以火灭火的原理有哪些?扑灭重庆山火为什么要“以火攻火”

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在这个即将画上尾声的夏天,高温成了主基调。“高烧不退”的天气在部分地区诱发了山火灾情,仅过去一周内,川渝地区就爆发了十余场山火。

在扑灭重庆北碚山火的过程中,消防人员运用了“火攻法”,也就是“以火灭火”。这个方法是怎么奏效的?要战胜山火,我们还需要做哪些准备和行动呢?

“以火攻火”,是怎么成功的

无论是预防还是正面“迎击”火灾,核心都是燃烧的三要素:温度(达到燃点)、可燃物(森林)和助燃物(氧气)[1]。

这次在重庆北碚山火中的“以火灭火”,就是主要从助燃物(氧气)这个要素入手。

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山火形势复杂,以火灭火对环境也有要求 / 图虫创意

大火发生时,一般火势会随着风向蔓延,但在靠近大火的下风段,由于燃烧中心地区温度高、热空气密度上升,形成低气压,周围新鲜空气不断补入,就会形成迎着火焰、往燃烧中心方向的气流[1]。

“以火灭火”的原理,就是人工点燃火线,利用这股”顶火而上“的气流,让人工火与相向烧来的山火形成对接[2]。两股火相遇时,结合部分被火包围,山火燃烧的所需的氧气消耗殆尽,可燃物也所剩无几,氧气消失,山火和人工火也就都失去了燃烧条件[2]。

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“以火灭火”所用的人工火的强度,和森林火灾不是一个量级 / 周俊亮, 金森, 王强, & 胡海清. (2005). 从林火生态学角度对以火灭火法的新思考. 森林防火(1), 2.

听起来简单,但是这种方法十分考验消防人员的经验。比如要保证人工火线按照预定方向蔓延,就需要依托环境因素,借助现有的道路、河流、隔离带等地形作为阻隔条件,精准控制人工火的前进方向[3]。

在“以火攻火”过程中,还需要各组协调运行,有的负责点烧人工火,有的负责扑救,还有的需要及时清理可燃物,以保证人工火能够稳准和地“狙击”森林火灾[2]。

扑灭山火,有几种方法

不过,“以火攻火”对技术、环境的要求较为严格,目前应对山火更常见的思路,还是从可燃物和温度下手。

喷洒水或者阻燃剂来降低温度,是一种常见的方法[4]。喷洒行动中,装有强力水泵的消防车、或者能够高空作业喷洒阻燃性流体的飞机,能够发挥较大的作用,但遇到地形复杂的情况时,仍旧避免不了需要消防员迈入火场、扑灭火灾。

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喷洒水或阻燃剂,是最常见的扑救方式 / 图虫创意

迅速清除可燃物,是另一种常见的方法[4]。面对迅速蔓延而来的火势,消防员可以借助工具,迅速清除一定范围内的植被和其他可燃物,从而让大火无物可烧,自然熄灭。

当然,最好的应对措施,还是将危险的火灾蔓延之前掐断它。

一般来说,林业人员会在森林中用人工砍伐等手段,提前开辟出没有植被覆盖的带状区域。当山火蔓延来时,裸露的地皮缺乏充分的可燃物,火势便无法继续蔓延。森林防火带给山火来了一招“釜底抽薪”,能够对山火起到控制作用[5]。

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烟比火先出现,是尽早预防山火的关键之一 / 图虫创意

此外,在山火频发的地带,相关部门往往会设置预警机制,监测温度、湿度、可燃物含量以及风速风向,并对出现山火的可能性进行评估,无人机有时也会承担巡逻的任务,观察山林中有无异样[5]。

当山火可能性增加,消防中心通常会提前部署消防力量。因为烟雾往往先于明火出现,当监测中心发现烟雾,就会准备派出消防力量前往火情灾区,争取在明火出现前消灭火源,将损失降低到最小[4][6]。

全球变暖的世界,山火会变多吗

其实,山火本身是一种正常的自然现象。适当的火烧,能够促进森林更新,控制相关病菌,加速凋落物的分解,为树林提供营养,从而促进林木生长[7]。

但是像重庆这次这样,威胁到居民区的山火,就成为了对我们生命和财产构成威胁的灾难了。

不仅是中国,在这个夏天,欧洲的野火也“异军突起”,蔓延面积达到了十五年来平均值的3倍[8]。

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可以看到,2006-2021年平均值远低于今年 / EFFIS Copernicus/BBC

中国和欧洲今年经历的野火,也和两地共同的创纪录高温密不可分;气候变化带来的热浪和干旱,对野火的大规模出现起到了关键的作用[8]。

随着全球变暖,火灾也极可能越来越频繁地发生[9]。

今年二月,一份由50多位学者联合撰写的联合国报告指出,如果温室气体排放未能得到控制,到这个世纪末,世界范围内高度破坏性的火灾会上升57%,主要原因正是气候变化。但是,这份风险并不是平均的——有的地区可能会增加,有的地区可能会下降[10]。

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高温、干旱的环境下,一旦有一颗火星,形势可能就一发不可收拾 / 图虫创意

当然,山火本身是很复杂的事件。虽然高温、干燥、大风都是野火的助推剂[8],但最核心的,还是有东西点着它——比如美国的官方统计就显示,加州山区绝大多数的野火都和人类活动有关,而在像阿拉斯加这种人迹罕至的地区,山火则多半由闪电造成[9]。

更全面的森林管理、更好的火灾预防预警系统,当然,还有像这次重庆山火中体现的,科学而勇敢地直面它的勇气——这些主动权,还都握在人类自己的手中。

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