Pożar -Wildfire

Pożar w pobliżu Parku Narodowego Yosemite w Stanach Zjednoczonych w 2013 roku. Pożar na obrzeżach spalił ponad 250 000 akrów (1000 km 2 ) lasu .

Pożar lasu , pożar lasu , pożar buszu , pożar lasu lub pożar wsi to nieplanowany, niekontrolowany i nieprzewidywalny pożar na obszarze łatwopalnej roślinności, rozpoczynający się na obszarach wiejskich i miejskich. Niektóre ekosystemy leśne w swoim naturalnym stanie są uzależnione od pożarów. W zależności od rodzaju obecnej roślinności, pożar może być również bardziej szczegółowo sklasyfikowany jako pożar lasu, pożar zarośli, pożar buszu ( w Australii ), pożar pustyni, pożar trawy, pożar wzgórza, pożar torfu, pożar prerii, pożar roślinności lub ogień. Pożary różnią się od pożytecznych zastosowań ognia, zwanych kontrolowanymi oparzeniami , chociaż kontrolowane oparzenia mogą przekształcić się w pożary.

Skamieniały węgiel drzewny wskazuje, że pożary zaczęły się wkrótce po pojawieniu się roślin lądowych około 419 milionów lat temu w okresie syluru . Występowanie pożarów w całej historii życia na ziemi skłania do przypuszczeń, że pożar musiał mieć wyraźny wpływ ewolucyjny na florę i faunę większości ekosystemów. Bogata w węgiel roślinność Ziemi, sezonowo suchy klimat, tlen atmosferyczny oraz rozległe pioruny i wybuchy wulkanów stwarzają dobre warunki dla pożarów.

Pożary są często klasyfikowane według cech, takich jak przyczyna zapłonu, właściwości fizyczne, obecny materiał palny i wpływ pogody na pożar. Zachowanie i dotkliwość pożaru wynikają z kombinacji czynników, takich jak dostępne paliwa, warunki fizyczne i pogoda. Cykle klimatyczne, które obejmują okresy deszczowe, które wytwarzają znaczne ilości paliw, a następnie susze i upały, często prowadzą do poważnych pożarów. Cykle te pogarszają fale upałów spowodowane zmianami klimatu .

Pożary mogą powodować szkody w mieniu i życiu ludzi, chociaż naturalnie występujące pożary mogą mieć korzystny wpływ na rodzimą roślinność, zwierzęta i ekosystemy, które ewoluowały wraz z ogniem. Pożary o dużym nasileniu tworzą złożone wczesne siedliska leśne (zwane również „siedliskiem lasu zaczepowego”), które często cechuje się większym bogactwem i różnorodnością gatunków niż niespalony stary las. Wzrost i rozmnażanie wielu gatunków roślin zależy od działania ognia. Pożary w ekosystemach, w których pożary występują rzadko lub w których wtargnęła nierodzima roślinność, mogą mieć silnie negatywne skutki ekologiczne . Podobnie, społeczności ludzkie mogą poważnie ucierpieć w wyniku pożarów, w tym bezpośredniego wpływu dymu na zdrowie, niszczenia mienia, zwłaszcza na styku tereny dzikie-miejskie , utraty usług gospodarczych i ekosystemowych oraz skażenia wody i gleby.

Pożary są jedną z najczęstszych form klęsk żywiołowych w niektórych regionach, w tym na Syberii , Kalifornii i Australii . Szczególnie podatne są obszary o klimacie śródziemnomorskim lub w biomie tajgi . Na poziomie globalnym, ludzkie praktyki spowodowały, że pożary lasów stały się gorsze niż miałoby to miejsce w sposób naturalny, z podwojeniem powierzchni spalonej przez pożary w porównaniu z poziomem naturalnym. Ludzie przyczynili się do głównych czynników zwiększających liczbę pożarów, częstszych okresów upałów i suszy z powodu zmiany klimatu i innych bardziej bezpośrednich działań człowieka, takich jak zmiana użytkowania gruntów i tłumienie pożarów . Ten wzrost pożarów tworzy pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego, uwalniając naturalnie sekwestrowany węgiel z powrotem do atmosfery, powodując dalsze globalne ocieplenie .

Nowoczesna gospodarka leśna, przyjmując perspektywę ekologiczną, angażuje się w kontrolowane wypalanie , aby zmniejszyć to ryzyko i promować naturalne cykle życia lasów.

Zapłon

Początkowy zapłon pożaru jest zwykle oceniany pod kątem przyczyn naturalnych lub ludzkich.

Prognozowanie pożarów w Ameryce Południowej.
James Randerson, naukowiec z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, omawia nowe badania łączące temperaturę oceanów z dotkliwością pory pożarów.

Naturalny

Do głównych naturalnych przyczyn pożarów należą:

Ludzka aktywność

Na średnich szerokościach geograficznych najczęstszymi przyczynami pożarów u ludzi są urządzenia generujące iskry (piły łańcuchowe, szlifierki, kosiarki itp.), napowietrzne linie energetyczne i podpalenia . W tropikach rolnicy często praktykują oczyszczanie pól podczas pory suchej . Kiedy tysiące rolników robią to jednocześnie, duża część kontynentu może wydawać się z orbity jednym ogromnym płomieniem.

Pożary pokładów węgla płoną w tysiącach na całym świecie, na przykład w Burning Mountain w Nowej Południowej Walii; Centralia , Pensylwania; i kilka pożarów podtrzymywanych przez węgiel w Chinach . Mogą również niespodziewanie wybuchnąć i zapalić pobliski materiał łatwopalny.

Rozpiętość

Płaski obszar brązowych traw i trochę zielonych drzew z czarnym i trochę szarym dymem i widocznymi płomieniami w oddali.
Pożar powierzchniowy na zachodniej pustyni Utah , Stany Zjednoczone
Górzysty region z poczerniałą glebą i drzewami z powodu niedawnego pożaru.
Zwęglony krajobraz po pożarze korony w North Cascades , Stany Zjednoczone
Pożary lasów widoczne z daleka w Parku Narodowym Dajti , Tirana , Albania

Rozprzestrzenianie się pożarów różni się w zależności od obecnego materiału palnego, jego pionowego układu i wilgotności oraz warunków pogodowych. Układ i gęstość paliwa zależy częściowo od topografii , ponieważ ukształtowanie terenu determinuje takie czynniki, jak dostępne światło słoneczne i woda dla wzrostu roślin. Ogólnie rodzaje pożarów można ogólnie scharakteryzować na podstawie ich paliw w następujący sposób:

  • Pożary naziemne są zasilane przez podziemne korzenie, duff i inną zakopaną materię organiczną . Ten rodzaj paliwa jest szczególnie podatny na zapłon ze względu na plamienie (patrz niżej ) . Pożary naziemne zazwyczaj płoną przez tlące się i mogą płonąć powoli przez kilka dni lub miesięcy, tak jak pożary torfu w Kalimantanie i Wschodniej Sumatrze w Indonezji , co było wynikiem projektu stworzenia ryżu, który przypadkowo osuszył i wysuszył torf.
  • Pożary pełzające lub powierzchniowe są napędzane przez nisko położoną roślinność na dnie lasu, taką jak liście i ściółka, gruz, trawa i nisko położone krzewy. Ten rodzaj pożaru często pali się w stosunkowo niższej temperaturze niż pożary w koronie (poniżej 400 °C (752 °F)) i może rozprzestrzeniać się powoli, chociaż strome zbocza i wiatr mogą przyspieszyć tempo rozprzestrzeniania się.
  • Pożary drabin pochłaniają materiał znajdujący się między roślinnością niskiego poziomu a koronami drzew, taki jak małe drzewa, powalone kłody i winorośl . Kudzu , paproć pnąca Starego Świata i inne inwazyjne rośliny , które wspinają się na drzewa, mogą również zachęcać do pożarów drabin.
  • Pożary w koronach , koronach lub w powietrzu spalają zawieszony materiał na poziomie korony , taki jak wysokie drzewa , winorośle i mchy . Zapalenie się pożaru w koronie, zwanego koronowaniem , zależy od gęstości zawieszonego materiału, wysokości baldachimu, ciągłości baldachimu, wystarczającej ilości pożarów powierzchniowych i drabinowych, wilgotności wegetacji oraz warunków atmosferycznych podczas pożaru. Pożary zastępujące drzewostany, rozpalane przez ludzi, mogą rozprzestrzenić się na amazońskie lasy deszczowe , uszkadzając ekosystemy, które nie są szczególnie przystosowane do upałów lub suchych warunków.

W monsunowych obszarach północnej Australii pożary powierzchniowe mogą się rozprzestrzeniać, w tym przez zamierzone przegrody przeciwpożarowe, poprzez palenie lub tlące się kawałki drewna lub palenie kępek trawy niesionych celowo przez duże ptaki latające, przyzwyczajone do łapania zdobyczy wypłoszonych przez pożary. Gatunki zaangażowane w tę działalność to kania czarna ( Milvus migrans ), kania gwiżdżąca ( Haliastur sphenurus ) i sokół brunatny ( Falco berigora ). Miejscowi Aborygeni wiedzieli o tym zachowaniu od dawna, również w swojej mitologii .

Właściwości fizyczne

Linia drzew całkowicie pochłonięta przez płomienie.  Wieże z oprzyrządowaniem są widoczne tuż poza zasięgiem ognia.
Eksperymentalny pożar w Kanadzie
Droga gruntowa działała jako bariera przeciwpożarowa w Afryce Południowej . Skutki bariery widać wyraźnie na niespalonej (lewa) i spalonej (prawej) stronie drogi.

Pożary lasów występują, gdy wszystkie niezbędne elementy trójsiły ognia spotykają się w podatnym obszarze: źródło zapłonu styka się z materiałem palnym, takim jak roślinność , który jest poddawany wystarczającej temperaturze i ma odpowiedni dopływ tlenu z otaczającego powietrza. Wysoka zawartość wilgoci zwykle zapobiega zapłonowi i spowalnia propagację, ponieważ do odparowania wody z materiału i podgrzania materiału do punktu zapłonu potrzebne są wyższe temperatury . Gęste lasy zwykle zapewniają więcej cienia, co skutkuje niższymi temperaturami otoczenia i większą wilgotnością , a zatem są mniej podatne na pożary. Mniej gęsty materiał, taki jak trawy i liście, łatwiej się zapala, ponieważ zawierają mniej wody niż gęstszy materiał, taki jak gałęzie i pnie. Rośliny stale tracą wodę w wyniku ewapotranspiracji , ale utrata wody jest zwykle równoważona przez wodę wchłoniętą z gleby, wilgoć lub deszcz. Gdy ta równowaga nie jest zachowana, rośliny wysychają i dlatego są bardziej łatwopalne, często w wyniku suszy .

Front pożaru to część utrzymująca ciągłe spalanie płomieniowe, gdzie niespalony materiał spotyka się z aktywnymi płomieniami lub tlące się przejście między niespalonym a spalonym materiałem. W miarę zbliżania się frontu ogień ogrzewa zarówno otaczające powietrze, jak i materiał drzewny poprzez konwekcję i promieniowanie cieplne . Najpierw drewno jest suszone, gdy woda jest odparowywana w temperaturze 100 °C (212 °F). Następnie piroliza drewna w temperaturze 230°C (450°F) uwalnia łatwopalne gazy. Wreszcie drewno może tlić się w temperaturze 380 ° C (720 ° F) lub, po wystarczającym podgrzaniu, zapalić się w temperaturze 590 ° C (1000 ° F). Jeszcze zanim płomienie pożaru dotrą do określonego miejsca, przenoszenie ciepła z frontu pożaru ogrzewa powietrze do 800 °C (1470 °F), co wstępnie podgrzewa i suszy materiały łatwopalne, powodując szybsze zapalenie materiałów i umożliwiając ogień rozprzestrzeniać się szybciej. Wysokie temperatury i długotrwałe pożary na powierzchni mogą sprzyjać rozgorzeniu lub podpaleniu : wysuszeniu koron drzew i ich późniejszemu zapłonowi od dołu.

Pożary mają szybkie tempo rozprzestrzeniania się do przodu (FROS) podczas spalania przez gęste, nieprzerwane paliwo. Mogą poruszać się z prędkością do 10,8 km/h (6,7 mph) w lasach i 22 km/h (14 mph) na użytkach zielonych. Pożary mogą przesuwać się stycznie do frontu głównego, tworząc front flankujący , lub palić się w kierunku przeciwnym do frontu głównego przez cofanie się . Mogą również rozprzestrzeniać się poprzez skakanie lub plamienie , gdy wiatry i pionowe kolumny konwekcyjne przenoszą w powietrzu żagwie (rozżarzone drewno) i inne palące się materiały nad drogami, rzekami i innymi barierami, które w przeciwnym razie mogą działać jak pasy przeciwpożarowe . Pochodnie i pożary w koronach drzew zachęcają do plamienia, a suche paliwo gruntowe wokół pożaru jest szczególnie podatne na zapłon od opału. Plamowanie może powodować punktowe pożary , ponieważ gorący żar i podpalacze zapalają paliwo z wiatrem od ognia. Wiadomo, że w australijskich pożarach buszu pożary punktowe występują nawet 20 kilometrów (12 mil) od frontu pożaru.

Częstość występowania dużych, niekontrolowanych pożarów lasów w Ameryce Północnej wzrosła w ostatnich latach, co znacząco wpłynęło zarówno na obszary miejskie , jak i rolnicze. Szkody fizyczne i presja na zdrowie pozostawione w wyniku niekontrolowanych pożarów szczególnie zdewastowały operatorów gospodarstw rolnych i ranczo na dotkniętych obszarach, wzbudzając zaniepokojenie społeczności świadczeniodawców i zwolenników obsługi tej wyspecjalizowanej populacji zawodowej.

Szczególnie duże pożary mogą wpływać na prądy powietrza w ich bezpośrednim sąsiedztwie poprzez efekt komina : powietrze unosi się w trakcie ogrzewania, a duże pożary tworzą potężne prądy wznoszące, które będą wciągać nowe, chłodniejsze powietrze z otaczających obszarów w kolumnach termicznych . Duże pionowe różnice temperatury i wilgotności sprzyjają powstawaniu chmur Pyrocumulus , silnych wiatrów i wirów ognia z siłą tornad z prędkością ponad 80 kilometrów na godzinę (50 mph). Szybkie tempo rozprzestrzeniania się, obfite koronowanie lub plamienie, obecność wirów ognia i silne kolumny konwekcyjne oznaczają ekstremalne warunki.

Ciepło termiczne z pożaru może spowodować znaczne wietrzenie skał i głazów. Ciepło może gwałtownie rozszerzać się głaz i może wystąpić szok termiczny , który może spowodować uszkodzenie struktury obiektu.

Skutki zmiany klimatu

Średni areał spalonej rocznie przez pożary w USA prawie się potroił w ciągu trzech dekad.
Wywołane piorunami pożary są częstym zjawiskiem w suchym letnim sezonie w Nevadzie .
Pożar w Wenezueli podczas suszy .

Rosnące ryzyko

Fale upałów , susze , zmienność klimatu , np. El Niño , oraz regionalne wzorce pogodowe, takie jak grzbiety wysokiego ciśnienia, mogą zwiększyć ryzyko i radykalnie zmienić zachowanie pożarów. Lata opadów, po których następują ciepłe okresy, mogą sprzyjać rozprzestrzenianiu się pożarów i dłuższym okresom pożarów. Temperatura wpływa w ten sam sposób na pożary, wysusza ładunek i czyni go bardziej palnym. Od połowy lat 80. wcześniejsze topnienie śniegu i związane z nim ocieplenie wiązały się również z wydłużaniem się i dotkliwością pory pożarów, czyli najbardziej podatnej na pożary w roku, w zachodnich Stanach Zjednoczonych . Globalne ocieplenie może zwiększyć intensywność i częstotliwość susz na wielu obszarach, powodując intensywniejsze i częstsze pożary. Badanie z 2019 r. wskazuje, że wzrost zagrożenia pożarowego w Kalifornii może być związany ze zmianami klimatycznymi wywołanymi przez człowieka . Badanie osadów aluwialnych sprzed ponad 8000 lat wykazało, że w cieplejszych okresach klimatycznych występowały poważne susze i pożary zastępujące drzewostany, a ponadto stwierdzono, że klimat miał tak silny wpływ na pożary, że próba odtworzenia struktury lasu przed osadami jest prawdopodobnie niemożliwa w cieplejszej przyszłości.

Intensywność wzrasta również w godzinach dziennych. Szybkość spalania tlących się kłód jest do pięciu razy większa w ciągu dnia ze względu na niższą wilgotność, podwyższoną temperaturę i zwiększoną prędkość wiatru. Światło słoneczne ogrzewa ziemię w ciągu dnia, tworząc prądy powietrzne wędrujące pod górę. W nocy ląd ochładza się, tworząc prądy powietrzne, które przemieszczają się w dół. Pożary są podsycane przez te wiatry i często podążają za prądami powietrza nad wzgórzami i dolinami. Pożary w Europie występują często w godzinach 12:00 i 14:00 Operacje gaszenia pożarów w Stanach Zjednoczonych obracają się wokół 24-godzinnego dnia pożaru , który rozpoczyna się o 10:00 ze względu na przewidywalny wzrost intensywności wynikający z ciepło w ciągu dnia.

W lecie 1974-1975 (półkula południowa), Australia doznała najgorszego odnotowanego pożaru, kiedy 15% masy lądowej Australii doznało „rozległych uszkodzeń od ognia”. Pożary tego lata spaliły około 117 milionów hektarów (290 milionów akrów ; 1 170 000 kilometrów kwadratowych ; 450 000 mil kwadratowych ). W Australii roczna liczba dni upalnych (powyżej 35 °C) i bardzo gorących (powyżej 40 °C) znacznie wzrosła w wielu obszarach kraju od 1950 r. W kraju zawsze występowały pożary buszu, ale w 2019 r. zasięg i zaciekłość tych pożarów dramatycznie wzrosła. Po raz pierwszy dla Greater Sydney ogłoszono katastrofalne warunki pożaru buszu. Nowa Południowa Walia i Queensland ogłosiły stan wyjątkowy, ale pożary płonęły również w Australii Południowej i Australii Zachodniej.

W 2019 roku ekstremalne upały i susza spowodowały masowe pożary lasów na Syberii , Alasce , Wyspach Kanaryjskich w Australii oraz w amazońskich lasach deszczowych . Pożary w tych ostatnich były spowodowane głównie nielegalnym pozyskiwaniem drewna . Dym z pożarów rozprzestrzenił się na ogromne terytorium, w tym duże miasta, drastycznie obniżając jakość powietrza.

W sierpniu 2020 r. pożary w tym roku były o 13% gorsze niż w 2019 r., głównie z powodu zmiany klimatu i wylesiania . Istnienie lasów deszczowych Amazonii zagrażają pożary. Według Mike'a Barretta, dyrektora wykonawczego ds. nauki i ochrony w WWF-UK, jeśli ten las deszczowy zostanie zniszczony, „przegramy walkę ze zmianami klimatu. Nie będzie odwrotu”. Rekordowe pożary lasów w 2021 r. miały miejsce w Turcji , Grecji , Kalifornii i Rosji , uważane za związane ze zmianami klimatycznymi.

Emisje z pożarów

Pożary uwalniają do atmosfery duże ilości dwutlenku węgla, czarnych i brązowych cząstek węgla oraz prekursorów ozonu, takich jak lotne związki organiczne i tlenki azotu (NOx) . Emisje te wpływają na promieniowanie, chmury i klimat w skali regionalnej, a nawet globalnej. Pożary emitują również znaczne ilości półlotnych związków organicznych, które mogą oddzielać się od fazy gazowej, tworząc wtórny aerozol organiczny (SOA) w ciągu kilku godzin lub dni po emisji. Ponadto powstawanie innych zanieczyszczeń podczas transportu powietrza może prowadzić do szkodliwego narażenia populacji w regionach oddalonych od pożarów. Podczas gdy bezpośrednie emisje szkodliwych zanieczyszczeń mogą mieć wpływ na osoby udzielające pierwszej pomocy i lokalnych mieszkańców, dym z pożarów może być również przenoszony na duże odległości i wpływać na jakość powietrza w skali lokalnej, regionalnej i globalnej. To, czy transportowane pióropusze dymu są istotne dla jakości powietrza na powierzchni, zależy od tego, gdzie one występują w atmosferze, co z kolei zależy od początkowej wysokości wtrysku konwekcyjnego pióra dymu do atmosfery. Dym wstrzykiwany powyżej planetarnej warstwy granicznej (PBL) może być wykrywany z satelitów kosmicznych i odgrywać rolę w zmianie budżetu energetycznego Ziemi, ale nie schodzi na powierzchnię, gdzie miałby wpływ na jakość powietrza i zdrowie ludzi. Alternatywnie, dym ograniczony do płytkiego PBL (poprzez stabilną nocną stratyfikację atmosfery lub uwięzienie terenu) może stać się szczególnie skoncentrowany i problematyczny dla jakości powietrza na powierzchni. Intensywność pożaru i emisje dymu nie są stałe przez cały czas trwania pożaru i mają tendencję do podążania za cyklem dobowym, który osiąga szczyt późnym popołudniem i wczesnym wieczorem i który można racjonalnie przybliżyć za pomocą monomodalnego lub bimodalnego rozkładu normalnego .

W ciągu ostatniego stulecia pożary lasów odpowiadały za 20-25% globalnej emisji dwutlenku węgla, pozostałą część z działalności człowieka. Globalne emisje dwutlenku węgla z pożarów lasów do sierpnia 2020 r. były równe średniej rocznej emisji w Unii Europejskiej . W 2020 r. węgiel uwolniony przez pożary w Kalifornii był znacznie większy niż inne emisje dwutlenku węgla w tym stanie.

Ekologia

Dwie ilustracje przedstawiające ziemię, jedna nad drugą.  Morza są ciemnoszare, a kontynenty jaśniejsze.  Oba obrazy mają czerwone, żółte i białe znaczniki wskazujące miejsca pożarów w sierpniu (górny obraz) i lutym (dolny obraz) 2008 roku.
Globalne pożary w 2008 roku w sierpniu (górny obraz) i lutym (dolny obraz), wykryte przez spektroradiometr średniej rozdzielczości (MODIS) na satelicie Terra NASA .

Występowanie pożaru w całej historii życia na ziemi skłania do przypuszczeń, że ogień musiał mieć wyraźny wpływ ewolucyjny na florę i faunę większości ekosystemów. Pożary są powszechne w klimacie, który jest wystarczająco wilgotny, aby umożliwić wzrost roślinności, ale charakteryzują się długimi okresami suchymi i gorącymi. Do takich miejsc należą obszary porośnięte roślinnością Australii i Azji Południowo-Wschodniej , veld w Afryce Południowej, fynbos na Przylądku Zachodnim w Afryce Południowej, obszary leśne Stanów Zjednoczonych i Kanady oraz basen Morza Śródziemnego .

Pożar o dużym nasileniu tworzy złożone wczesne siedliska leśne (nazywane również „siedliskiem lasu zaczepowego”), które często charakteryzuje się większym bogactwem i różnorodnością gatunków niż niespalony stary las. Gatunki roślin i zwierząt w większości typów lasów północnoamerykańskich ewoluowały wraz z ogniem, a wiele z tych gatunków jest zależnych od pożarów lasów, a zwłaszcza pożarów o dużym nasileniu, aby się rozmnażać i rozwijać. Ogień pomaga przywrócić składniki odżywcze z materii roślinnej z powrotem do gleby, ciepło z ognia jest niezbędne do kiełkowania niektórych rodzajów nasion, a sęki (martwe drzewa) i wczesne lasy sukcesyjne utworzone przez pożar o dużym nasileniu tworzą korzystne warunki siedliskowe do dzikiej przyrody. Wczesne lasy sukcesyjne utworzone przez pożary o dużym nasileniu wspierają jedne z najwyższych poziomów rodzimej bioróżnorodności występujące w lasach iglastych strefy umiarkowanej. Wycinka po pożarze nie przynosi żadnych korzyści ekologicznych i ma wiele negatywnych skutków; to samo często dotyczy siewu po pożarze.

Chociaż niektóre ekosystemy opierają się na naturalnie występujących pożarach, aby regulować wzrost, niektóre ekosystemy cierpią z powodu zbyt dużego pożaru, na przykład chaparral w południowej Kalifornii i pustynie położone na niższych wysokościach na południowym zachodzie Ameryki. Zwiększona częstotliwość pożarów w tych zwykle zależnych od pożarów obszarach zakłóciła naturalne cykle, uszkodziła rodzime zbiorowiska roślinne i sprzyjała wzrostowi nierodzimych chwastów. Gatunki inwazyjne , takie jak Lygodium microphyllum i Bromus tectorum , mogą szybko rosnąć na obszarach zniszczonych przez pożary. Ponieważ są wysoce łatwopalne, mogą zwiększyć przyszłe ryzyko pożaru, tworząc pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego , która zwiększa częstotliwość pożarów i dalej zmienia rodzime zbiorowiska roślinne.

W amazońskich lasach deszczowych susza, wyrąb lasów, hodowle bydła i rolnictwo polegające na wycinaniu i wypalaniu niszczą lasy ognioodporne i sprzyjają rozwojowi łatwopalnych zarośli, tworząc cykl, który zachęca do większego spalania. Pożary w lesie deszczowym zagrażają zbiorowi różnych gatunków i wytwarzają duże ilości CO 2 . Ponadto pożary w lasach deszczowych, wraz z suszą i zaangażowaniem człowieka, mogą uszkodzić lub zniszczyć ponad połowę lasów deszczowych Amazonii do 2030 roku. Pożary generują popiół, zmniejszają dostępność organicznych składników odżywczych i powodują wzrost odpływu wody, niszcząc składniki odżywcze i tworzenie warunków powodziowych . W 2003 roku pożar w North Yorkshire Moors spalił 2,5 kilometra kwadratowego (600 akrów) wrzosu i leżących pod nim warstw torfu . Następnie erozja wietrzna usunęła popiół i odsłoniętą glebę, odsłaniając pozostałości archeologiczne datowane na 10 000 lat p.n.e. Pożary mogą również wpływać na zmiany klimatu, zwiększając ilość węgla uwalnianego do atmosfery i hamując wzrost roślinności, co wpływa na ogólne pobieranie węgla przez rośliny.

W tundrze występuje naturalny wzór akumulacji paliwa i pożarów, który zmienia się w zależności od rodzaju roślinności i terenu. Badania na Alasce wykazały, że okresy powrotu pożarów (FRI) zwykle wahają się od 150 do 200 lat, przy czym suchsze obszary nizinne spalają się częściej niż bardziej wilgotne obszary wyżynne.

Adaptacja roślin

Dwie fotografie tego samego odcinka lasu sosnowego;  oba pokazują poczerniałą korę co najmniej w połowie wysokości drzew.  Na pierwszym zdjęciu zauważalny jest brak roślinności powierzchniowej, natomiast na drugim widać niewielkie, zielone trawy na dnie lasu.
Sukcesja ekologiczna po pożarze lasu sosnowego w pobliżu torfowiska Hara, Park Narodowy Lahemaa , Estonia . Zdjęcia zostały zrobione rok i dwa lata po pożarze.

Rośliny w ekosystemach podatnych na pożary często przeżywają dzięki adaptacji do lokalnego reżimu pożarowego . Takie adaptacje obejmują fizyczną ochronę przed ciepłem, zwiększony wzrost po pożarze oraz materiały łatwopalne, które zachęcają do pożaru i mogą wyeliminować konkurencję . Na przykład rośliny z rodzaju Eucalyptus zawierają łatwopalne olejki, które sprawiają, że liście ogniotrwałe i twarde sklerofil są odporne na upał i suszę, zapewniając im dominację nad gatunkami mniej odpornymi na ogień. Gęsta kora, zrzucanie niższych gałęzi i wysoka zawartość wody w konstrukcjach zewnętrznych mogą również chronić drzewa przed wzrostem temperatury. Nasiona ognioodporne i pędy rezerwowe , które kiełkują po pożarze, sprzyjają zachowaniu gatunku, jak uosabiają gatunki pionierskie . Dym, zwęglone drewno i ciepło mogą stymulować kiełkowanie nasion w procesie zwanym serotyną . Narażenie na dym z płonących roślin wspomaga kiełkowanie innych rodzajów roślin poprzez indukcję produkcji pomarańczowego butenolidu .

Uważa się, że łąki w zachodniej Sabah , malezyjskie lasy sosnowe i indonezyjskie lasy kazuaryńskie powstały w wyniku wcześniejszych okresów pożarów. Ściółka z posuszu Chamise jest uboga w wodę i łatwopalna, a krzew szybko kiełkuje po pożarze. Lilie przylądkowe leżą uśpione, dopóki płomienie nie zmiotą pokrycia, a następnie zakwitną prawie przez noc. Sequoia polega na okresowych pożarach w celu zmniejszenia konkurencji, uwolnienia nasion z szyszek i oczyszczenia gleby i baldachimu dla nowego wzrostu. Sosna karaibska w bahamskich sosnach przystosowała się do pożarów powierzchniowych o niskiej intensywności i polega na nich, aby przetrwać i rosnąć. Optymalna częstotliwość pożarów dla wzrostu wynosi co 3 do 10 lat. Zbyt częste pożary sprzyjają roślinom zielnym , a nieczęste pożary sprzyjają gatunkom typowym dla suchych lasów Bahamów .

Efekty atmosferyczne

Utwardzona droga z drzewami i trawami po bokach, z dużą, biało-ciemnoszarą chmurą dymu wznoszącą się w oddali.
Chmura Pyrocumulus wytworzona przez pożar w Parku Narodowym Yellowstone

Większość warunków pogodowych i zanieczyszczeń powietrza na Ziemi przypada na troposferę , część atmosfery, która rozciąga się od powierzchni planety na wysokość około 10 kilometrów (6 mil). Pionowe unoszenie się silnej burzy lub pirocumulonimbusa może zostać wzmocnione w obszarze dużego pożaru, który może napędzać dym, sadzę i inne cząstki stałe aż do dolnej stratosfery . Wcześniej dominująca teoria naukowa głosiła, że ​​większość cząstek w stratosferze pochodzi z wulkanów , ale dym i inne emisje pożarów wykryto z niższej stratosfery. Chmury Pyrocumulus mogą osiągnąć wysokość 6100 metrów (20 000 stóp) nad pożarami. Satelitarna obserwacja pióropuszów dymu z pożarów wykazała, że ​​pióropusze można prześledzić w stanie nienaruszonym na odległościach przekraczających 1600 kilometrów (1000 mil). Modele wspomagane komputerowo, takie jak CALPUFF , mogą pomóc w przewidywaniu rozmiaru i kierunku smug dymu generowanych przez pożary, wykorzystując modelowanie dyspersji atmosferycznej .

Pożary mogą wpływać na lokalne zanieczyszczenie atmosfery i uwalniać węgiel w postaci dwutlenku węgla. Emisje z pożaru zawierają drobne cząstki stałe, które mogą powodować problemy sercowo-naczyniowe i oddechowe. Zwiększona ilość produktów ubocznych pożaru w troposferze może zwiększyć stężenie ozonu powyżej bezpiecznego poziomu. Szacuje się, że pożary lasów w Indonezji w 1997 roku uwolniły od 0,81 do 2,57 giga ton (0,89 do 2,83 miliarda ton amerykańskich ) CO 2 do atmosfery, co stanowi od 13% do 40% rocznej globalnej emisji dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych. paliwa. Według analizy CAMS w czerwcu i lipcu 2019 r. pożary w Arktyce wyemitowały ponad 140 megaton dwutlenku węgla. Aby to zobrazować, oznacza to tyle samo węgla emitowanego przez 36 milionów samochodów rocznie. Niedawne pożary lasów i związane z nimi ogromne emisje CO 2 oznaczają, że ważne będzie uwzględnienie ich przy wdrażaniu środków służących osiągnięciu celów redukcji gazów cieplarnianych zgodnie z paryskim porozumieniem klimatycznym . Ze względu na złożoną chemię utleniającą zachodzącą podczas transportu dymu z pożarów w atmosferze wykazano, że toksyczność emisji będzie wzrastać z czasem.

Modele atmosferyczne sugerują, że takie koncentracje cząstek sadzy mogą zwiększyć absorpcję promieniowania słonecznego napływającego w miesiącach zimowych nawet o 15%. Szacuje się, że Amazonia zawiera około 90 miliardów ton węgla. Od 2019 roku atmosfera ziemska zawiera 415 części węgla na milion, a zniszczenie Amazonii dodałoby około 38 części na milion.

Krajowa mapa wilgotności wód gruntowych i gleby w Stanach Zjednoczonych. Pokazuje bardzo niską wilgotność gleby związaną z sezonem pożarów w Teksasie w 2011 roku .
Panorama pagórkowatego obszaru z dużą smugą dymu pokrywającą ponad połowę widocznego nieba.
Ślad dymu z pożaru widziany podczas patrzenia w kierunku Dargo z Swifts Creek , Victoria, Australia, 11 stycznia 2007

Zapobieganie

Krótki film o zarządzaniu i ochronie naturalnego siedliska między miastem a wzgórzem przed zagrożeniem pożarowym.

Zapobieganie pożarom to metody prewencyjne mające na celu zmniejszenie ryzyka pożarów oraz zmniejszenie jego nasilenia i rozprzestrzeniania się. Techniki prewencyjne mają na celu zarządzanie jakością powietrza, utrzymanie równowagi ekologicznej, ochronę zasobów oraz oddziaływanie na przyszłe pożary. Polityka przeciwpożarowa w Ameryce Północnej pozwala na naturalne spalanie pożarów, aby zachować ich rolę ekologiczną, o ile ryzyko ucieczki na obszary o wysokiej wartości jest ograniczone. Jednak polityki prewencyjne muszą uwzględniać rolę, jaką ludzie odgrywają w pożarach lasów, ponieważ na przykład 95% pożarów lasów w Europie jest związanych z zaangażowaniem człowieka. Źródła pożaru spowodowanego przez człowieka mogą obejmować podpalenie, przypadkowe podpalenie lub niekontrolowane użycie ognia przy oczyszczaniu gruntów i rolnictwie, takim jak rolnictwo typu cięcie i wypalanie w Azji Południowo-Wschodniej.

W 1937 roku prezydent USA Franklin D. Roosevelt zainicjował ogólnokrajową kampanię przeciwpożarową, podkreślając rolę ludzkiej nieostrożności w pożarach lasów. Późniejsze plakaty programu przedstawiały Wuja Sama , postacie z filmu Disneya Bambi oraz oficjalną maskotkę Służby Leśnej Stanów Zjednoczonych , Smokey Bear . Ograniczenie zapłonów spowodowanych przez człowieka może być najskuteczniejszym sposobem ograniczenia niepożądanego pożaru. Zmiana paliw jest powszechnie podejmowana, gdy próbuje się wpłynąć na przyszłe ryzyko pożaru i zachowanie.

Programy zapobiegania pożarom na całym świecie mogą wykorzystywać techniki, takie jak użycie pożarów na terenach dzikich (WFU) oraz zalecane lub kontrolowane oparzenia . Użycie pożaru na terenach dzikich odnosi się do każdego pożaru z przyczyn naturalnych, który jest monitorowany, ale może się palić. Kontrolowane oparzenia to pożary rozpalane przez agencje rządowe w mniej niebezpiecznych warunkach pogodowych. Według Amerykańskiej Służby ds. Ryb i Dzikiej Przyrody , na nierównym, stromym lub bardzo niedostępnym terenie, gdzie ludzie nie są zagrożeni, użycie pożarów na dzikich terenach może pomóc uniknąć narażania strażaków na nieuzasadnione ryzyko. Inne cele mogą obejmować utrzymanie zdrowych lasów, wybiegów i terenów podmokłych oraz wspieranie różnorodności ekosystemów.

Niewielki ogień na zboczu wzgórza.  Wzgórze porośnięte jest niewielkimi, zielonymi krzewami i kilkoma drzewami.  W tle, w pewnej odległości od płomieni, widać osobę w jasnym ubraniu.
Przepisane oparzenie na stanowisku Pinus nigra w Portugalii

Strategie zapobiegania pożarom, wykrywania, kontroli i tłumienia pożarów zmieniały się na przestrzeni lat. Jedną z powszechnych i niedrogich technik zmniejszania ryzyka niekontrolowanych pożarów jest kontrolowane spalanie : celowe rozpalanie mniejszych, mniej intensywnych pożarów w celu zminimalizowania ilości łatwopalnego materiału dostępnego dla potencjalnego pożaru. Roślinność można okresowo spalać, aby ograniczyć gromadzenie roślin i innych szczątków, które mogą służyć jako paliwo, przy jednoczesnym zachowaniu dużej różnorodności gatunkowej. Jan Van Wagtendonk, biolog ze stacji terenowej Yellowstone, twierdzi, że sam Wildfire jest „najskuteczniejszym sposobem na zmniejszenie szybkości rozprzestrzeniania się ognia, intensywności linii ognia, długości płomienia i ciepła na jednostkę powierzchni”. Podczas gdy inni twierdzą, że kontrolowane wypalanie i polityka zezwalania na spalanie niektórych pożarów jest najtańszą metodą i ekologicznie odpowiednią polityką dla wielu lasów, zwykle nie biorą pod uwagę wartości ekonomicznej zasobów, które są skonsumowane przez ogień, zwłaszcza handlowych. drewno. Z niektórych badań wynika, że ​​chociaż paliwa można również usuwać przez wyręb, takie zabiegi rozrzedzania mogą nie być skuteczne w zmniejszaniu nasilenia pożaru w ekstremalnych warunkach pogodowych.

Jednak badania wieloagencyjne przeprowadzone przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych, Stację Badawczą US Forest Service Pacific Northwest oraz School of Forestry i Bureau of Business and Economic Research na Uniwersytecie Montana, poprzez strategiczne oceny zagrożeń pożarowych i potencjalną skuteczność i koszty różnych zabiegów ograniczania zagrożenia, jasno wykazać, że najskuteczniejszą krótko- i długoterminową strategią ograniczania zagrożenia pożarowego lasów oraz zdecydowanie najbardziej opłacalną metodą uzyskania długoterminowego ograniczenia ryzyka pożarów lasów jest kompleksowe paliwo strategia redukcji polegająca na mechanicznym usunięciu przerośniętych drzew poprzez komercyjną wycinkę i niekomercyjną trzebieżę bez ograniczeń co do wielkości usuwanych drzew, co skutkuje znacznie lepszymi długoterminowymi wynikami w porównaniu z niekomercyjną operacją „cienki od dołu” lub komercyjna operacja pozyskiwania drewna z ograniczeniami średnicy. Począwszy od lasu o „wysokim ryzyku” pożaru i wskaźniku koronacji przed zabiegiem wynoszącym 21, praktyka „cienkiego od dołu” usuwania tylko bardzo małych drzew skutkowała natychmiastowym wskaźnikiem koronacji wynoszącym 43, przy 29% postu. - obszar leczenia od razu oceniono jako „niskie ryzyko” i tylko 20% leczonego obszaru pozostało „niskim ryzykiem” po 30 latach, przy koszcie (strata ekonomiczna netto) 439 USD na leczony akr. Ponownie zaczynając od lasu o „wysokim ryzyku” pożaru i wskaźniku koronacji wynoszącym 21, strategia polegająca na przerzedzaniu niekomercyjnym i komercyjnym wyrębie z ograniczeniami wielkości dała wskaźnik koronacji wynoszący 43 bezpośrednio po zabiegu, na 67% powierzchni uważany za „niskie ryzyko”, a 56% obszaru pozostaje niskie ryzyko po 30 latach, przy koszcie (strata ekonomiczna netto) 368 USD za leczony akr. Z drugiej strony, zaczynając od lasu o „wysokim ryzyku” pożaru i takim samym wskaźniku koronacji wynoszącym 21, kompleksowa strategia zabiegów zmniejszania zagrożenia pożarowego, bez ograniczeń co do wielkości usuwanych drzew, dała natychmiastowy wskaźnik koronacji wynoszący 61 leczenie, w którym 69% leczonego obszaru od razu zostało ocenione jako „niskie ryzyko”, a 52% leczonego obszaru pozostaje „niskie” po 30 latach, z dodatnim przychodem (zysk ekonomiczny netto) w wysokości 8 USD na akr.

Przepisy budowlane w obszarach podatnych na ogień zwykle wymagają, aby konstrukcje były budowane z materiałów ognioodpornych, a przestrzeń obronna była utrzymywana poprzez usuwanie materiałów łatwopalnych w określonej odległości od konstrukcji. Społeczności na Filipinach utrzymują również linie ognia o szerokości od 5 do 10 metrów (16 do 33 stóp) między lasem a ich wioską i patrolują te linie w miesiącach letnich lub porach suchej pogody. Kontynuacja zabudowy mieszkaniowej na terenach zagrożonych pożarami oraz odbudowa zniszczonych przez pożary obiektów spotkała się z krytyką. Ekologiczne korzyści z pożaru są często nadrzędne w stosunku do korzyści ekonomicznych i bezpieczeństwa wynikających z ochrony konstrukcji i życia ludzkiego.

Wykrycie

Czworonożna wieża z małą u góry, obok dwóch parterowych budynków.  Wieża ma cztery kondygnacje.  Drzewa są po obu stronach, a na pierwszym planie są skały, trochę roślinności i nierówny szlak.
Suchy punkt obserwacyjny z pożarem górskim w Ochoco National Forest , Oregon , ok. 1930 r

Szybka i skuteczna detekcja jest kluczowym czynnikiem w walce z pożarami. Wysiłki wczesnego wykrywania koncentrowały się na wczesnej reakcji, dokładnych wynikach zarówno w dzień, jak i w nocy oraz możliwości ustalenia priorytetów zagrożenia pożarowego. Wieże strażackie były używane w Stanach Zjednoczonych na początku XX wieku, a pożary zgłaszano przy użyciu telefonów, gołębi pocztowych i heliografów . Fotografię lotniczą i lądową przy użyciu kamer natychmiastowych stosowano w latach 50., aż do opracowania skanowania w podczerwieni do wykrywania pożarów w latach 60. XX wieku. Jednak analiza i dostarczanie informacji były często opóźniane z powodu ograniczeń technologii komunikacyjnych. Wczesne analizy pożarowe pochodzące z satelitów były ręcznie rysowane na mapach w odległym miejscu i wysyłane pocztą do kierownika straży pożarnej . Podczas pożarów Yellowstone w 1988 roku w West Yellowstone powstała stacja danych , umożliwiająca dostarczanie satelitarnych informacji o pożarach w ciągu około czterech godzin.

Obecnie publiczne infolinie, obserwacje przeciwpożarowe w wieżach oraz patrole naziemne i powietrzne mogą być wykorzystywane do wczesnego wykrywania pożarów lasów. Jednak dokładna obserwacja człowieka może być ograniczona przez zmęczenie operatora , porę dnia, porę roku i położenie geograficzne. Systemy elektroniczne zyskały popularność w ostatnich latach jako możliwe rozwiązanie błędu ludzkiego operatora. Jednak rządowy raport z niedawnego badania trzech automatycznych systemów wykrywania pożarów kamer w Australii stwierdzał, że „...wykrywanie przez systemy kamer było wolniejsze i mniej niezawodne niż przez wyszkolonego obserwatora”. Systemy te mogą być częściowo lub w pełni zautomatyzowane i wykorzystywać systemy oparte na obszarze ryzyka i stopniu obecności człowieka, jak sugerują analizy danych GIS . Zintegrowane podejście obejmujące wiele systemów można wykorzystać do połączenia danych satelitarnych, zdjęć lotniczych i pozycji personelu za pośrednictwem globalnego systemu pozycjonowania (GPS) w zbiorową całość do wykorzystania w czasie zbliżonym do rzeczywistego przez bezprzewodowe centra zarządzania zdarzeniami .

Mały obszar wysokiego ryzyka, na którym występuje gęsta roślinność, silna obecność człowieka lub znajduje się w pobliżu krytycznego obszaru miejskiego, można monitorować za pomocą lokalnej sieci czujników . Systemy wykrywania mogą obejmować sieci czujników bezprzewodowych, które działają jak automatyczne systemy pogodowe: wykrywają temperaturę, wilgotność i dym. Mogą być zasilane bateryjnie, zasilane energią słoneczną lub ładowane przez drzewo : zdolne do ładowania systemów akumulatorów przy użyciu małych prądów elektrycznych w materiale roślinnym. Większe obszary o średnim ryzyku można monitorować za pomocą wież skanujących, które zawierają stałe kamery i czujniki wykrywające dym lub dodatkowe czynniki, takie jak sygnatura w podczerwieni dwutlenku węgla wytwarzanego przez pożary. Dodatkowe możliwości, takie jak noktowizor , wykrywanie jasności i wykrywanie zmiany koloru, mogą być również wbudowane w macierze czujników.

Widok satelitarny na Bałkany i Grecję.  Chmury i smugi dymu widoczne są nad Bałkanami i ciągną się na południe do Morza Jońskiego.
Pożary na Bałkanach pod koniec lipca 2007 ( zdjęcie MODIS )
Globalna mapa alarmów pożarowych 13 kwietnia 2021 r. Dostępna w Global Forest Watch . Aktualizacje na żywo .

Monitoring satelitarny i powietrzny przy użyciu samolotów, helikopterów lub UAV może zapewnić szerszy widok i może wystarczyć do monitorowania bardzo dużych obszarów niskiego ryzyka. Te bardziej wyrafinowane systemy wykorzystują GPS i zamontowane w samolocie kamery na podczerwień lub kamery widzialne o wysokiej rozdzielczości do identyfikowania i namierzania pożarów. Montowane na satelitach czujniki, takie jak zaawansowany radiometr ze skanowaniem wzdłużnym Envisat i radiometr ze skanowaniem wzdłużnym europejskiego satelity teledetekcyjnego , mogą mierzyć promieniowanie podczerwone emitowane przez pożary, identyfikując gorące punkty o temperaturze przekraczającej 39 °C (102°F). System mapowania zagrożeń National Oceanic and Atmospheric Administration łączy dane teledetekcji ze źródeł satelitarnych, takich jak geostacjonarny satelita operacyjny środowiskowy (GOES), spektroradiometr do obrazowania w umiarkowanej rozdzielczości (MODIS) i zaawansowany radiometr o bardzo wysokiej rozdzielczości (AVHRR) do wykrywania miejsca pożaru i dymu. Jednak detekcja satelitów jest podatna na błędy kompensacyjne, od 2 do 3 kilometrów (1 do 2 mil) dla danych MODIS i AVHRR oraz do 12 kilometrów (7,5 mil) dla danych GOES. Satelity na orbitach geostacjonarnych mogą zostać wyłączone, a satelity na orbitach polarnych są często ograniczone przez krótkie okno czasu obserwacji. Zachmurzenie i rozdzielczość obrazu mogą również ograniczać skuteczność zdjęć satelitarnych. Global Forest Watch zapewnia szczegółowe codzienne aktualizacje alertów pożarowych. Pochodzą one z NASA FIRMS . „VIRS aktywne pożary”.

W 2015 r. w służbie leśnej (USFS) Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) działa nowe narzędzie do wykrywania pożarów, które wykorzystuje dane z satelity Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP) do bardziej szczegółowego wykrywania mniejszych pożarów niż poprzednie kosmiczne produkty na bazie. Dane o wysokiej rozdzielczości są wykorzystywane wraz z modelem komputerowym do przewidywania zmiany kierunku pożaru w oparciu o warunki pogodowe i lądowe. Aktywny produkt do wykrywania pożarów wykorzystujący dane z zestawu radiometrycznego obrazowania w podczerwieni (VIRS) firmy Suomi NPP zwiększa rozdzielczość obserwacji pożaru do 1230 stóp (375 metrów). Poprzednie produkty satelitarne NASA dostępne od początku 2000 roku obserwowały pożary z rozdzielczością 3280 stóp (1 kilometr). Dane są jednym z narzędzi wywiadowczych wykorzystywanych przez agencje USFS i Departament Spraw Wewnętrznych w Stanach Zjednoczonych do kierowania alokacją zasobów i strategicznych decyzji przeciwpożarowych. Udoskonalony produkt przeciwpożarowy VIIRS umożliwia wykrywanie znacznie mniejszych pożarów co 12 godzin lub mniej i zapewnia więcej szczegółów oraz spójne śledzenie linii pożaru podczas długotrwałych pożarów – funkcje krytyczne dla systemów wczesnego ostrzegania i wsparcie rutynowego mapowania postępu pożaru. Aktywne lokalizacje pożarów są dostępne dla użytkowników w ciągu kilku minut od wiaduktu satelitarnego przez obiekty przetwarzania danych w Centrum Aplikacji Teledetekcyjnych USFS, które wykorzystuje technologie opracowane przez Laboratorium Bezpośredniego Odczytu Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard w Greenbelt w stanie Maryland. Model wykorzystuje dane dotyczące warunków pogodowych i terenu otaczającego aktywny pożar, aby przewidzieć z 12–18 godzinnym wyprzedzeniem, czy pożar zmieni kierunek. Stan Kolorado postanowił włączyć model pożaru pogodowego do swoich działań przeciwpożarowych, począwszy od sezonu pożarowego 2016.

W 2014 r. w Parku Narodowym Krugera w RPA zorganizowano międzynarodową kampanię, której celem była walidacja produktów do wykrywania pożarów, w tym nowych danych dotyczących aktywnego pożaru VIIRS. Przed tą kampanią Instytut Rady ds. Badań Naukowych i Przemysłowych Meraka w Pretorii w RPA, który jako pierwszy przyjął produkt przeciwpożarowy VIIRS 375 m, wykorzystał go podczas kilku dużych pożarów w Kruger.

W ostatnich latach wzrosło zapotrzebowanie na aktualne, wysokiej jakości informacje o pożarach. Pożary w Stanach Zjednoczonych powodują spalanie średnio 7 milionów akrów ziemi każdego roku. Przez ostatnie 10 lat USFS i Departament Spraw Wewnętrznych wydawały łącznie średnio około 2-4 miliardów dolarów rocznie na gaszenie pożarów.

Tłumienie

Rosyjski strażak gasi pożar

Tłumienie pożarów zależy od technologii dostępnych na obszarze, na którym występuje pożar. W mniej rozwiniętych krajach techniki stosowane mogą być tak proste, jak rzucanie piasku lub bicie ognia kijami lub liśćmi palmowymi. W bardziej rozwiniętych krajach metody tłumienia różnią się ze względu na zwiększone możliwości technologiczne. Jodek srebra może być stosowany do wspomagania opadów śniegu, a środki zmniejszające palność i woda mogą być zrzucane na pożary przez bezzałogowe statki powietrzne , samoloty i helikoptery . Całkowite stłumienie ognia nie jest już oczekiwaniem, ale większość pożarów często gasi się, zanim wymkną się spod kontroli. Podczas gdy ponad 99% z 10 000 nowych pożarów każdego roku jest powstrzymywanych, pożary, które udało się uniknąć w ekstremalnych warunkach pogodowych, są trudne do stłumienia bez zmiany pogody. Pożary w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych spalają średnio 54 500 kilometrów kwadratowych (13 000 000 akrów) rocznie.

Przede wszystkim walka z pożarami może stać się śmiertelna. Płonący front pożaru może również nieoczekiwanie zmienić kierunek i przeskoczyć przez przerwy ogniowe. Intensywne ciepło i dym mogą prowadzić do dezorientacji i utraty orientacji w kierunku ognia, co może spowodować, że pożary będą szczególnie niebezpieczne. Na przykład, podczas pożaru Mann Gulch w 1949 roku w Montanie w Stanach Zjednoczonych, trzynastu skoczków dymnych zginęło, gdy stracili łączność, zdezorientowali się i zostali przejęci przez pożar. W australijskich pożarach buszu w okresie wiktoriańskim w lutym 2009 r. zginęły co najmniej 173 osoby, a ponad 2029 domów i 3500 budowli zostało utraconych, gdy pochłonął je pożar.

Koszty gaszenia pożarów

Tłumienie dzikich pożarów pochłania dużą część produktu krajowego brutto kraju, co bezpośrednio wpływa na gospodarkę kraju. Chociaż koszty różnią się znacznie z roku na rok, w zależności od dotkliwości każdego sezonu pożarowego, w Stanach Zjednoczonych agencje lokalne, stanowe, federalne i plemienne wydają dziesiątki miliardów dolarów rocznie na tłumienie pożarów. W Stanach Zjednoczonych poinformowano, że w latach 2004-2008 wydano około 6 miliardów dolarów na tłumienie pożarów w kraju. W Kalifornii Służba Leśna Stanów Zjednoczonych wydaje około 200 milionów dolarów rocznie na tłumienie 98% pożarów i do 1 miliarda na tłumienie pozostałych 2% pożarów, które unikają początkowego ataku i stają się duże.

Bezpieczeństwo pożarowe w Wildland

Strażacy ścinają drzewo piłą łańcuchową
Strażak z Wildland rozpalający zarośla w Hopkinton , New Hampshire

Strażacy w Wildland są narażeni na kilka zagrożeń zagrażających życiu, w tym stres cieplny , zmęczenie , dym i kurz , a także ryzyko innych obrażeń, takich jak oparzenia , skaleczenia i zadrapania , ukąszenia zwierząt , a nawet rabdomioliza . W latach 2000-2016 na służbie zginęło ponad 350 strażaków z dzikich terenów.

Szczególnie w czasie upałów pożary stwarzają ryzyko stresu cieplnego, który może pociągać za sobą uczucie gorąca, zmęczenie, osłabienie, zawroty głowy, bóle głowy lub nudności. Stres cieplny może przekształcić się w przeciążenie cieplne, co pociąga za sobą zmiany fizjologiczne, takie jak przyspieszone tętno i temperatura głęboka ciała. Może to prowadzić do chorób związanych z upałem, takich jak wysypka cieplna, skurcze, wyczerpanie lub udar cieplny . Do zagrożeń związanych ze stresem cieplnym mogą przyczyniać się różne czynniki, w tym ciężka praca, czynniki ryzyka osobistego, takie jak wiek i sprawność fizyczna , odwodnienie, brak snu i uciążliwy sprzęt ochrony osobistej . Odpoczynek, chłodna woda i sporadyczne przerwy mają kluczowe znaczenie dla łagodzenia skutków stresu cieplnego.

Dym, popiół i szczątki mogą również stanowić poważne zagrożenie dla dróg oddechowych dla strażaków z dzikich terenów. Dym i pył z pożarów mogą zawierać gazy, takie jak tlenek węgla , dwutlenek siarki i formaldehyd , a także cząstki stałe, takie jak popiół i krzemionka . Aby zmniejszyć ekspozycję na dym, ekipy walczące z pożarami powinny, o ile to możliwe, rotować strażakami przez obszary gęstego dymu, unikać gaszenia ognia z wiatrem, używać sprzętu zamiast ludzi w miejscach przetrzymywania i minimalizować wycieranie. Obozy i stanowiska dowodzenia powinny również znajdować się pod wiatrem od pożarów. Odzież i sprzęt ochronny mogą również pomóc zminimalizować narażenie na dym i popiół.

Strażacy są również narażeni na ryzyko zdarzeń sercowych, w tym udarów i zawałów serca. Strażacy powinni utrzymywać dobrą sprawność fizyczną. Programy fitness, badania przesiewowe i programy badań, które obejmują testy wysiłkowe, mogą zminimalizować ryzyko wystąpienia problemów kardiologicznych związanych z pożarem. Inne zagrożenia, na jakie napotykają strażacy z dzikich terenów, to poślizgnięcia, potknięcia, upadki, oparzenia, zadrapania i skaleczenia narzędziami i sprzętem, uderzenie przez drzewa, pojazdy lub inne przedmioty, zagrożenia roślinne, takie jak ciernie i trujący bluszcz, ukąszenia węży i ​​zwierząt, pojazd awarie, porażenia prądem z linii energetycznych lub burze z piorunami oraz niestabilne konstrukcje budowlane.

Wytyczne dotyczące strefy bezpieczeństwa strażaka

Służba Leśna Stanów Zjednoczonych publikuje wytyczne dotyczące minimalnej odległości strażaka od płomienia.

Środki ogniochronne

Środki zmniejszające palność służą do spowalniania pożarów poprzez hamowanie spalania. Są to wodne roztwory fosforanów amonu i siarczanów amonu oraz środki zagęszczające. Decyzja o zastosowaniu opóźniacza zależy od wielkości, miejsca i intensywności pożaru. W niektórych przypadkach środek ogniochronny może być również stosowany jako środek zapobiegawczy przeciwpożarowy.

Typowe środki ogniochronne zawierają te same środki, co nawozy. Środki zmniejszające palność mogą również wpływać na jakość wody poprzez wymywanie, eutrofizację lub niewłaściwe zastosowanie. Wpływ środka ogniochronnego na wodę pitną pozostaje niejednoznaczny. Czynniki rozcieńczenia, w tym wielkość zbiornika wodnego, opady deszczu i natężenie przepływu wody, zmniejszają stężenie i siłę środka ogniochronnego. Szczątki pożaru (popioły i osady) zapychają rzeki i zbiorniki, zwiększając ryzyko powodzi i erozji, które ostatecznie spowalniają i/lub uszkadzają systemy uzdatniania wody. Nadal istnieje obawa przed ognioodpornym wpływem na grunty, wodę, siedliska dzikich zwierząt i jakość zlewni, potrzebne są dodatkowe badania. Jednak z drugiej strony wykazano, że środek ognioodporny (w szczególności jego składniki azotowe i fosforowe) ma działanie nawozowe na glebach pozbawionych składników odżywczych, a tym samym powoduje przejściowy wzrost wegetacji.

Obecna procedura USDA utrzymuje, że stosowanie z powietrza środka zmniejszającego palność w Stanach Zjednoczonych musi oczyścić drogi wodne o co najmniej 300 stóp, aby zabezpieczyć skutki spływu środka opóźniającego. Stosowanie środków ogniochronnych z powietrza jest wymagane, aby uniknąć stosowania w pobliżu dróg wodnych i zagrożonych gatunków (siedliska roślin i zwierząt). Po jakimkolwiek incydencie dotyczącym niewłaściwego zastosowania środka opóźniającego palenie, Służba Leśna Stanów Zjednoczonych wymaga zgłoszenia i oceny skutków w celu określenia środków łagodzących, naprawczych i/lub ograniczeń dotyczących przyszłych zastosowań opóźniaczy w tym obszarze.

Modelowanie

Ciemny obszar w kształcie tarczy ze spiczastym dnem.  Strzałka i tekst „oś propagacji (wiatr)” wskazują kierunek od dołu do góry w górę korpusu kształtu tarczy.  Na spiczastym dnie figury widnieje napis „podpałka”.  Wokół górnej części tarczy i przerzedzony w kierunku jej boków, żółto-pomarańczowy obszar jest oznaczony jako „lewy przód”, „prawy przód” i (u góry) „głowa ognia”.
Model propagacji ognia

Modelowanie pożarów dotyczy numerycznej symulacji pożarów w celu zrozumienia i przewidywania zachowania pożarów. Modelowanie pożarów ma na celu pomoc w tłumieniu pożarów, zwiększenie bezpieczeństwa strażaków i społeczeństwa oraz zminimalizowanie szkód. Wykorzystując nauki obliczeniowe , modelowanie pożarów obejmuje analizę statystyczną minionych pożarów w celu przewidywania ryzyka wykrycia i zachowania frontu. W przeszłości proponowano różne modele propagacji pożarów, w tym proste elipsy oraz modele w kształcie jajka i wachlarza. Wczesne próby określenia zachowania się pożarów zakładały ujednolicenie terenu i roślinności. Jednak dokładne zachowanie czoła pożaru zależy od wielu czynników, w tym prędkości wiatru i stromości zbocza. Nowoczesne modele wzrostu wykorzystują kombinację wcześniejszych elipsoidalnych opisów i zasady Huygensa, aby symulować wzrost pożaru jako stale rozszerzającego się wielokąta. Teoria wartości ekstremalnych może być również wykorzystywana do przewidywania rozmiarów dużych pożarów. Jednak duże pożary, które przekraczają możliwości tłumienia, są często uważane za statystyczne wartości odstające w standardowych analizach, mimo że na politykę przeciwpożarową większy wpływ mają duże pożary niż małe pożary.

Ryzyko i narażenie człowieka

Ryzyko pożaru to szansa, że ​​pożar wybuchnie na określonym obszarze lub dotrze do niego, a jeśli tak się stanie, potencjalna utrata wartości ludzkich. Ryzyko zależy od zmiennych czynników, takich jak działalność człowieka, warunki pogodowe, dostępność paliw do pożarów oraz dostępność lub brak środków do gaszenia pożaru. Pożary nieustannie stanowią zagrożenie dla populacji ludzkich. Jednak zmiany geograficzne i klimatyczne wywołane przez człowieka częściej narażają populacje na pożary i zwiększają ryzyko pożarów. Spekuluje się, że wzrost liczby pożarów wynika z stulecia tłumienia pożarów w połączeniu z szybką ekspansją rozwoju człowieka na tereny podatne na pożary. Pożary to naturalnie występujące zdarzenia, które pomagają w promowaniu zdrowia lasów. Globalne ocieplenie i zmiany klimatyczne powodują wzrost temperatur i więcej susz w całym kraju, co przyczynia się do wzrostu ryzyka pożarów.

Pożar stacji w 2009 r. płonie u podnóża gór San Gabriel nad Laboratorium Napędów Odrzutowych , niedaleko Pasadeny w Kalifornii

Zagrożenia w powietrzu

Najbardziej zauważalnym negatywnym skutkiem pożarów jest zniszczenie mienia. Jednak uwalnianie niebezpiecznych chemikaliów ze spalania paliw dzikich ma również znaczący wpływ na zdrowie ludzi.

Dym z pożarów składa się głównie z dwutlenku węgla i pary wodnej. Inne typowe składniki dymu obecne w niższych stężeniach to tlenek węgla, formaldehyd, akroleina, węglowodory poliaromatyczne i benzen. W dymie obecne są również drobne cząstki zawieszone w powietrzu, które występują w postaci stałej lub w postaci kropelek cieczy. 80-90% masowego dymu z pożaru mieści się w klasie drobnych cząstek o średnicy 2,5 mikrometra lub mniejszej.

Pomimo wysokiego stężenia dwutlenku węgla w dymie stanowi on niewielkie zagrożenie dla zdrowia ze względu na niską toksyczność. Jako główne zagrożenia dla zdrowia zidentyfikowano raczej tlenek węgla i drobne cząstki stałe, zwłaszcza o średnicy 2,5 µm i mniejszej. Inne chemikalia są uważane za znaczące zagrożenie, ale występują w stężeniach, które są zbyt niskie, aby powodować wykrywalne skutki zdrowotne.

Stopień narażenia osoby na dym z pożaru lasu zależy od długości, nasilenia, czasu trwania i bliskości pożaru. Ludzie narażeni są bezpośrednio na dym przez drogi oddechowe poprzez wdychanie zanieczyszczeń powietrza. Pośrednio społeczności są narażone na szczątki pożarów, które mogą skazić glebę i zasoby wodne.

Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) opracowała wskaźnik jakości powietrza (AQI), zasób publiczny, który zapewnia krajowe stężenia norm jakości powietrza dla typowych zanieczyszczeń powietrza. Opinia publiczna może wykorzystać ten wskaźnik jako narzędzie do określenia swojego narażenia na niebezpieczne zanieczyszczenia powietrza w oparciu o zasięg widoczności.

Ekolog pożarów Leda Kobziar odkryła, że ​​dym z pożarów powoduje rozprzestrzenianie się życia drobnoustrojów na poziomie globalnym. Stwierdziła: „Istnieje wiele alergenów, które znaleźliśmy w dymie. Może więc być tak, że niektórzy ludzie wrażliwi na dym mają tę wrażliwość, nie tylko z powodu cząstek stałych i dymu, ale także dlatego, że są pewne w nim organizmy biologiczne."

Zanieczyszczenie wody

Powszechnie wiadomo, że zanieczyszczenia i chemikalia mogą spływać do cieków wodnych po pożarach lasów, czyniąc źródła wody pitnej niebezpiecznymi. Wiadomo również, że pożary lasów mogą uszkodzić urządzenia do uzdatniania wody, czyniąc wodę pitną niebezpieczną. Jednak nawet jeśli źródła wody i urządzenia do uzdatniania wody nie są uszkodzone, woda pitna wewnątrz budynków i podziemnych systemów dystrybucji wody może być chemicznie zanieczyszczona. Po pożarze Tubbs w 2017 r. i pożarze obozu w 2018 r. w Kalifornii w wielu publicznych systemach wody pitnej dotkniętych pożarami stwierdzono niebezpieczne poziomy skażenia chemicznego. Od 2018 r. dodatkowe pożary, które uszkodziły systemy dystrybucji wody pitnej i kanalizacji w Kalifornii i Oregonie, spowodowały chemiczne zanieczyszczenie wody pitnej. Benzen jest jedną z wielu substancji chemicznych, które po pożarach znaleziono w instalacjach wody pitnej i budynkach. Benzen może przenikać przez niektóre rury z tworzyw sztucznych, a tym samym wymaga długiego czasu do usunięcia z infrastruktury systemu dystrybucji wody i kanalizacji budowlanej. Korzystając z modelu amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, naukowcy oszacowali ponad 286 dni ciągłego płukania pojedynczej zanieczyszczonej rury 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, aby zredukować zawartość benzenu poniżej bezpiecznych limitów wody pitnej. Wzrost temperatury spowodowany przez pożary, w tym pożary lasów, może spowodować, że plastikowe rury wodociągowe będą generować toksyczne chemikalia, takie jak benzen , do wody, którą niosą.

Zawieszone osady wprowadzane do strumieni i zbiorników zmieniają kolor i mętność wody, jednak ze względu na możliwość przenoszenia zanieczyszczeń związanych z cząstkami. Podwyższone stężenie zawieszonych osadów w napojach utrudni zauważenie mikroorganizmów i wirusów, zwiększy rozwój mikroorganizmów ze względu na duże ilości składników odżywczych adsorbatu i zmniejszy skuteczność pomocy medycznej.

Osad z Półwyspu Jukatan

Co ważne, kompozytowe zawieszone cząstki osadów, zamiast cząstek pierwotnych, mogą dominować w przejściu mało spoistych osadów przez system strumieni. zbiorowiska drobnoustrojów, cząstki organiczne i nieorganiczne oraz składniki chemiczne są zamknięte w strukturze tych cząstek kompozytowych, co może mieć negatywny wpływ na jakość wody. Wypalone kruszywa mają znacznie większe prędkości zatapiania niż cząstki zmiany stanu o jednakowej średnicy, co przypisuje się wzrostowi gęstości spalanej mieszanki ze względu na zmniejszoną zawartość substancji organicznych i porę. Ponadto wpływ ogrzewania gleby przypisano agregacji cząstek gliny w grubsze cząstki kompozytowe, prawdopodobnie zwiększając stężenie zanieczyszczeń w cząstkach kompozytowych w stosunku do cząstek pierwotnych o równoważnej wielkości. Hiperboliczne magazynowanie drobnych osadów i być może opóźnione usuwanie zanieczyszczeń po kominku z rozkładających się agregatów to dwie potencjalne konsekwencje wpływu kominka na cząstki gleby.

Ryzyko po pożarze

Zwęglone zarośla na przedmieściach Sydney ( pożary australijskich buszu w 2019-20 ).

Po pożarze niebezpieczeństwa pozostają. Mieszkańcy powracający do swoich domów mogą być narażeni na spadające drzewa osłabione przez ogień. Ludziom i zwierzętom domowym może również zaszkodzić wpadnięcie do dołów z popiołem . Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) również informuje, że pożary powodują znaczne uszkodzenia systemów elektrycznych, zwłaszcza w regionach suchych.

Inne zagrożenia po pożarze mogą wzrosnąć, jeśli nastąpią inne ekstremalne warunki pogodowe . Na przykład pożary powodują, że gleba jest mniej zdolna do wchłaniania opadów, więc obfite opady deszczu mogą skutkować poważniejszymi powodziami i uszkodzeniami, takimi jak osunięcia błotne .

Grupy ryzyka

Strażacy

Strażacy są najbardziej narażeni na ostre i przewlekłe skutki zdrowotne wynikające z narażenia na dym z pożaru. Ze względu na obowiązki zawodowe strażaków często są oni narażeni na niebezpieczne chemikalia w bliskiej odległości przez dłuższy czas. Studium przypadku dotyczące narażenia strażaków na dzikie pożary na dym z pożarów pokazuje, że strażacy są narażeni na znaczne poziomy tlenku węgla i substancji drażniących drogi oddechowe powyżej dopuszczalnych limitów narażenia OSHA (PEL) i wartości progowych ACGIH (TLV). 5-10% jest prześwietlonych. W badaniu uzyskano stężenia narażenia dla jednego strażaka z dzikich terenów podczas 10-godzinnej zmiany spędzonej na utrzymywaniu linii ognia. Strażak był narażony na działanie wielu tlenku węgla i substancji drażniących drogi oddechowe (kombinacja cząstek stałych 3,5 µm i mniejszych, akroleiny i formaldehydu). Poziomy tlenku węgla osiągnęły do ​​160 ppm, a wartość wskaźnika podrażnienia TLV osiągnęła wysoki poziom 10. W przeciwieństwie do tego, OSHA PEL dla tlenku węgla wynosi 30 ppm, a dla wskaźnika podrażnienia dróg oddechowych TLV obliczona graniczna wartość graniczna wynosi 1; każda wartość powyżej 1 przekracza limity ekspozycji.

W latach 2001-2012 wśród strażaków z dzikich terenów zginęło ponad 200 osób . Oprócz zagrożeń cieplnych i chemicznych, strażacy są również narażeni na porażenie prądem z linii energetycznych; urazy od sprzętu; poślizgnięcia, potknięcia i upadki ; urazy spowodowane dachowaniem pojazdu; choroba związana z upałem ; ukąszenia i użądlenia owadów ; stres ; i rabdomioliza .

Mieszkańcy

Mieszkańcy społeczności otaczających pożary są narażeni na niższe stężenia chemikaliów, ale są bardziej narażeni na pośrednie narażenie poprzez zanieczyszczenie wody lub gleby. Narażenie na mieszkańców w dużej mierze zależy od indywidualnej podatności. Osoby podatne na zagrożenia, takie jak dzieci (w wieku 0–4), osoby starsze (w wieku 65 lat i starsze), palacze i kobiety w ciąży, są narażone na zwiększone ryzyko ze względu na już zaatakowane układy organizmu, nawet jeśli ekspozycja jest obecna przy niskich stężeniach substancji chemicznych i dla stosunkowo krótkich okresów ekspozycji. Są również zagrożone przyszłymi pożarami i mogą przenieść się na obszary, które uważają za mniej ryzykowne.

Pożary dotykają wielu ludzi w zachodniej Kanadzie i Stanach Zjednoczonych. W samej Kalifornii ponad 350 000 ludzi mieszka w miastach i miasteczkach w „strefach o bardzo wysokim stopniu zagrożenia pożarowego”.

Bezpośrednie ryzyko dla mieszkańców budynków na obszarach podatnych na ogień można ograniczyć poprzez wybór ognioodpornej roślinności, utrzymanie krajobrazu w celu uniknięcia gromadzenia się gruzu i tworzenie pasów przeciwpożarowych oraz wybór ognioodpornych materiałów dachowych. Potencjalne problemy związane ze słabą jakością powietrza i ciepłem w cieplejszych miesiącach można rozwiązać za pomocą MERV 11 lub wyższej filtracji powietrza zewnętrznego w systemach wentylacyjnych budynków, chłodzeniu mechanicznym oraz zapewnieniu obszaru schronienia z dodatkowym czyszczeniem i chłodzeniem powietrza, jeśli to konieczne.

Ekspozycja płodu

Ponadto istnieją dowody na wzrost stresu matki, co udokumentowali naukowcy MH O'Donnell i AM Behie, co wpływa na wyniki porodu. W Australii badania pokazują, że większość niemowląt płci męskiej o drastycznie wyższej średniej masie urodzeniowej urodziła się na obszarach poważnie dotkniętych pożarami. Wynika to z faktu, że sygnały matczyne bezpośrednio wpływają na wzorce wzrostu płodu.

Astma jest jedną z najczęstszych chorób przewlekłych wśród dzieci w Stanach Zjednoczonych, dotykającą około 6,2 miliona dzieci. Ostatnie badania nad ryzykiem astmy skupiają się w szczególności na ryzyku zanieczyszczenia powietrza w okresie ciąży. Zaangażowanych jest w to kilka procesów patofizjologicznych. Znaczny rozwój dróg oddechowych następuje w drugim i trzecim trymestrze i trwa do 3 roku życia. Przypuszcza się, że narażenie na te toksyny w tym okresie może mieć konsekwencje, ponieważ nabłonek płuc w tym czasie mógł zwiększyć przepuszczalność toksyn. Narażenie na zanieczyszczenie powietrza w okresie rodzicielskim i prenatalnym może wywołać zmiany epigenetyczne, które są odpowiedzialne za rozwój astmy. Ostatnie metaanalizy wykazały istotny związek między PM 2,5 , NO 2 a rozwojem astmy w dzieciństwie, pomimo niejednorodności badań. Co więcej, narażenie matek na przewlekłe stresory jest najprawdopodobniej obecne w społecznościach z problemami, a ponieważ może to być skorelowane z astmą dziecięcą, może to dalej wyjaśniać powiązania między narażeniem na zanieczyszczenie powietrza we wczesnym dzieciństwie, ubóstwem w sąsiedztwie i ryzykiem w dzieciństwie. Ponadto życie w niespokojnych dzielnicach wiąże się z lokalizacją i narażeniem źródła zanieczyszczeń, a także z większym przewlekłym indywidualnym stresem, który zmienia allostatyczne obciążenie matczynego układu odpornościowego. To z kolei prowadzi do niekorzystnych skutków u dzieci, w tym zwiększonej podatności na zanieczyszczenie powietrza.

Efekty zdrowotne

Animacja oddychania przeponowego z przeponą pokazana na zielono

Dym z pożaru zawiera cząstki stałe, które mogą mieć niekorzystny wpływ na układ oddechowy człowieka. Dowody na skutki zdrowotne dymu pochodzącego z pożaru lasu należy przekazać opinii publicznej, aby ograniczyć narażenie. Dowody wpływu na zdrowie można również wykorzystać do wpływania na politykę promującą pozytywne wyniki zdrowotne.

Wdychanie dymu z pożaru może stanowić zagrożenie dla zdrowia. Dym z pożaru składa się z produktów spalania tj . dwutlenku węgla , tlenku węgla , pary wodnej , cząstek stałych , chemikaliów organicznych, tlenków azotu i innych związków. Głównym problemem zdrowotnym jest wdychanie cząstek stałych i tlenku węgla.

Pył zawieszony (PM) to rodzaj zanieczyszczenia powietrza złożony z cząstek pyłu i kropel cieczy. Są one podzielone na trzy kategorie w oparciu o średnicę cząstek: grube PM, drobne PM i ultradrobne PM. Grube cząstki mają od 2,5 mikrometra do 10 mikrometrów, drobne cząstki mają od 0,1 do 2,5 mikrometra, a najdrobniejsze cząstki mają mniej niż 0,1 mikrometra. Każdy rozmiar może dostać się do organizmu przez inhalację, ale wpływ PM na organizm różni się w zależności od rozmiaru. Grube cząsteczki są filtrowane przez górne drogi oddechowe, a cząsteczki te mogą się gromadzić i powodować zapalenie płuc. Może to powodować podrażnienie oczu i zatok, a także ból gardła i kaszel. Gruby PM często składa się z materiałów, które są cięższe i bardziej toksyczne, co prowadzi do krótkotrwałych efektów o silniejszym uderzeniu.

Mniejsze cząstki przemieszczają się dalej do układu oddechowego, powodując problemy w głębi płuc i krwiobiegu. U pacjentów z astmą PM 2,5 powoduje stan zapalny, ale także zwiększa stres oksydacyjny w komórkach nabłonka. Cząstki te powodują również apoptozę i autofagię w komórkach nabłonka płuc. Oba procesy powodują uszkodzenie komórek i wpływają na funkcję komórki. Uszkodzenie to wpływa na osoby z chorobami układu oddechowego, takimi jak astma, gdzie tkanki i funkcje płuc są już zagrożone. Trzeci typ PM to ultradrobny PM (UFP). UFP może dostać się do krwiobiegu, podobnie jak PM 2,5 , jednak badania pokazują, że działa on we krwi znacznie szybciej. Wykazano, że stan zapalny i uszkodzenie nabłonka wywołane przez UFP są znacznie poważniejsze. PM 2.5 jest największym problemem związanym z pożarami. Jest to szczególnie niebezpieczne dla osób bardzo młodych, starszych i cierpiących na choroby przewlekłe, takie jak astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP), mukowiscydoza i choroby sercowo-naczyniowe. Choroby najczęściej związane z narażeniem na drobne cząstki dymu pochodzącego z pożaru to zapalenie oskrzeli, zaostrzenie astmy lub POChP i zapalenie płuc. Objawy tych powikłań obejmują świszczący oddech i duszność, a objawy sercowo-naczyniowe obejmują ból w klatce piersiowej, szybkie bicie serca i zmęczenie.

Zaostrzenie astmy

Dym z pożarów może powodować problemy zdrowotne, zwłaszcza u dzieci i tych, którzy już mają problemy z oddychaniem. Kilka badań epidemiologicznych wykazało ścisły związek między zanieczyszczeniem powietrza a chorobami alergicznymi układu oddechowego, takimi jak astma oskrzelowa .

Badanie obserwacyjne ekspozycji na dym związane z pożarami lasów w San Diego w 2007 r. wykazało wzrost zarówno wykorzystania opieki zdrowotnej, jak i diagnoz układu oddechowego, zwłaszcza astmy , w badanej grupie. Przewidywane scenariusze klimatyczne wystąpienia pożarów przewidują znaczny wzrost chorób układu oddechowego wśród małych dzieci. Materia cząsteczkowa (PM) uruchamia szereg procesów biologicznych, w tym zapalną odpowiedź immunologiczną, stres oksydacyjny , które są związane ze szkodliwymi zmianami w alergicznych chorobach układu oddechowego.

Chociaż niektóre badania nie wykazały znaczących ostrych zmian w czynności płuc u osób z astmą związaną z PM z pożarów, możliwym wyjaśnieniem tych sprzecznych z intuicją ustaleń jest zwiększone stosowanie leków doraźnych , takich jak inhalatory, w odpowiedzi na podwyższony poziom dymu wśród osoby, u których zdiagnozowano już astmę . Badając związek między stosowaniem leków w obturacyjnej chorobie płuc a narażeniem na pożary, naukowcy odkryli wzrost zarówno w stosowaniu inhalatorów, jak i inicjacji długoterminowej kontroli, jak w przypadku doustnych sterydów. Mówiąc dokładniej, niektóre osoby z astmą zgłaszały częstsze stosowanie leków doraźnych (inhalatorów). Po dwóch dużych pożarach lasów w Kalifornii, naukowcy odkryli wzrost liczby recept lekarskich na leki doraźne w latach następujących po pożarach niż w roku poprzedzającym każde zdarzenie.

Istnieją spójne dowody między dymem z pożaru a zaostrzeniem astmy.

Niebezpieczeństwo tlenku węgla

Tlenek węgla (CO) to bezbarwny, bezwonny gaz, którego najwyższe stężenie można znaleźć w pobliżu tlącego się ognia. Z tego powodu wdychanie tlenku węgla stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia strażaków. CO w dymie może być wdychany do płuc, gdzie jest wchłaniany do krwiobiegu i zmniejsza dostarczanie tlenu do ważnych narządów organizmu. W wysokich stężeniach może powodować bóle głowy, osłabienie, zawroty głowy, dezorientację, nudności, dezorientację, zaburzenia widzenia, śpiączkę, a nawet śmierć. Jednak nawet przy niższych stężeniach, takich jak te występujące podczas pożarów, osoby z chorobami układu krążenia mogą odczuwać ból w klatce piersiowej i arytmię serca. Niedawne badanie śledzące liczbę i przyczynę zgonów strażaków z powodu pożaru w latach 1990-2006 wykazało, że 21,9% zgonów nastąpiło z powodu zawałów serca.

Innym ważnym i nieco mniej oczywistym skutkiem zdrowotnym pożarów są choroby i zaburzenia psychiczne. Badacze odkryli, że zarówno dorośli, jak i dzieci z krajów od Stanów Zjednoczonych i Kanady po Grecję i Australię, którzy zostali bezpośrednio i pośrednio dotknięci pożarami, wykazali kilka różnych stanów psychicznych związanych z ich doświadczeniami z pożarami. Należą do nich zespół stresu pourazowego (PTSD), depresja , lęk i fobie .

Epidemiologia

Zachodnie Stany Zjednoczone odnotowały wzrost zarówno częstotliwości, jak i intensywności pożarów w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat. Ten wzrost przypisuje się suchemu klimatowi zachodnich Stanów Zjednoczonych i skutkom globalnego ocieplenia. Szacuje się, że w latach 2004-2009 w zachodnich Stanach Zjednoczonych na dym z pożaru zostało wystawionych 46 milionów ludzi. Dowody wykazały, że dym z pożarów samoistnych może zwiększać poziom cząstek stałych w atmosferze.

Agencja Ochrony Środowiska określiła dopuszczalne stężenia pyłu zawieszonego w powietrzu poprzez Krajowe Standardy Jakości Powietrza i monitorowanie jakości powietrza atmosferycznego zostało zlecone. Ze względu na te programy monitorowania i występowanie kilku dużych pożarów lasów w pobliżu zaludnionych obszarów przeprowadzono badania epidemiologiczne, które wykazały związek między skutkami dla zdrowia ludzkiego a wzrostem ilości drobnych cząstek stałych spowodowanych dymem z pożarów.

EPA określiła dopuszczalne stężenia pyłu zawieszonego w powietrzu. Krajowe Standardy Jakości Powietrza są częścią Ustawy o Czystym Powietrzu i zawierają obowiązkowe wytyczne dotyczące poziomów zanieczyszczeń oraz monitorowania jakości powietrza. Oprócz tych programów monitorowania zwiększona częstość występowania pożarów w pobliżu zaludnionych obszarów przyspieszyła kilka badań epidemiologicznych. Takie badania wykazały związek między negatywnymi skutkami dla zdrowia ludzi a wzrostem drobnego pyłu w wyniku dymu pochodzącego z pożarów. Wielkość cząstek stałych jest znacząca, ponieważ mniejsze cząstki (drobne) są łatwo wdychane przez drogi oddechowe człowieka. Często małe cząstki stałe mogą być wdychane do głębokiej tkanki płucnej, powodując niewydolność oddechową, chorobę lub chorobę.

Wzrost dymu PM emitowanego z pożaru Haymana w Kolorado w czerwcu 2002 r. był związany ze wzrostem objawów ze strony układu oddechowego u pacjentów z POChP. Patrząc w podobny sposób na pożary w południowej Kalifornii w październiku 2003 r., badacze wykazali wzrost liczby przyjęć do szpitala z powodu objawów astmy podczas ekspozycji na szczytowe stężenia PM w dymie. Inne badanie epidemiologiczne wykazało 7,2% (95% przedział ufności: 0,25%, 15%) wzrost ryzyka hospitalizacji związanych z oddychaniem w dniach fali dymu z wysoką zawartością cząstek stałych związanych z pożarem 2,5 w porównaniu z dopasowanymi dniami bez fali dymu.

U dzieci biorących udział w badaniu Children's Health Study stwierdzono również nasilenie objawów ze strony oczu i układu oddechowego, stosowanie leków i wizyty lekarskie. Niedawno wykazano, że matki, które były w ciąży podczas pożarów, rodziły dzieci z nieznacznie obniżoną średnią masą urodzeniową w porównaniu z tymi, które podczas porodu nie były narażone na pożar. Sugeruje, że kobiety w ciąży mogą być również bardziej narażone na niepożądane skutki pożaru. Szacuje się, że każdego roku na całym świecie 339 000 ludzi umiera z powodu dymu związanego z pożarami.

Chociaż wielkość cząstek stałych jest ważnym czynnikiem wpływającym na skutki zdrowotne, należy również wziąć pod uwagę skład chemiczny cząstek stałych (PM 2,5 ) pochodzących z dymu z pożarów lasów. Wcześniejsze badania wykazały, że skład chemiczny PM 2,5 z dymu pochodzącego z pożarów lasów może dawać inne szacunkowe wyniki dotyczące zdrowia ludzkiego w porównaniu z innymi źródłami dymu. skutki zdrowotne dla osób narażonych na dym z pożaru mogą różnić się od tych narażonych na dym z alternatywnych źródeł, takich jak paliwa stałe.

Historia

Elk Bath , wielokrotnie nagradzane zdjęcie łosia unikającego pożaru w Montanie

Pierwszym dowodem na pożary są skamieniałości roślin rhyniofitoidalnych zachowane jako węgiel drzewny , odkryte na pograniczu walijskim , datowane na okres syluru (około 420  milionów lat temu ). Tlące się pożary powierzchniowe zaczęły się pojawiać jakiś czas przed okresem wczesnego dewonu 405 milionów  lat temu . Niskiemu poziomowi tlenu atmosferycznego w okresie środkowego i późnego dewonu towarzyszył spadek zasobności w węgiel drzewny. Dodatkowe dowody na węgiel drzewny sugerują, że pożary trwały przez okres karboński . Później ogólnemu wzrostowi zawartości tlenu atmosferycznego z 13% w późnym dewonie do 30–31% w późnym permie towarzyszyło bardziej rozpowszechnione pożary. Później spadek ilości złóż węgla drzewnego związanych z pożarami od późnego permu do triasu tłumaczy się spadkiem poziomu tlenu.

Pożary w okresach paleozoiku i mezozoiku miały schematy podobne do pożarów, które występują w czasach nowożytnych. Pożary powierzchniowe wywołane porami suchymi są widoczne w lasach progymnospermowych dewonu i karbonu . Lasy Lepidodendron datowane na okres karbonu mają zwęglone szczyty, które są dowodem pożarów korony. W jurajskich lasach nagonasiennych istnieją dowody na częste, lekkie pożary powierzchniowe. Wzrost aktywności pożarowej w późnym trzeciorzędzie jest prawdopodobnie spowodowany wzrostem liczby traw typu C4 . Gdy te trawy przeniosły się do siedlisk bardziej metycznych , ich wysoka palność zwiększyła częstotliwość pożarów, promując łąki nad lasami. Jednak siedliska podatne na pożary mogły przyczynić się do wyeksponowania drzew, takich jak drzewa z rodzajów Eucalyptus , Pinus i Sequoia , które mają grubą korę, która jest odporna na pożary i wykorzystują pirycencję .

Zaangażowanie człowieka

Widok z lotu ptaka umyślnych pożarów na pasmie Khun Tan , Tajlandia . Ogniska te są co roku rozpalane przez lokalnych rolników, aby promować wzrost pewnego grzyba

Wykorzystanie ognia przez ludzi do celów rolniczych i łowieckich w epoce paleolitu i mezolitu zmieniło istniejące wcześniej krajobrazy i reżimy przeciwpożarowe. Lasy były stopniowo zastępowane przez mniejszą roślinność, która ułatwiała podróże, polowania, zbieranie nasion i sadzenie. W zapisanej historii ludzkości drobne aluzje do pożarów były wspominane w Biblii i przez klasycznych pisarzy, takich jak Homer . Jednak chociaż starożytni pisarze hebrajscy, greccy i rzymscy byli świadomi pożarów, nie byli zbytnio zainteresowani nieuprawianymi ziemiami, na których wybuchały pożary. Pożary były używane w bitwach w całej historii ludzkości jako wczesna broń termiczna . Od czasów średniowiecza spisywano relacje o paleniu przez okupantów , a także o zwyczajach i prawach rządzących używaniem ognia. W Niemczech regularne palenie udokumentowano w 1290 r. w Odenwaldzie iw 1344 r. w Schwarzwaldzie . W XIV wieku Sardynia stosowano pasy przeciwpożarowe do ochrony przed pożarami. W Hiszpanii w latach pięćdziesiątych XVI wieku hodowla owiec została zniechęcona w niektórych prowincjach przez Filipa II ze względu na szkodliwe skutki pożarów stosowanych podczas transhumancji . Już w XVII wieku rdzenni Amerykanie używali ognia do wielu celów, w tym do kultywacji, sygnalizacji i działań wojennych. Szkocki botanik David Douglas zwrócił uwagę na rodzime użycie ognia do uprawy tytoniu, aby zachęcić jelenie do mniejszych obszarów w celach łowieckich oraz poprawić żerowanie miodu i konika polnego. Węgiel drzewny znaleziony w osadach osadowych u wybrzeży Pacyfiku w Ameryce Środkowej sugeruje, że w ciągu 50 lat przed hiszpańską kolonizacją obu Ameryk doszło do większego spalania niż po kolonizacji. W regionie Bałtyku po II wojnie światowej zmiany społeczno-gospodarcze doprowadziły do ​​zaostrzenia norm jakości powietrza i zakazów pożarów, które wyeliminowały tradycyjne praktyki spalania. W połowie XIX wieku odkrywcy z HMS  Beagle obserwowali australijskich Aborygenów używających ognia do oczyszczania terenu, polowań i regeneracji pokarmu roślinnego w metodzie zwanej później hodowlą ognistych patyków . Takie ostrożne użycie ognia było stosowane od wieków na terenach chronionych przez Park Narodowy Kakadu , aby wspierać bioróżnorodność.

Pożary zwykle występowały w okresach podwyższonej temperatury i suszy . Wzrost przepływu gruzu związanego z pożarami wśród fanów aluwialnych północno-wschodniego Parku Narodowego Yellowstone był związany z okresem między 1050 a 1200 rokiem ne, zbiegającym się ze średniowieczem ciepłym okresem . Jednak wpływ człowieka spowodował wzrost częstotliwości pożarów. Dane dendrochronologiczne dotyczące blizn po pożarach i dane dotyczące warstw węgla drzewnego w Finlandii sugerują, że chociaż wiele pożarów miało miejsce podczas surowej suszy, wzrost liczby pożarów w latach 850 p.n.e. i 1660 r. można przypisać wpływowi człowieka. Dowody dotyczące węgla drzewnego z obu Ameryk sugerowały ogólny spadek liczby pożarów między 1 rne a 1750 r. w porównaniu z poprzednimi latami. Jednak dane dotyczące węgla drzewnego z Ameryki Północnej i Azji sugerowały okres zwiększonej częstotliwości pożarów między 1750 a 1870 rokiem, przypisywany wzrostowi populacji ludzkiej i wpływom, takim jak praktyki oczyszczania terenu. Po tym okresie nastąpił ogólny spadek wypalania w XX wieku, związany z rozwojem rolnictwa, zwiększonym wypasem zwierząt gospodarskich i działaniami zapobiegającymi pożarom. Metaanaliza wykazała, że ​​w Kalifornii przed 1800 r. spalano 17 razy więcej ziemi rocznie w porównaniu z ostatnimi dekadami (1 800 000 hektarów rocznie w porównaniu do 102 000 hektarów rocznie).

Według artykułu opublikowanego w czasopiśmie Science liczba pożarów naturalnych i spowodowanych przez człowieka zmniejszyła się o 24,3% w latach 1998-2015. Naukowcy wyjaśniają to przejście od nomadyzmu do osiadłego stylu życia i intensyfikacja rolnictwa , które prowadzi do spadku użytkowania ognia do oczyszczania terenu.

Wzrost liczby niektórych gatunków drzew (np. drzew iglastych ) w stosunku do innych (np . drzew liściastych ) może zwiększyć ryzyko pożarów, zwłaszcza jeśli te drzewa są sadzone również w monokulturach . Niektóre gatunki inwazyjne przenoszone przez ludzi (np. dla przemysłu celulozowo-papierniczego ) niektóre przypadki zwiększyły również intensywność pożarów. Przykładami są takie gatunki, jak eukaliptus w Kalifornii i trawa gamba w Australii.

Aspekty kulturowe

Pożary mają swoje miejsce w wielu kulturach. „Rozprzestrzeniać się jak pożar” to powszechny idiom w języku angielskim, oznaczający coś, co „szybko wpływa lub staje się znane coraz większej liczbie osób”. Kampania przeciwpożarowa Smokey Bear przyniosła jedną z najpopularniejszych postaci w Stanach Zjednoczonych; przez wiele lat istniała żywa maskotka Smokey Bear, upamiętniana na znaczkach pocztowych.

Aktywność pożarów została uznana za główny czynnik rozwoju starożytnej Grecji . We współczesnej Grecji, podobnie jak w wielu innych regionach, jest to najczęstsza klęska żywiołowa i zajmuje ważne miejsce w życiu społecznym i gospodarczym jej mieszkańców.

Jeśli chodzi o przekazywanie opinii publicznej informacji dotyczących bezpieczeństwa pożarów, jednymi z najskuteczniejszych sposobów komunikowania się z innymi na temat pożarów są działania społeczne prowadzone poprzez prezentacje dla właścicieli domów i stowarzyszeń sąsiedzkich, wydarzenia społeczne, takie jak festiwale i jarmarki powiatowe oraz programy młodzieżowe.

Zobacz też

Bibliografia

Źródła

Atrybucja

Zewnętrzne linki