Table of Contents
Физические факторы, приводящие в движение горячие точки лесных пожаров в западных Соединенных Штатах
Пожары стали все более разрушительной силой на Западе Соединенных Штатов, с тенденциями, показывающими более частые, большие и более суровые пожарные сезоны за последние несколько десятилетий. Понимание взаимодействия между физическими и человеческими факторами, которые создают очаги лесных пожаров, имеет важное значение для землеустроителей, политиков и жителей, живущих в районах, подверженных пожарам. Западные Соединенные Штаты представляют собой уникальное сближение климатических условий, моделей растительности и топографических особенностей, которые в сочетании с человеческой деятельностью создают различные очаги лесных пожаров, которые требуют целенаправленных стратегий управления.
Климат и погода как основные драйверы
Климат, возможно, является наиболее влиятельным физическим фактором, определяющим, где и когда происходят лесные пожары. Западные Соединенные Штаты испытывают климат средиземноморского типа во многих регионах, характеризующийся жарким, сухим летом и мягкими влажными зимами. Этот сезонный паттерн естественным образом высушивает растительность, создавая обильное сухое топливо, готовое к воспламенению. Длительные условия засухи, которые стали более серьезными и частыми из-за изменения климата, продлевают сезон пожаров и увеличивают воспламеняемость топлива на обширных ландшафтах. Регионы, испытывающие многолетний дефицит осадков, такие как горный хребет Сьерра-Невада и Каскадный хребет, последовательно ранжируются среди самых активных горячих точек лесных пожаров.
Помимо долгосрочных климатических тенденций, краткосрочные погодные условия напрямую влияют на поведение пожаров и появление горячих точек. Низкая относительная влажность, высокие температуры окружающей среды и сильные ветры создают то, что пожарные метеорологи называют «критической пожарной погодой». Ветры Санта-Ана в Южной Калифорнии и ветры Диабло в Северной Калифорнии являются печально известными примерами, когда ветры на склоне склона могут превратить управляемый пожар в катастрофическое событие в течение нескольких часов. Эти события ветра в сочетании с сухим топливом создают условия, когда пожары распространяются быстро и непредсказуемо, подавляя ресурсы подавления.
Типы растительности и топливные нагрузки
Тип, плотность и расположение растительности определяют топливо, доступное для сжигания, и непосредственно влияют на интенсивность огня и скорость распространения. Плотные хвойные леса на северо-западе Тихого океана и в Сьерра-Неваде накапливают значительные нагрузки на топливо в течение десятилетий, особенно на трибунах, которые испытывали подавление огня в течение нескольких поколений. Когда эти леса горят, они часто делают это при высокой степени тяжести, убивая деревья навеса и изменяя экосистемы в течение десятилетий.
Травы и кустарники, в которых преобладают инвазивные виды, такие как читграсс, коренным образом изменили режимы огня на межгорном Западе. Читграсс высыхает раньше в сезон, чем местная растительность, эффективно удлиняя сезон пожаров и создавая непрерывный топливный слой, который быстро переносит огонь по обширным областям. Этот цикл травяного огня превратил миллионы акров среды обитания шалфея в ежегодные луга, которые горят с угрожающей частотой. В Южной Калифорнии чапаральные кустарники адаптированы к высокоинтенсивным, заменяющим стенды пожарам, но увеличение частоты воспламенения в этих системах угрожает восстановлению местных растений и увеличивает риски эрозии.
Топографическое влияние на поведение огня
Топография играет определяющую роль в том, как распространяются пожары и где концентрируются горячие точки. Огни движутся быстрее в гору, потому что пламя нагревает растительность над ними через сияющий и конвективный теплообмен. Степные склоны могут ускорить скорость распространения огня в три или более раза по сравнению с плоской местностью. Следовательно, горные районы по всему Западу, включая Скалистые горы, Каскады и Сьерра-Невада, испытывают более интенсивное поведение огня на южных склонах, которые получают большее солнечное излучение и высыхают быстрее, чем северные аспекты.
Каньоны и дренажные каналы создают дымоходные эффекты, где пожары горят с исключительной интенсивностью, когда они движутся по ограниченному ландшафту. Эти топографические особенности могут воронить ветры и концентрировать тепло, создавая условия взрыва, которые угрожают безопасности пожарных и делают сдерживание сложным. Пожарные обычно идентифицируют топографические желоба и бокс-каньоны как зоны крайней опасности, которые требуют специальных тактических соображений. Кроме того, градиенты высоты влияют на тип растительности и влажность топлива, при этом более низкие высоты обычно испытывают более длительные периоды пожара и более высокие частоты пожара, чем зоны более высокого возвышения, которые остаются заснеженными в течение более длительных периодов.
Влажность почвы и гидрологические факторы
Содержание влаги в почве действует как критический буфер против возгорания и распространения. Когда почвы сухие, растительность испытывает водный стресс, что приводит к снижению содержания влаги в лиственнице и большей воспламеняемости. Регионы, испытывающие гидрологическую засуху, где дефицит влаги в почве сохраняется даже во время осадков, становятся все более уязвимыми для крупных пожаров. Связь между влагой почвы и активностью лесных пожаров настолько сильна, что исследователи используют спутниковые измерения влажности почвы для прогнозирования пожарной опасности в западных ландшафтах.
Динамика снежного покрова также влияет на потенциал лесных пожаров в горных районах. Ниже среднего снежного покрова, более ранние снегопады и длительные летние сухие периоды расширяют окно, когда леса восприимчивы к горению. Западные Соединенные Штаты испытали тенденцию к уменьшению снежного покрова и более ранним датам таяния за последние 50 лет, способствуя более длительным и более интенсивным сезонам пожаров. Годы снежной засухи, когда осадки выпадают в виде дождя, а не снега на более высоких высотах, оставляют леса, подверженные риску лесных пожаров, ранее в этом сезоне.
Человеческие факторы, которые создают и усиливают очаги лесных пожаров
В то время как физические условия закладывают основу для деятельности по ликвидации лесных пожаров, действия человека и структура инфраструктуры определяют, где происходят возгорания и как пожары перерастают в крупные события. Подавляющее большинство лесных пожаров в западных Соединенных Штатах вызваны деятельностью человека, причем молния составляет гораздо меньшую долю от общего числа возгораний. Понимание человеческих факторов имеет важное значение для разработки эффективных стратегий предотвращения и снижения социальных и экономических издержек стихийных бедствий.
Источники зажигания: как человеческая деятельность разжигает пожары
Возгорания, вызванные деятельностью человека, делятся на несколько категорий, каждая из которых имеет различные пространственные и временные закономерности. Не посещаемые кемпинги остаются постоянной причиной лесных пожаров, особенно в сухие летние месяцы, когда миллионы людей воссоздают на общественных землях. Несмотря на обширные кампании по общественному образованию, туристы иногда не могут полностью потушить пожары, позволяя угли уходить и воспламенять окружающую растительность. Фейерверки, которые запрещены на большинстве общественных земель, также вызывают сезонные возгорания вокруг празднования Дня независимости.
Выброшенные сигареты и другие материалы для курения являются еще одним значительным источником воспламенения, особенно вдоль дорог и в развитых районах, где курильщики могут случайно выбрасывать окурки, не учитывая пожарную опасность.В то время как отдельные пожары, вызванные сигаретами, как правило, небольшие, они часто возникают и могут избежать первоначальной атаки, когда условия экстремальны. Возгорания, связанные с транспортными средствами, включая искры от перетаскивающих цепей, горячих выхлопных систем, контактирующих с сухой травой, и механические сбои, представляют собой все более признанную категорию вызванных человеком пожаров.
Неисправности линий электропередач были ответственны за некоторые из самых разрушительных лесных пожаров в новейшей истории, включая Камп-Пожар 2018 года, который разрушил город Рай, Калифорния. Высокий ветер может вызвать линии электропередач дуг, щелкать или контактировать с растительностью, генерируя интенсивное тепло, которое воспламеняет сухое топливо ниже. Электроэнергетические компании сталкиваются с огромной ответственностью и эксплуатационными проблемами в управлении растительностью вблизи линий электропередач и обесточивающих линий во время экстремальных пожарных погодных явлений. Арсон, в то время как учет меньшей доли общих пожаров, производит преднамеренные возгорания, которые часто происходят во время условий высокого риска и могут быть трудно предотвратить с помощью традиционных подходов государственного образования.
Интерфейс «Дикие земли и город»: где концентрируется риск
Интерфейс «дикая земля-город» или WUI представляет собой области, где развитие человека встречается или смешивается с неразвитой растительностью дикой природы. Примерно одна треть всех домов в Соединенных Штатах находится в WUI, с самыми высокими концентрациями, найденными в западных штатах. Эти зоны интерфейса являются горячими точками лесных пожаров по нескольким причинам.
Пожарные сталкиваются с трудными стратегическими решениями в средах WUI. Защита сооружений требует иной тактики, чем подавление лесных пожаров, а наличие дорог, подъездных путей и тупиковых улиц может препятствовать доступу пожарных. Сами дома становятся источниками топлива при строительстве с горючими материалами или когда угли накапливаются на деревянных палубах и крышах. Как только структуры воспламеняются, они могут создавать интенсивное тепло, которое бросает вызов смежным свойствам и генерирует угловые ливни, которые воспламеняют дополнительные дома под ветром, создавая самоусиливающийся механизм распространения огня, который подавлял сообщества во время бедствий, таких как пожар Маршалла 2021 года в Колорадо.
Рост WUI продолжает ускоряться по всему Западу, поскольку население мигрирует в районы с природными удобствами, доступным жильем и возможностями для отдыха. Эта модель развития ставит больше людей и имущества в опасности, одновременно создавая больше возможностей для зажигания в пожароопасных ландшафтах. Планирование землепользования на уровне графств и муниципалитетов сильно влияет на будущий риск лесных пожаров, но во многих юрисдикциях отсутствует комплексная политика, которая ограничивает расширение WUI или требует огнестойких строительных стандартов.
История пожаротушения и его неожиданные последствия
В течение почти столетия федеральные и государственные агентства по управлению земельными ресурсами проводили политику агрессивного тушения пожаров, стремясь погасить все лесные пожары как можно быстрее. Этот подход, хотя и, казалось бы, разумный с точки зрения краткосрочной защиты, накопил огромные топливные нагрузки на миллионы акров западных лесов. Подавление огня нарушило естественные пожарные режимы, которые исторически поддерживали открытые лесные структуры с более низкой плотностью топлива. Без периодических пожаров низкой и умеренной степени тяжести леса стали более плотными, с лестничными видами топлива, которые позволяют поверхностным пожарам забираться в навесы деревьев.
Последствия этого наследия подавления теперь полностью очевидны. Современные лесные пожары в западных лесах сжигают при более высоких интенсивностях, убивают больше необработанных деревьев и производят большее экологическое воздействие по сравнению с историческими пожарами. Затраты на подавление пожаров резко возросли, при этом федеральные расходы на подавление пожаров в последние годы превышают 3 миллиарда долларов в год. Несмотря на эти инвестиции, площадь сожженных ежегодно продолжает увеличиваться, предполагая, что само подавление не может решить проблему лесных пожаров и должно дополняться активными стратегиями управления топливом.
Предписанные сжигание, механическое истончение и управляемый лесной пожар для ресурсной выгоды все чаще признаются в качестве основных инструментов для восстановления пожароустойчивых ландшафтов. Однако эти подходы сталкиваются с проблемами реализации, включая нормативные препятствия, проблемы качества воздуха, ограниченное финансирование и сопротивление общественности преднамеренному воздействию дыма. Местные культурные методы сжигания, которые поддерживали низкие нагрузки топлива и разнообразные экосистемные условия в течение тысячелетий, получают новое внимание в качестве моделей для устойчивого управления ландшафтами. Совместные усилия между племенными общинами, агентствами по управлению земельными ресурсами и частными землевладельцами восстанавливают огонь как экологический процесс в отдельных ландшафтах по всему Западу.
Паттерны инфраструктуры и развития
Транспортные коридоры, включая шоссе, железные дороги и лесные дороги, функционируют как линейные зоны зажигания, где транспортные средства, деятельность по техническому обслуживанию и отдыху людей концентрируются. Зажигания на обочине особенно распространены в сухих условиях, когда искры от выхлопных систем транспортного средства или перетаскивающих металлических деталей контактируют с сухой растительностью. Железные дороги несут ответственность за многочисленные зажигания, особенно в сельских районах, где поезда проходят через растительные коридоры и генерируют искры от трения колесных рельсов или тормозных систем.
Энергетическая инфраструктура, включая газопроводы, электрические подстанции и линии электропередач, создает дополнительные риски возгорания, которые сосредоточены в конкретных коридорах. Разрывы трубопроводов могут выпускать горючий газ, который воспламеняется взрывным образом, в то время как сбои в электрической инфраструктуре, как отмечалось выше, вызвали некоторые из самых разрушительных пожаров в новейшей истории. Решения о землепользовании, которые концентрируют развитие в пожароустойчивых районах, без соответствующих инвестиций в огнестойкую инфраструктуру и планирование аварийной эвакуации, сложные риски лесных пожаров. Пригородные и пригородные модели развития, которые создают изолированные подразделения, окруженные дикой растительностью, требуют тщательного внимания к управлению топливом, строительным нормам и планированию маршрутов эвакуации.
Управление горячими точками лесных пожаров с помощью комплексных подходов
Эффективное управление лесными пожарами в западных Соединенных Штатах требует перехода от исключительного внимания к подавлению к всеобъемлющим стратегиям, которые одновременно учитывают как физические, так и человеческие факторы. Комплексные подходы признают, что ликвидация всех лесных пожаров не является ни экологически желательной, ни практически достижимой. Вместо этого целью должно быть управление пожарными режимами для достижения экологической устойчивости при минимизации рисков для человеческих сообществ.
Ландшафтно-масштабная обработка топлива
Стратегические топливные процедуры, реализованные в ландшафтных масштабах, могут изменить поведение огня и уменьшить тяжесть лесных пожаров, которые происходят в обработанных районах. Предписанное сжигание, механическое истончение деревьев малого диаметра и мастикация подлесковой растительности создают топливные разрывы, которые позволяют пожарным безопасно воздействовать на пожары в умеренных условиях. В сочетании с естественными пожарами, такими как реки, обнажения горных пород и гребные линии, эти методы лечения могут разделять ландшафты и предотвращать перерастание небольших пожаров в пожары ландшафтного масштаба.
Исследования, проведенные в ходе долгосрочных исследований в Сьерра-Неваде и других местах, показывают, что обработанные районы горят с меньшей степенью тяжести, чем необработанные районы во время лесных пожаров, сохраняя зрелые деревья и снижая риски эрозии после пожара. Ключевой задачей является масштабирование процедур в соответствии с масштабом проблемы топлива. Текущие показатели обработки на федеральных землях покрывают лишь небольшую часть области, которая выиграет от сокращения топлива, учитывая бюджеты учреждений, кадровые ограничения и ограниченное количество дней, когда условия подходят для предписанного сжигания.
Адаптация сообщества и упрочнение дома
Отдельные владельцы недвижимости играют решающую роль в снижении потерь от лесных пожаров посредством практики упрочнения и защиты пространства. Дома с устойчивыми к воспламенению кровельными, сайдинговыми и настиловыми материалами значительно реже воспламеняются от воздействия угля по сравнению с традиционной горючей конструкцией. Создание защищаемого пространства путем удаления легковоспламеняющейся растительности в пределах 30 футов от структур, очистка желобов и пробирных жерл предотвращает обнаружение угрей точками воспламенения на зданиях или вблизи них.
Адаптация в масштабах всего сообщества требует скоординированных действий, которые выходят за рамки отдельных улучшений в области имущества. Соседи, которые разрабатывают планы защиты от лесных пожаров в общинах, поддерживают затененные топливные разрывы вдоль общих границ и обеспечивают адекватные запасы воды для тушения пожаров, создают условия, которые улучшают результаты во время пожаров. Страховые компании все чаще используют оценки риска лесных пожаров для установления премий и условий покрытия, создавая экономические стимулы для владельцев недвижимости и общин инвестировать в меры по снижению риска. Некоторые штаты внедрили строительные нормы, которые требуют пожароустойчивого строительства в обозначенных районах с высоким риском.
Системы раннего предупреждения и планирования эвакуации
Системы своевременного обнаружения и предупреждения позволяют сообществам готовиться и реагировать на угрозы лесных пожаров, когда они развиваются. Системы мониторинга на основе спутников, включая спутники GOES Национального управления океанических и атмосферных исследований, обнаруживают новые пожарные запуски и отслеживают прогрессирование огня в режиме реального времени. Эта информация в сочетании с прогнозами погоды и данными о влажности топлива позволяет пожарным эффективно предвидеть поведение огня и ресурсы предварительного размещения.
Планирование эвакуации имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы жители могли быстро и безопасно покинуть районы, находящиеся под угрозой. Недавние катастрофы продемонстрировали, что поздние или плохо сообщаемые приказы об эвакуации способствуют жертвам и хаосу во время пожаров. Эффективные планы эвакуации включают в себя несколько маршрутов, меры обратного контроля за движением и назначенные убежища для перемещенных жителей. Регулярные общественные учения и кампании просвещения гарантируют, что жители понимают процедуры эвакуации и готовы покинуть их, когда их предупреждают.
Адаптация к изменению климата и сокращение выбросов
Изменение климата усиливает риск лесных пожаров на Западе Соединенных Штатов, делая адаптацию и сокращение выбросов важными компонентами управления лесными пожарами. Более теплые температуры, более раннее таяние снега и более частые засухи продлевают сезоны пожаров и увеличивают площадь сожженных ежегодно. Сокращение выбросов парниковых газов на государственном, национальном и глобальном уровнях поможет смягчить траекторию увеличения риска лесных пожаров в течение ближайших десятилетий.