野火:燃烧背后的科学©USDA森林服务

野火科学:计算机模型,无人机和激光扫描帮助风扇火焰,防止广泛破坏

专家认为,随着干燥,天气变得更热,更加野火在未来可能会愤怒。这就是为什么科学家正在使用最新技术来监测故意点燃的火灾。

在六月的星期四晚上午夜,犹他州的研究人员仍在发送兴奋的电子邮件,在当天的行动时更新彼此。该团队刚刚完成追随巨大的火灾,这些火灾已经在南部南部的鱼饼国家森林的偏远地区撕裂。他们还在嗡嗡作响。

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这不是野火。它是有意的。清晨,点火直升机被送入开始烧伤。犹他州大学大气科学家亚当·科希甘山,看着火焰展开。

“有两个带有所谓的Heli-torches的直升机 - 类似的火焰喷射器 - 暂停在下面,”他回忆起。 “他们来回飞行,最重要的是,有一些带有手持式火炬的地面船员,他们也开始在地上发射。”

花了一段时间来才能去,但一旦它做到了,火灾速度快,沉重地烧了几个小时,消耗了八公里的国家森林,然后才进入夜晚。

燃烧的野心

对于kochanski来说,这是一个独特的机会,可以测试他一直在努力的东西。

在烧伤前几个小时,他一直坐在他的电脑上,使用他正在开发的模特来试图预测火灾如何泛滥。 “这是我们第一次能够在野外的中间排列这些预测 - 就在苍蝇中 - 一切都在飞行和笔记本电脑上,”他说。

同时,其他研究人员正在使用具有红外相机的无人机,在森林周围点缀的塔上的激光扫描技术和仪器,以跟踪火灾的各个方面,烟雾带来的烟雾以及风速等当地条件。这是一个大实验。

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但不仅仅是一个大实验。也许你想知道为什么可以在国家森林里开火,即使是以科学的名义而起来。嗯,这并不完全发生这种情况。作为南希法国,一个密歇根科技大学科学家,帮助协调团队解释,反正发生火灾。这是林业中所知道的,作为“规定的火灾”或“受控烧伤”,一个设置为实现一些生态目标。在这种情况下,它是为了栖息地恢复。大火仔细计划并设法为年轻的白杨树做好准备,这些树木被麋鹿留下来。

“这一领域是过度建立的云杉,现在他们将真正鼓励它变成栖息地,这对麋鹿更擅长,”法国人说。 “所以这是火灾的原因以及我们所做的就像科学家捎带在那之上。”

事实上,这位科学家们没有在发生火灾的情况下或当火灾发生的情况下有很多说法。通过规定的火灾,这是“烧伤老板” - 在制定这些类型的火灾方面经历的人 - 谁负责决策。

第一目标是安全:如果有任何干旱或危险的燃烧条件的迹象,火灾被取消了。烧伤老板只有当条件是第一个,安全和第二个可能实现生态目标时,才会给出竖起大拇指。事实上,在六月的鱼饼火灾中,烧伤的决定发生了一段时间的深雪,当“燃料” - 火科学家呼叫树木,以及烧伤的其他东西 - 干得好。

点火火炬用于在主烧伤前的日子里产生较小的火灾
点火火炬用于在主烧伤前的日子里产生较小的火灾

当它清楚烧焦前进时,科学家们来到了乐器,研究了它的各个方面。一个推进党已经看过火灾前的“燃料”,然后再次回来看看燃烧的东西。然后有研究人员参与研究火灾本身如何表现,监测烟雾羽毛和烟雾的化学。 “这是一个非常大的操作,”法国人说。

除了科学家,林业的工作人员和安全协调员,甚至有人致力于突破的专门任务 - 基本上,确保无人机与直升机同时不起步。

那么科学家们走出了这么巨人的火焰?根据法国人,它需要六个月到一年才能真正解开结果,但希望他们将拥有丰富的实验数据,并提供新一代火灾和烟斗的模型。

一架直升机翱翔于曼宁小溪,以点燃其中一个火灾
一架直升机翱翔于曼宁小溪,以点燃其中一个火灾

这些尖端型号 - 被称为“耦合火灾 - 大气模型” - 将与火灾的信息与当地天气状况结合起来,以产生更准确的森林火灾预测。正如司令士解释所示,目前的模型不考虑火灾本身如何影响天气。

“对于威尔兰火灾,有很多能量,火灾可以产生自己的天气,”他说。 “所以它改变了当地风,它修改了温度,它可以产生巨大的云。它可以产生降水,仅仅因为来自火的水分。“

消防分辨率

两周后,大燃烧后,Kochanski分享了他在Skype的鱼饼中为火灾创建的预测。它有点粗糙:从上面的火灾的二维渲染,叠加在森林的地图上,少量箭头指向风的方向。

火在灰色,有一个漫长的蓝色水坑,应该代表烟雾羽毛。正如司机运行模拟一样,羽毛增长并蔓延,然后在消失之前撤退。在这里,该模型预测下雨将进入,这正是现实中发生的事情。经过两小时的燃烧后,降雨到了,火灾消失了。

面对事物,似乎是模型效果很好。根据他们的模型对烟雾将去哪里的预测,该团队甚至能够在没有熏制的情况下观察火灾的地方。但根据司机的说法,努力工作尚未开始。

对于荒地火灾,火灾可以产生自己的天气

在现场收集的所有数据必须纳入模型中,看看它是否能够捕获烧伤的真实细节 - 烟雾羽流的高度,火力强度等。新数据将有助于团队使其更好地完成更好的内容,这意味着它应该产生更准确的仿真,而且还可以更准确,最终,更好地预测未来的火灾预测。

“它真的更新了用于使模型更好地运行的知识,”法语说。她解释说,现在一些可用的传感技术比习惯于通知旧模型的方式更为复杂。

通过NASA的子轨道ER-2飞机之一,可以在秋季收集更多数据,其中一个被称为与传感器堆叠的所谓的飞行实验室,以及将通过烟雾收集的DC-8乘客飞机关于其化学的数据。这听起来都像一流的科学,但该项目由于预算削减而挣扎。

从法国人的角度来看,他们现在有很好的质量数据,但利用它可能是一个毫无疑问的任务,如果他们没有找到一些额外的资金。甚至kochanski也承认,在讨论如何为其支付时,致力于仔细研究鱼类的模拟可能是一个爱好的项目。

尽管削减了资金,但是在鱼类火灾的场地上的许多科学家都在那里掏出自己的口袋,这说了很多关于他们相信工作的宝贵。这部分是关于改进模型来预测野火行为的重要性。

从森林火灾中飙升到窒息云中,以获得烟雾样品,然后可以进行化学分析
从森林火灾中飙升到窒息云中,以获得烟雾样品,然后可以进行化学分析

在过去的十年中,根据统计数据 国家际际防火中心,并导致财务损失总额为5亿美元(40亿英镑)。去年,加利福尼亚历史上遭遇了最大,最致命的野火,在州北部有一火 杀死至少85人。在全球范围内,统计数据同样可怕。

Kochanski表示,他们的实验代表了最接近的,可以在拥有所有必要的火灾和天气监测设备到位时获得真正的野火。 “你可以想象,如果火灾在加利福尼亚的某个地方咆哮,没有办法放入足够的传感器。有足够的时间,有足够的时间,有安全问题,没有人甚至可以被允许被允许靠近火灾周长。所以对于荒地火,这是不可能的。“

在火焰之前

距离最近的气象站有100公里的野火,烧鱼的烧伤区有几个自己的车站。基于此更详细的数据,应该建立可以帮助必须做出关于如何战斗野火的人们的模型和工具。它可以帮助消防员知道火灾可能会有如何表现,所以它们可以成为前进的一步。

改进的模型也意味着更好地预测烟雾可能会去的地方。 Kochanski建议预警系统可以让社区更多的时间做出反应,确保弱势群体远离烟雾。例如,学校可以被警告让孩子们在休息时间内。

目前,在烟雾已经在他们的房子里漂流时告诉人们留在家里的情况下,为时已晚,因为他们已经制定了计划。但是,如果您可以先提供此信息,“Kochanski说:”如果您可以告诉别人,“嘿,明天下午4点和下午5点之间,您将被熏制出来,因此只计划”,这是一个不同的故事。“

但这并非所有人。对消防建模的改进也可以帮助像那些在鱼饼上进行规定的烧伤的人那样帮助林业工人。设置火灾通常不是精确的科学。大多数时候,Kochanski说,“他们只是通过他们的胆量” - 虽然基于大量经验。他们从未有这种新实验提供的数据水平。它可以完全改变游戏,帮助他们更有效地燃烧以满足他们的生态目标。在鱼饼上,这可能会为麋鹿锻炼。

一旦你欣赏在这个实验上骑的一切,这并不难看看为什么科学家们如此渴望,或者在这一切都去计划时它们是如此抽水。但这只是烟火部分。对于kochanski,它是数据收集的性质,使这个项目“绝对独特”。所以这是分析的细节,应该证明它的价值。这部分,似乎,可能更慢烧伤。

燃烧问题

野火引起全世界广泛的破坏

  • 13,131 - 西班牙2006 - 2015年之间的平均年森林火灾数。一半以上被认为是由纵火派开始的。
  • 9,500 - 2018年7月,距离俄罗斯森林火灾的烟雾的距离。烟雾到了格陵兰岛。
  • 14,000 - 在2018年在加利福尼亚州加利福尼亚州的峰火季节期间,同时部署的最大消防员数量同时部署。
  • 540 - 2018年在德国的2018年雷亚布丽斯森森林火灾中疏散的人数。
  • $26m - 一种棕榈油公司的罚款,燃烧了10平方公里的旅游林,老虎,大象,犀牛和猩猩仍共共存。
  • 41,000 - 2015年被火灾烧毁的美国森林的面积。这是自记录开始以来,这是美国的最大损失。
  • 39m - 每年森林火灾释放的甲烷数量。甲烷是一种比二氧化碳更有效的温室气体。
  • 25 - 在2013年澳大利亚州矿区火灾期间,速度,以km / h在澳大利亚燃烧的速度。它燃烧了450万平方公里。


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