。 

  需要更多维度的应对方法

  研究表明,虽然计划燃烧在某些情况下是非常有效的,但它必须有严格的限制。此外,在恶劣的火险天气情况下,例如干燥的风和惊人的高温,科学家难以分析出计划燃烧究竟能避免多少灾难性野火事件。

  分析指出,由于气候变暖,未来在塔斯马尼亚乃至全球将有更多灾难性的天气。

  在塔斯马尼亚的霍巴特,这点引起了防火人员的高度关注。因为在1967年“黑色星期二”大火之后,这座城市周围高大的桉树林已经生长了50年,十分茂密。如果天气条件足够干燥,就有可能引发地球上最大的野火事件。并且,从目前来看,这片森林不可能进行计划燃烧,不能通过这种方式规避恶劣火险天气所带来的风险。

  打击野火必须多管齐下,包括创新策略,如设计计划燃烧的空间模式,提高建筑和防御空间的标准,最重要的是,与社会和各级政府密切合作,让社区广泛参与。只有多维度应对风险,才能有效面对“火热”的未来。

  链接:科学家勾勒全球林火地图
  美、德、中、加、法等国的科学家用多卫星数据集评估了过去18年的人为火灾趋势,发现燃烧区域下降了24.3±8.8%。这一研究结论刊发在近期的《科学》期刊上。
  研究指出,最大的下降发生在南美洲和非洲的热带稀树草原,以及横跨亚洲的干草原。在全球范围内,减少最显著的主要是低等和中等高度树木覆盖的地区,而郁闭林有增加趋势。
  科学家根据燃烧面积、土地使用、人口密度和国内生产总值数据,开发了燃烧面积变化的概念模型,分析认为,在半干旱的热带稀树草原,农业扩张和集约化是火灾活动减少的主要驱动因素。
  在高度资本化的农业用地上,过火面积减少是由机械化管理和灭火及时所致。同时,改善空气质量等法规也减少了诸如美国西部地区的农田燃烧量。相反,一些人口密集又缺乏相应管理措施的地区,秸秆燃烧等火灾事件时有发生。
  越来越小的过火面积降低了气溶胶浓度,改变了植被结构,增加了陆地碳汇总量。减少火灾有利于应对气候变暖,但可能违背自然生态系统。频发的火灾是古代草原生态的必要环节,对物种保护起到重要作用。
  科学家认为,过火面积与经济发展之间有着强烈的反比关系,使火灾趋势有着可预测性。但人类活动对过火面积的普遍影响并没有被最先进的火灾模型所捕获,改进这些模型需要更为复杂的土地集约化参数。
  从这点分析,气候变暖会带来火灾风险,但未来几十年来,社会经济发展仍有可能维持稀树草原和草原生态系统火灾的持续下降。