08/09/2022
0Управляемые палы (назначенные или запланированные пожары) являются ключом к снижению риска катастрофических лесных пожаров. Ученые используют высокотехнологичные инструменты, чтобы гарантировать безопасность в условиях потепления.
Управляемый пал в лесах исследовательской станции Blodgett Forest, к северо-востоку от Сакраменто, Калифорния.
Раймонд Чжун и Андри Тамбунан отправились в лес в Северной Калифорнии, чтобы посмотреть, как ученые намеренно поджигают и изучают пожары.
ДЖОРДЖТАУН, Калифорния: Волны огня пронеслись по лесу Сьерра-Невада, взбивая дым и оставляя за собой обугленные растения — и все это под бдительным присмотром сверхмощного дрона. Приборы по периметру уловили образцы обожженных частиц, извергающихся в воздух.
Управляемые палы – вековая практика, которая избавляет леса от небольших деревьев, кустов и других горючих материалов, которые могут способствовать возникновению лесных пожаров, получают новую жизнь в 21 веке.
В условиях, когда климат иссушает землю и возрастает опасность лесных пожаров, ученые начинают использовать передовые технологии и компьютерное моделирование, чтобы сделать контролируемые низкоинтенсивные пожары более безопасными, эффективными и менее разрушительными для близлежащих территорий.
«Огонь сделал нас цивилизованными, но мы до сих пор не до конца понимаем его», — сказал Тирта Банерджи из Калифорнийского университета в Ирвайне, наблюдая, как полыхает высокая куча сухих веток.
Какими бы полезными ни были предписанные палы для сохранения лесов, их трудно осуществить — это дорого, трудоемко, зависит от размера окна благоприятной погоды. Даже хорошо спланированные палы могут обернуться катастрофой. Пример этого управляемый пал проводимый Лесной службой США этой весной, который из-за порывов ветра превратился в крупнейший лесной пожар в Нью-Мексико за всю историю наблюдений.
Ученые считают, что мы можем добиться большего. Несколько групп недавно собрались на исследовательской станции Blodgett Forest к северо-востоку от Сакраменто, в районе, густо заросшем высокими соснами пондероза, пихтами Дугласа и ливанским кедром. Запланированный пожар в Блоджетте был ценной возможностью собрать данные в полевых условиях. Исследователи использовали вагоны оборудования, включая камеры GoPro, установленные на беспилотниках датчики для детального картографирования местности, звуковой анемометр для измерения ветра и целый ряд машин, которые собирали взвешенные в воздухе частицы.
По словам Роберта Йорка, лесного эколога из Калифорнийского университета в Беркли, исследователи уже давно применяют передовые методы для изучения поведения лесных пожаров. Намного меньше изучались вопросы, связанные с проведением управляемых палов, например не ясно следует ли перед палом разгребать большие кучи веток и сухостоя с помощью цепных пил и бульдозеров.
Упреждающее разреживание древостоя позволяет большему количеству воздуха проникать во время горения, создавая более горячее пламя и затрудняя контроль над пламенем. Но это также может помочь сжечь большое количество горючих материалов, тем самым на более долгий срок защищая древостой от возникновения верховых пожаров.
«Что касается предписанного огня, я думаю, что это действительно все, что нужно исследовать», — сказал доктор Банерджи.
Когда Прометей украл огонь у богов и отдал его людям, он, наверное, не представлял, насколько сложно будет орудовать им на планете, нагретой сжиганием ископаемого топлива.
Глобальное потепление привело к увеличению числа чрезвычайно жарких и сухих условий, которые могут превратить лесные пожары в смертельные катастрофы. Пожары, столь свирепые, как прошлогодний пожар Дикси, охвативший почти миллион акров Северной Калифорнии, всего полвека назад, когда Лесная служба и другие агентства разработали первые математические модели для прогнозирования распространения лесных пожаров, ученые просто не могли себе представить.
Они были «полностью застигнуты врасплох тем, как быстро все меняется», — сказал Джеймс Т. Рандерсон, ученый-геолог из Калифорнийского университета в Ирвине.
На этой неделе бригады по всей Калифорнии боролись с волной новых пожаров на фоне жары, которая побила температурные рекорды в Сакраменто и других городах.
Лесная служба признала, что ее методы не поспевают за потеплением планеты. Расследование агентством злополучного пожара этой весной в Нью-Мексико показало, что, хотя пожар был должным образом спланирован, возникший в результате пожар оказался более опасным и быстрым, чем предполагалось.
Чтобы научить землепользователей проводить управляемые палы в условиях все более изменчивых ландшафтов, Дж. Кевин Хирс, ученый-пожарник из Геологической службы США и исследовательской станции Tall Timbers в Таллахасси, штат Флорида, провел годы, работая с другими исследователями над имитатором огня, представляющим собой похожую на видеоигру обучающую систему, которая, по словам г-на Хиерса, станет «опытом типа Minecraft для горящих боссов» / Minecraft одна из самых популярных в мире компьютерных игор, суть которой я не знаю М.П./
По его словам, очень важно хорошо моделировать пожары, но не менее важно уметь превращать эти знания в простые в использовании инструменты для пожарных бригад. «Мы должны быть в состоянии представить в тренировочной среде, что может сделать огонь задолго до того, как мы зажжем спичку».
Первые два дня, проведенные в Блоджеттском лесу, ученые потратили на настройку оборудования и тщательное изучение ландшафта. Без этого, было бы невозможно собрать необходимые сведения после того как ландшафт был охвачен пламенем.
Доктор Банерджи и его команда аспирантов и исследователей с докторской степенью неоднократно облетали этот район на своем беспилотнике, картографируя его с помощью лидара, технологии для получения подробных трехмерных изображений; тепловизионной и мультиспектральной камер, которые сообщали им насколько сухим был напочвенный покров. Сравнивая изображения до, во время и после пожара, команда доктора Банерджи смогла точно определить, как огонь изменил лесную подстилку.
По вечерам команда доктора Банерджи сжигала небольшие кучи сухостоя и снимала на GoPro видеоролики о мерцающем пламени и поднимающихся в воздух тлеющих углях. Эти кадры помогут команде изучить, как перемещаются угли, что может показать, как пожары выходят из-под контроля.
На другом участке леса доктор Рандерсон и Одри Одвуор, аспирант из Ирвина складывали ветки и сосновые иголки в пакеты Ziploc, как будто собирая улики с места преступления. Они планировали сжечь материал позднее в своей лаборатории, чтобы проанализировать химический состав образующихся выбросов. Они также привезли в Блоджетт инструменты для сбора проб дыма. Когда-нибудь, по словам г-жи Одвуор, такие методы помогут оценить, насколько эффективно управляемый пал сжигал горючие материалы от которых было необходимо избавится. .
Доктор Йорк, который большую часть года работает в Blodgett, провел исследование на участке леса, который, по его словам, не горел уже три года. Проведенный ранее управляемый пал помог сохранить лес в здоровом естественном состоянии, хотя сам по себе потребовал планирования, координации и затрат, что делает его каким угодно, но только не естественными.
Утро пожара было солнечным и жарким. Исследователи надели огнеупорные рубашки и каски, а доктор Йорк, как руководитель проведения управляемого пала, повел группу на возвышенность. Он опустил свой факел, и тонкая струйка топлива вырвалась наружу и зажгла пламя на фитиле факела. Из мертвой коричневой земли вырвалась струйка огня. Пал начался.
Доктор Йорк и небольшая опытная команда шли перпендикулярно склону леса, используя фонарики, чтобы нарисовать линии пламени, которые горели вверх по склону. Пейзаж быстро преобразился. Высокие деревья отбрасывали прозрачные драматические тени на завесы беловато-серого дыма. Густой туман рассеивал солнечные лучи, заливая лес глубоким оранжевым сиянием. Треск горящих кустов смешивался с низким механическим воем дрона наверху.
Некоторое время пламя было кротким, почти изящным; растительность была слишком влажной, чтобы сильно гореть. Но когда день потеплел, пожары начали быстро чернеть на склонах холмов. Ученые осторожно осмотрели сцену, пока их машины собирали данные.
К вечеру доктор Йорк и его команда сожгли около 13 акров земли, они присел, чтобы передохнуть. Его лицо было скользким от пота и грязи. Вокруг него дымился лес.
Доктор Рандерсон на мгновение восхитился жестокой необузданной силой огня, который они изучали — естественным, но в то же время неестественным способом защиты земли. «Чем старше я становлюсь, — сказал он, — тем больше я понимаю, насколько наука похожа на искусство».
