L'importance des caractéristiques physiques dans les feux de forêt se répandent en Extrême-Orient russe

L'importance des caractéristiques physiques dans les feux de forêt se répandent en Extrême-Orient russe

Les feux de forêt représentent un danger naturel persistant et croissant dans toute l'Extrême-Orient russe, vaste région qui s'étend du lac Baïkal vers l'est jusqu'à l'océan Pacifique et de la toundra arctique vers le sud jusqu'aux frontières avec la Chine et la Mongolie. Chaque année, des millions d'hectares brûlent, libèrent d'énormes quantités de carbone, détruisent les ressources forestières, menacent les établissements et dégradent la qualité de l'air au-delà des frontières internationales.

Topographie et terrain

De toutes les caractéristiques physiques qui façonnent le comportement des feux de forêt, la topographie est parmi les plus immédiates et les plus puissantes. L'Extrême-Orient russe est un paysage de relief dramatique, contenant les systèmes de montagne accidentés du Sikhote-Alin, le Verkhoyansk Range, le Stanovoy Range, et les hautes terres volcaniques de Kamchatka.

Élévation et gradients de température

L'élévation modifie directement la température de l'air, la pression atmosphérique et la disponibilité en oxygène, ce qui influe sur l'efficacité de la combustion. En Extrême-Orient russe, les vallées et les bassins d'élévation inférieure connaissent généralement des températures diurnes plus élevées et une humidité relative plus faible, créant des conditions favorisant le séchage du combustible et l'inflammation rapide. À mesure que l'élévation augmente, les températures diminuent et que la saison de croissance diminue, ce qui limite l'accumulation de combustibles fins tels que les graminées et les litières d'arbustes. Cependant, cette relation n'est pas linéaire.

Stepness du versant et taux de propagation du feu

La pente raide est peut-être la variable topographique la plus critique qui influe sur le taux de propagation du feu. Alors qu'un feu monte, les flammes s'inclinent plus près de la végétation non brûlée devant, préchauffant et séchant ces combustibles par rayonnement et convection. Même une légère augmentation de pente peut doubler ou tripler le taux de propagation par rapport au terrain plat. Sur les pentes raides communes dans les gammes Sikhote-Alin et Kamchatka, où les pentes de 30 à 45 degrés ne sont pas inhabituelles, les taux de propagation du feu peuvent devenir extrêmes, des efforts de suppression écrasantes en quelques minutes. Inversement, le feu se propage plus lentement parce que les flammes s'éloignent des combustibles non brûlés, réduisant ainsi la préchauffage.

Aspect de la pente et humidité du carburant

La direction que l'on trouve dans les pentes d'une pente détermine la quantité de rayonnement solaire qu'elle reçoit, ce qui lui-même dicte la teneur en eau du combustible, la charge de carburant et le type de végétation. Dans l'Extrême-Orient, le sud et le sud-ouest de la Russie sont les plus directs en lumière du soleil, surtout pendant les longues heures de lumière de l'été boréal. Ces pentes se réchauffent plus tôt au printemps, perdent la couverture de neige et s'assèchent plus rapidement. Elles tendent à supporter une végétation plus xérique (adaptée à la sécheresse) – des prairies, des forêts de mélèzes ouverts et des arbustes – qui guérissent le feu au début de la saison des feux et qui portent facilement le feu.

Vallées, crêtes et canaux éoliens

La configuration des vallées et des lignes de crête produit des modèles de vent locaux qui peuvent modifier de façon spectaculaire le comportement des feux. En Extrême-Orient russe, les vallées de rivières profondes, comme celles des rivières Amur, Zeya et Lena, agissent comme des corridors de vent naturels. Les vents diurnes de vallée de montagne se développent comme la chaleur des pentes pendant la journée, tirant l'air vers le haut et vers le haut, et inversent la nuit comme l'air frais s'écoule vers le bas des vallées. Ces changements de vent prévisibles peuvent entraîner le feu vers le haut pendant l'après-midi, puis inverser la direction pendant la nuit, potentiellement causer des feux de flanc ou même soutenir des feux de tête comme des changements de direction du vent.

Végétation et couverture végétale

La végétation est le combustible qui alimente les feux de forêt, et les caractéristiques physiques de cette végétation – son type, sa structure, sa continuité, sa teneur en eau et son arrangement spatial – sont les principaux déterminants du potentiel de propagation du feu. L'Extrême-Orient russe englobe un vaste gradient de zones végétales, depuis la taïga sibérienne au nord, en passant par les forêts mixtes de conifères et de feuilles larges au sud, jusqu'aux vastes prairies et arbustes de la région d'Amur et à la toundra de la côte arctique.

Forêts conifères : mélèze, pin et épinette

Le type de forêt dominant dans une grande partie de l'Extrême-Orient russe est la forêt de mélèzes, composée principalement de Larix gmelinii et Larix cajanderi.Le mélèze est un conifère caduque – il tombe ses aiguilles chaque automne – et son feuillage fin et résineux est très inflammable lorsqu'il est sec. Au printemps, avant que de nouvelles aiguilles ne émergent, le plancher forestier est recouvert d'herbe sèche et sa litière d'aiguilles guérie l'année dernière, créant un lit de combustible fin continu qui transporte rapidement les feux de surface.

Prairies et arbustes

Les prairies et les arbustes de l'Extrême-Orient russe, en particulier dans la région d'Amur, la plaine de Zeya-Bureya et les zones de steppe le long de la frontière chinoise, sont parmi les paysages les plus exposés au feu de la Terre. Ces écosystèmes sont dominés par de hautes herbes telles que Calamagrostis épigejos et Misconthus[, ainsi que par des arbustes comme Ledum palustre (thé du Labrador) et diverses espèces de bouleaux nains. Les herbes se guérissent complètement au milieu de l'été, formant un lit de combustible continu et aéré avec des rapports surface-volume très élevés. Cette structure permet aux feux de gazon à des vitesses de 20 à 40 kilomètres par heure sous des vents modérés, avec des longueurs de flammes souvent supérieures à 3 mètres.

Continuité du combustible et fragmentation du paysage

Dans les paysages intacts et éloignés de l'Extrême-Orient russe, la continuité du combustible est souvent très élevée. De vastes étendues de forêts de mélèzes s'étendent sans interruption pendant des centaines de kilomètres, avec peu de feux naturels comme les rivières, les lacs ou les affleurements rocheux. Lorsque ces combustibles continus s'assèchent sous l'influence de systèmes météorologiques à haute pression, une seule inflammation par foudre peut produire un feu qui atteint des dizaines de milliers d'hectares en quelques semaines. Cependant, tous les paysages ne sont pas uniformément continus. Les infrastructures humaines – routes, établissements, champs agricoles et clairières – créent une fragmentation qui peut empêcher ou accélérer la propagation du feu.

Dynamique de l'humidité du carburant

En Extrême-Orient russe, l'humidité du combustible suit un fort modèle saisonnier. La fonte des neiges en avril et mai sature le plancher forestier, mais à mesure que l'été progresse et que la région se trouve sous l'influence du ciel de la Sibérie, des périodes prolongées de ciel clair, de faible humidité et de températures chaudes, des combustibles fins sont déshydratés. La teneur en humidité des combustibles fins morts (grasses, litière, brindilles de moins de 6 mm de diamètre) peut descendre sous 5 % en poids pendant ces périodes sèches, où toute source d'inflammation produira une propagation rapide.

Climat et caractéristiques physiques

L'interaction entre le climat régional et les caractéristiques physiques locales crée les conditions météorologiques spécifiques au feu qui provoquent des événements de feu extrêmes. En Extrême-Orient russe, le climat dominant est le Haut Sibérie, un anticyclone semi-permanent qui apporte des conditions froides et sèches en hiver et, dans quelques années, persiste au printemps et au début de l'été. Lorsque le Haut Sibérie se renforce et se déplace vers le sud, il bloque l'intrusion d'air humide du Pacifique, entraînant une sécheresse prolongée.

Vents dominants et canalisation topographique

La direction dominante du vent en Extrême-Orient russe pendant la saison des feux est du nord-ouest, entraînée par le haut de la Sibérie. Ces vents peuvent être forts et rafales, surtout au printemps lorsque les gradients de pression sont abrupts. Comme ces vents rencontrent des chaînes de montagnes, ils sont canalisés par des passages bas et des vallées fluviales, accélérant dans les constrictions et créant des zones de turbulence intense. Les vents en pente descendante – semblables aux vents de Chinook ou de Foehn – peuvent se développer du côté lee des grandes chaînes comme la chaîne Verkhoyansk, se réchauffer et sécher à mesure qu'ils descendent dans les vallées. Ces vents peuvent rapidement diminuer l'humidité relative à moins de 10 pour cent tout en conduisant des vents soutenus de 30 à 50 kilomètres par heure, créant des conditions qui favorisent la croissance explosive du feu.

Modèles saisonniers et diurnes

L'activité d'incendie en Extrême-Orient russe suit un cycle diurne distinct qui est fortement façonné par le terrain. Le feu se propage généralement au début à la mi-après-midi, lorsque le chauffage solaire est le plus important, l'humidité relative est plus faible et les vents en pente sont les plus forts. Au coucher du soleil, la chute de température, l'humidité se rétablit et les vents s'affaiblissent ou se retournent vers le bas du versant. Pendant cette période nocturne, les taux d'expansion du feu diminuent et la récupération de l'humidité relative peut même éteindre les feux qui brûlent dans les combustibles légers.

Allumage de la foudre et gradient climatique

La répartition des éclairs dans l'Extrême-Orient russe est elle-même contrôlée par des caractéristiques physiques. Le terrain de haute altitude et les lignes de crête exposées sont plus susceptibles de subir des éclairs secs, sans précipitation, car les tempêtes qui se forment sur les régions montagneuses ont souvent des bases nuageuses élevées qui permettent l'évaporation de la pluie avant d'atteindre le sol. Les régions nord et centrales de l'Extrême-Orient russe, en particulier dans la République de Sakha et l'oblast de Magadan, reçoivent une proportion importante de leurs allumages annuels de la foudre.

Effets sur le sol et le substrat

Le sol et le substrat sous-jacent exercent des contrôles importants sur la propagation des feux de forêt qui sont souvent négligés en faveur de facteurs plus visibles comme la végétation et le temps. En Extrême-Orient russe, où le pergélisol et les sols organiques (pâte) sont répandus, les propriétés physiques du sol peuvent influencer significativement le comportement du feu et les effets du feu.

Pergélisol et drainage

Le pergélisol est un obstacle au drainage vertical de l'eau, qui maintient les couches supérieures du sol saturées au cours de la fonte printanière et du début de l'été. Cette humidité élevée du sol favorise la croissance luxuriante de mousses, de carex et d'arbustes qui peuvent entraîner des incendies de surface. Cependant, à mesure que la saison des feux progresse et que la couche active (la couche supérieure du sol qui dégele chaque été) s'aggrave, ces combustibles organiques de surface se dessèchent, en particulier sur des pentes bien drainées orientées vers le sud.

Texture du sol et propriétés du lit de combustible

La texture du sol influe sur le type et la productivité de la végétation, ce qui influe sur la charge de carburant. Les sols sableux bien drainés de la région d'Amur abritent des forêts sèches et ouvertes, avec un sous-étage dominé par l'herbe qui sèche rapidement et qui transporte le feu facilement. Les sols riches en argile, par contre, conservent plus longtemps l'humidité, supportant des forêts plus denses avec un sous-étage plus humide qui est moins réceptif au feu. Le substrat affecte également la profondeur du lit de la duff et de la litière.

Plantes d'eau et feux

Bien que l'Extrême-Orient russe contienne certains des plus grands lacs et rivières du monde — le Lena, l'Amur, l'Yenisei et le lac Baikal —, le rôle des plans d'eau comme brise-feu est plus nuancé qu'il ne le pourrait. Les grands cours d'eau peuvent arrêter les incendies, mais ils le font rarement de façon fiable. Pendant les incendies extrêmes, les incendies peuvent facilement se propager à travers les cours d'eau de plusieurs centaines de mètres de large, surtout lorsqu'ils sont entraînés par de forts vents et que le feu brûle dans la verrière continue.

Caractéristiques physiques modifiées par l'homme

L'activité humaine a de plus en plus modifié les caractéristiques physiques du paysage en Extrême-Orient russe, ce qui a des répercussions importantes sur la propagation des feux de forêt. Les routes, les chemins de fer, les lignes de transport et les pipelines créent des clairières linéaires qui peuvent servir de brise-feu et de couloirs d'incendie, selon la gestion. Les champs agricoles, en particulier les champs de céréales et de soja à grande échelle de la région d'Amur, créent de vastes zones de combustible homogène qui guérissent rapidement après la récolte et peuvent transporter rapidement des incendies.

Études de cas régionales

En juin et juillet de cette année-là, un système de blocage persistant a créé des températures et une sécheresse records dans le nord-est de la Sibérie. Les incendies enflammés par la foudre dans les hautes terres éloignées de la chaîne Verkhoyansk se sont rapidement répandus en pente dans les vallées des rivières Lena et Aldan, où ils ont rencontré des forêts de mélèzes continues avec une humidité de combustible extrêmement faible. La combinaison de terrains escarpés, de forts vents en pente et de lits de combustible continus a produit un comportement de feu qui a submergé tous les efforts de suppression. À la fin de la saison, plus de 8 millions d'hectares avaient brûlé, et la fumée de ces incendies a atteint le pôle Nord pour la première fois dans l'histoire enregistrée.

Un autre exemple instructif vient de la région d'Amur, où la saison des feux de 2019 a connu un grand brûlage dans les prairies et les forêts mixtes le long de la frontière chinoise. Ici, la caractéristique physique dominante contrôlant la propagation était la topographie plate à enroulement doux de la plaine de Zeya-Bureya, qui a permis aux feux de se propager sans entrave pendant des dizaines de kilomètres dans n'importe quelle direction. L'absence de relief topographique signifiait que la direction et la vitesse du vent étaient les principaux contrôles sur le comportement des incendies, et le lit de carburant à gazon continu a permis des taux de propagation de 30 kilomètres par heure ou plus sous des vents modérés.

Incidences sur la gestion

La compréhension des caractéristiques physiques qui contrôlent la propagation des feux de forêt a des répercussions directes et pratiques sur la gestion des incendies en Extrême-Orient russe. Premièrement, elle éclaire la gestion stratégique du combustible. Les ressources pour les traitements du combustible - brûlage prescrit, éclaircissement mécanique et construction de brise-feu - sont extrêmement limitées dans cette vaste région. L'argent et les efforts devraient être concentrés dans des endroits où l'interaction de la topographie, de la végétation et des conditions météorologiques crée le plus grand risque, notamment les pentes orientées vers le sud adjacentes aux colonies, les fonds de vallée avec des combustibles d'herbe et d'arbustes continus, et les côtés de l'allure des grandes lignes de crête où les vents de descente sont les plus forts. Deuxièmement, elle guide les tactiques de suppression.

Enfin, il est essentiel de comprendre les caractéristiques physiques pour prévoir comment les régimes d'incendie réagiront aux changements climatiques. À mesure que les températures s'élèvent, que la fonte des neiges se produit plus tôt et que la sécheresse estivale devient plus fréquente et plus grave, l'importance relative des contrôles topographiques sur la propagation des incendies peut changer. Certaines zones qui étaient historiquement trop humides pour brûler — pentes orientées nord, sites à haute altitude et vallées riches en pergélisol — peuvent devenir plus réceptives au feu, élargissant la zone à risque.