物理科技生物学-PHYICA

干树叶的大小和形状杉原真身如何将小火焰变成巨大的丛林大火

地球 2022-06-22 00:00:12

作者杰米·伯顿、亚历山大·菲尔科夫和简·考森 信用:Shutterstock 2020-21年的火灾季节正在进行,我们惊恐地看到像弗雷泽岛这样的地方无法控制地燃烧,威胁着人们和他们的家园,破坏着环境

为了减轻火灾的影响,我们需要知道它们可能燃烧的时间和强度

其核心是垃圾床的易燃性——森林地面上的枯叶、针叶、小枝和树皮层

每一场大火都是从一场小火开始,点燃并最初通过垃圾床蔓延,但是什么让一些垃圾床比其他垃圾床更易燃呢? 充气垃圾床会引发更大的火灾 在过去的几年里,世界各地的消防科学家一直忙于解决这个紧迫的问题

在亚马逊的热带森林、北美的橡树林和澳大利亚的桉树林地,他们一直在收集落叶层,并在实验室中燃烧它们,以了解为什么一些植物物种的落叶层燃烧方式与其他物种不同

这些研究中的每一项都集中在由单一物种组成的落叶层上,并且每一项都确定了可燃性的一系列驱动因素

这些驱动因素既与单个垃圾颗粒(树叶、针或树枝)的特性有关,也与垃圾床本身有关

橡树上的小床

卷曲的叶子在整个垃圾床上形成空气间隙,导致更大的火灾

信用:杰米伯顿,作者提供 我们的新研究试图巩固这些研究,以找到世界不同地区不同单一物种垃圾床之间易燃性的共同驱动因素

从我们的荟萃分析中,我们发现“垃圾堆积”和“垃圾堆积密度”是垃圾床易燃性的关键因素

垃圾堆积是衡量干燥的树叶、针叶和树枝之间有多少空隙的一个指标,对于确定有多少空气可供燃烧很重要

同样,垃圾堆积密度是垃圾数量的一个衡量标准,对于确定垃圾燃烧的速度和持续时间很重要

我们发现,松散堆积的垃圾床火势蔓延更快,燃烧时间更短,更容易被火焰吞噬

重要的是,我们发现这在不同类型的垃圾床上是普遍的

我们还确定了树叶、针叶和树枝的特性,这些特性会导致垃圾堆积和垃圾堆积密度的变化

例如,如果垃圾颗粒是“卷曲的”并且具有高的表面积与体积比,那么它们将形成具有低堆积比的垃圾床,这些垃圾床燃烧更快并且消耗更高

例子包括一些橡树的叶子

桉树的枯叶床

信用:杰米伯顿,作者提供 在另一端,小而不卷曲的叶子形成密集的垃圾床,不太通气

例子包括海岸茶树(金樱子)和针叶小的针叶树,如落叶松和云杉

这导致移动较慢的火,不会消耗所有的垃圾

对于桉树垃圾床来说,事情有点复杂

有些种类的叶子又厚又平,密集堆积,因此火势蔓延更慢,消耗的垃圾更少

其他物种,如南方蓝桉(桉树),有较大的叶子,叶子的堆积密度较低,所以火焰越高,燃烧越快

这些信息如何帮助我们管理火灾? 当然,在极端的火灾天气条件下,任何垃圾床都会燃烧

然而,在火灾开始时或在温和的条件下,垃圾特性的差异可能会强烈影响火势的蔓延

这方面的研究对消防管理和规划的许多方面都很有用

例如,如果我们知道哪些植物产生较少的易燃垃圾,我们可以选择它们在房屋周围种植,在火灾多发地区美化环境,也可以将它们用作绿色防火道,以减少对人和家庭的风险

如果一场火灾开始了,它可能会蔓延得更快,强度更小,更容易控制和扑灭

但也可能没那么简单

在决定种植何种植物时,还需要考虑活植物的易燃性

一些不太易燃的植物作为活体植物可能实际上是高度易燃的

例如,尽管海岸茶树可能形成密集的枯枝落叶层,但树叶中的高含油量使其作为一种活体植物非常易燃

我们的发现也可以用于预测火灾行为

例如,我们的结果可以集成到火灾行为模型中,如森林易燃性模型,它使用植物群落的组成和结构信息来预测火灾行为

长着细长针的没食子酸没食子酸甘油酯倾向于松散包装,导致火焰传播更快,燃烧时间更短

信用:杰米伯顿,作者提供 后续步骤 我们的研究提供了哪些树叶和垃圾特性影响由单一物种组成的垃圾床的可燃性的信息

但是在许多森林中,垃圾床是由各种各样的植物物种组成的,需要更多的研究来了解这些多物种垃圾床的垃圾堆积和易燃性发生了什么

除了不同的物种,枯枝落叶层还包含不同的成分,如树枝和树皮

例如,在一个成熟的潮湿的桉树林中,树皮和树枝可以占凋落物层的44%

对于一些桉树物种,我们已经知道树皮燃烧不同于树叶

例如,悉尼红胶树的薄片状树皮往往需要更长的时间才能点燃,但与它的叶子相比,它燃烧的时间更长

随着火灾越来越频繁,火灾季节越来越长,对垃圾床易燃性的研究变得前所未有的必要

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