森林大火
时间：2020-12-15 07:53:11 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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2010年发生的俄罗斯森林大火引起人们的广泛关注：森林大火是怎样发生的?森林大火会对全球气候和环境产生什么样的影响?应该如何探察、预防、扑灭森林大火……
2010年入夏以后，俄罗斯大部分地区迎来历史上少有的高温干旱天气。到7月下旬，在持续高温天气推动下，俄罗斯发生千年不遇的最大规模森林大火，大火迅速蔓延至全国多个州，火点多达数百个，首都莫斯科上空连日被森林大火的烟雾笼罩，市民死亡率较往年同期上升数倍，大火还一度威胁到一个核研究基地的安全。直到明中下旬，火势才得到控制，但已造成俄罗斯至少数十人(有报道说实际上超过千人)直接死于森林大火，数千座建筑被烧毁，数十万家庭断电，1000万公顷耕地、1／4的庄稼被大火摧毁，总经济损失至少达4亿美元。这场森林大火不仅重创了俄罗斯经济，大火产生的烟尘还蔓延到欧洲和亚洲其他地区上空，几乎可以肯定会对全球气候造成影响。俄罗斯森林大火引起全球媒体的广泛持续关注：森林大火是怎样发生的?森林大火会对全球气候和环境产生什么样的影响?应该如何探察、预防、扑灭森林大火……
本文力图通过介绍有关森林大火的方方面面知识，帮助读者解答相关疑问。需要特别说明的是，本文中所指“森林大火”实际上相当于所有野火的总体概念，指发生在草地、林地、灌木地、泥炭沼泽等地带的，燃料为可燃植被，规模巨大且火情失控的大火。
为什么会发生森林大火
森林大火是一种破坏性很强的突发自然灾害。与其他火灾相比，森林大火规模巨大，蔓延速度很快，可能出人意料地改变方向，可以翻越道路、河流等防火屏障，对生命和财产造成极大的损害，甚至可能对生态环境造成负面影响。不过，对于荒野地区来说，森林大火也可能产生各种有益的作用，比如一些种类的植物在其生长繁殖方面依赖于森林大火的影响。
森林大火的发生与被称之为“火三角”的三个必备元素有关。这些元素是：火源与可燃物(植被)接触；可燃物处于热量充足的条件下；周围空气中有充足的氧。当这些元素都具备时，森林大火就可能发生。如果植被或周围环境的湿度较高时，通常会阻止森林大火发生，或减缓火势蔓延，这是因为森林大火需要很高的温度来蒸发植被内部的水分，并将植被加热到燃烧温度。茂密的森林的密度大，温度较低，湿度较大，因而不容易发生森林大火。而密度低的草、叶则容易被点燃，这是因为它们包含的水分比密度高的树枝、树干等要少一些。植物一方面通过蒸发丢失水分，一方面又从土壤和空气中吸收水分，由此达到平衡。一旦这种平衡被打破，植物就可能因干枯而变得易燃。因此，大旱之后常常会出现森林大火。
那么，森林大火是怎样被点燃的呢?天然原因主要有雷电、火山爆发、开山崩石和自燃。全球有成千上万的燃烧的地下煤田(也称煤田大火)，它们都有可能点燃附近的可燃材料。然而，许多森林大火都归因于人为原因，包括纵火、乱丢烟头、设备火花和输电线电弧等。比如，在一些轮垦(迁移农业)社会，人们采用刀耕火种来为未来耕种准备土地；人类砍伐森林开垦土地，助长了易燃植物的霸主地位；被废弃的伐木道路最终为植被所覆盖，充当了森林大火的传播走廊。越南南部每年发生的草地大火被部分归因于杀虫剂、炸药、机械化开荒，以及越战期间的燃烧行动对森林地带造成的毁灭性影响。
全球不同地区的森林大火的发生原因各有差异。在美国、加拿大和中国西北地区，雷电是引起森林大火的主要祸根；在墨西哥、中美洲、南美洲、非洲、东南亚、斐济和新西兰，森林大火主要是由畜牧业、农业等人类活动引起的；在欧洲，人类的粗心是导致森林大火的主要原因；在澳大利亚，森林大火的引发原因既包括雷电，也包括像机械火花和乱丢烟头这样的人为原因。
超级森林大火是怎样发生的
森林大火蔓延速度最快、火势最强的部分叫火头。在这里，未被点燃的材料与活跃的火焰相遇，或未燃烧的材料与燃烧的材料之间发生闷燃转移。随着火头的靠近，大火以热对流、热辐射和热传导形式加热周围的空气和植被。当温度达到100℃时，植被因水分蒸发而变干；到230℃，植被在热解(高温分解)作用下释放易燃气体；到380℃，植物开始闷燃；当温度达到590℃时，植物被点燃。甚至在火头到达之前，来自火头的热量就可能将周围空气的温度加热，使易燃植被预热、变干，导致植被更快点燃，使火势蔓延速度加快。发生在高温条件下的长时间的表面型森林大火可能引发“跳火”——林冠变干，燃烧从树冠开始。
当燃烧经过密集的、未经阻隔的燃料时，就会迅速向前传播，传播速度在森林中可达每小时10千米，在草地上则可高达每小时22千米。森林大火还可能以与火头正切的方向前进，形成火翼，甚至在条件具备时以与火头相反的方向燃烧，形成火尾。如果向上的对流气柱将炽热的燃烧灰烬带到道路、河流及其他具有防火墙作用的障碍的上方，这时森林大火就会跳过这些障碍，蔓延到更多的地方。
森林大火还可能通过烟囱效应影响周围的气流：特大规模的森林大火产生强力上升气流，并从周围地区吸收低温空气。当气流在垂直方向上出现很大的温度差和湿度差时，就会促成火积云、强风和火龙卷。火龙卷的力量可比肩龙卷风，速度超过每小时80千米。火势传播迅速、林冠多处着火或出现跳火、出现火龙卷和强对流气柱，这些都预示着可能出现棘手的极端情况——超级森林大火。
谁助长了森林大火
热浪、干旱、厄尔尼诺和高压脊(天气图上的等压线或等高线不闭合，呈V字型或倒V字型的高气压区域)等都可能大大增加森林大火出现的风险。多年强降雨之后随之而来的温暖时期，可能会促发大范围的、持续时间很长的森林大火。自20世纪80年代中期以来，美国西部的森林大火呈现火势加剧和大火持续时间更长的趋势，这被认为与更早期的气候转暖有直接关系(当然，除非伴有雷电及强风等其他因素，单纯的干旱条件一般不会导致森林大火)。
火情在白天往往比夜晚更严重。植物的闷燃速度在白天比晚上快很多，这是因为白天湿度较低、温度较高而风速更快。白天阳光温暖地面产生上山气流，夜间大地降温产生下山气流，因此森林大火往往会沿气流方向向山上或山下传播。
森林大火经常发生在具有足够湿度促进植被生长、但又经历长时间干燥气候条件的地方，包括澳大利亚和东南亚的植被覆盖区、非洲南部大草原、南非西开普高山硬叶灌木带、美国和加拿大的森林地带以及地中海盆地等。在强风、干旱和夏季高温期，发生森林大火的可能性更大。科学家认为，全球变暖或许增加了全球许多地方出现干旱的频率和强度，从而增加了森林大火发生的频率和强度。
森林大火会重创生态吗
尽管一些生态系统依赖于自然发生的森林大火调节生长，但森林大火仍然使许多
生态系统遭受严重打击。比如，在依赖天然火调节植物生长的美国加州南部丛林和美洲西南部低海拔沙漠地区，频发的森林大火扰乱了当地植物原有的生长自然周期，同时又促进了耐火植被及非本地草类的生长。一些高度易燃的外来物种在大火过后迅速繁衍，更增加了未来大火发生的风险。这样一来，在森林大火发生频率增加与进一步毁灭当地原生态之间就形成了一个恶性的正回馈。
客观上，森林大火还限制了自然界物种之间的竞争：桉树包含易燃油脂，能加剧火情，但桉树的硬叶既耐热又耐旱，这就决定了桉树能在森林大火过后称雄于那些不那么耐热的物种；一些树种树皮厚实、没有下层树枝、外部结构中含水量高，与其他树种相比，更具抵御高温的特性；一些植物的种子耐火，在大火过后能很快发芽，一些植物的保留枝在大火过后会很快冒出，这些都能帮助它们传宗接代。举例来说，印度尼西亚木麻黄林、马来西亚松树林以及该国沙巴州的草地，都被认为是森林大火的产物；美国加利福尼亚红杉依赖周期性的大火来为自己减少竞争，大火使它们从球果中释放种子，还为它们清理土壤及林冠，从而促进了新的生长。一般来说，过于频繁的森林大火对草本植物有利，不那么频繁的森林大火则对巴哈马干松林之类的植物有利。
亚马孙雨林是地球生物多样性的“宝库”。但研究发现，目前在亚马孙雨林，干旱、伐木、放牧和刀耕火种的农业都正在促进易燃灌木的生长，这将对雨林的生物多样性产生破坏性影响，同时也为更多森林大火的出现创造了条件。发生在亚马孙雨林的森耕大火不仅会危及到物种多样性，而目还会制造大量的温室气体——二氧化碳。有专家称，森林大火、干旱加之人类活动的影响，到2080年，超过一半的亚马孙雨林将被毁灭。
森林大火如何影响气候
森林大火还会对气候产生影响。地球气候主要取决于对流层(对流层指从地球表面延伸到大约10千米高度的大气层)。在发生森林大火的地区，火积云一由严重雷暴造成的垂直上升的气流柱会被加强，森林大火产生的烟雾、灰尘及其他材料由此被推到高空，最高位置可达同温层(大气最上层)的下层。科学界以往认为，同温层中的大部分粒子都来源于火山爆发，但后来在同温层的下层探测到了来自森林大火的烟雾及其他产物。事实上，火积云最高可到达森林大火发生区域上空6100米处。随着同温层中大火的副产品数量越来越多，臭氧浓度也会越来越高，直至超出安全水平。人造卫星观测结果表明，森林大火产生的烟尘柱有可能直到1600米高空仍保持完整。
森林大火不仅影响天气和气候，还会造成大气污染。森林大火的释放物中所含有的尘埃微粒，可能导致人的心血管和呼吸道疾病。1997年发生在印度尼西亚的森林大火，据估计总共向大气层中释放了8.1亿～25.7亿吨二氧化碳，相当于每年全球燃烧化石燃料产生的二氧化碳总量的13％～40％。大气模型显示，如此多的尘埃微粒积聚在大气中，会使大气在冬季吸收的太阳辐射增加最多达15％。假如实际情况真是这样，那么森林大火就是全球变暖的一大诱因，而全球变暖反过来又会促进森林大火的发生，这样就会形成一个可怕的恶性循环。
如何预防森林大火
预防森林大火，是指预先采取措施降低森林大火发生风险、降低森林大火强度及传播速度。有效的防范措施能减少未来失控大火的影响。一些国家的预防森林大火政策允许天然发生的森林大火燃烧，目的是维持森林的生态功能，但前提是不能让大火蔓延到“高价值”区域。制定预防森林大火政策必须考虑森林大火中的人为因素，关键是查明起火原因，这样才能确定是不是自然失火。
如何预防森林大火?森林大火是由地形、燃料和天气等一系列自然因素及人为原因引起的，而地形及天气等因素显然不是人为所能改变的。因此，除了尽量消除人为因素之外，预防森林大火就只能靠改变燃料来减少未来森林大火的风险。纵观全球，所采用的预防森林大火的措施不外乎有“利用森林大火”和“控制性燃烧”两种。“利用森林大火”是指让自然发生的森林大火在受到监测的情况下燃烧，“控制性燃烧”是指在不危险的天气条件下主动点燃林火，后者被认为是目前预防森林大火的最有效、同时也颇富争议性的办法。“控制性燃烧”的措施包括：周期性地烧毁一些植被以维持生物多样性；经常性烧毁地面燃料以限制燃料累积，消除林冠火风险；对森林进行策略性砍伐，以全部或部分消除植物燃料；使用设备碎化树木和植被，以去除“阶梯层燃料”(地面到林冠层以下较低高度的燃料)。
预防森林大火的措施还包括，在易发生森林大火地区，采用阻燃材料修建建筑物，在建筑物与可燃植物之间拉开安全的距离。当然，最好的措施是：不要在森林大火易发区及其附近发展人居社区和高价值产业。
如何探察森林大火
对森林大火进行迅速而有效的探察，对于扑灭森林大火至关重要。早期的探察主要集中于报告火情、划分火险等级等。在美国，在20世纪早期，主要运用瞭望塔观察森林抛情，并通过电话、信鸽和日光反射信号器等传递、报告火情；从20世纪50年代开始，主要通过地面和空中摄影探察森林火情；到20世纪60年代，卫星红外扫描技术开始被用于探察森林大火。目前，世界各国采用公众报警热线、火情瞭望塔、地面和空中巡逻等手段来对森林火情作出早期预警。不过，人工观察森林大火的准确性受到观测者疲惫、一天当中的时段、一年当中的时段以及地理位置等因素的影响。作为对人工观测森林大火的缺陷的弥补，森林大火电子观测系统近年来大受欢迎。这类系统把各种设备、人造卫星以及全球定位系统等获得的观测信息结合起来，形成森林火情立体信息并实时传送到森林火险控制中心。
在被厚密植被覆盖、有大量人员存在或者靠近高火险林区的地方，火险探测体系还可以包括无线传感网，以探测温度、湿度和烟雾。这种体系可以由电池或太阳能驱动，也可以由树木充电——利用植物材料中的微弱电力充电。在大面积、中度风险的地区，可以通过扫描塔上安装的相机和传感器探察烟雾、红外信息和林火产生的二氧化碳等信息，以监测森林火情。此外，夜视、亮度探测、色彩改变探测等也可能加入到感应器阵列中。
人造卫星和空中监测提供了更宽阔的视野，因而能监测更大范围的火险区域。这些更复杂的系统采用全球卫星定位或机载红外及高像素可见光相机来识别和锁定森林大火。人造卫星上配置的感应器能测量由森林大火发出的红外辐射，辨明温度超过39℃的“热点”地区。不过，人造卫星对森林大火的探察存在迄今仍无法克服的误差，其中包括观测时间窗很小和云层覆盖及干扰等因素。
如何扑灭森林大火
尽管每年全球新发生的森林大火(大约有10000起)中超过99％的被扑灭，但森林大火仍然造成了巨大的损害，经济损失高达数十亿美元，仅美国和加拿大每年被森林大火烧毁的面积就达54500平方千米。那么，如何扑灭森林大火呢?扑灭森林大火主要依赖于发生森林大火的国家所能得到的技术。比如在较发达国家，扑灭森林大火的方法包括用碘化银进行人工降雪，用飞机和直升机向森林大火地区投放阻燃剂和水，而在泰国等一些发展中国家，扑灭森林大火的技术仅限于扔沙子或用棕榈叶、柄打火。
一个严重的问题是，在扑灭森林大火的过程中可能会造成人员伤亡。森林大火有可能突然转向，越过防火墙；森林大火产生的高热和烟雾可使灭火人员发生昏眩，对大火的方向失去判断。这些都使得扑灭森林大火变得非常危险。1949年，美国蒙大拿州曼恩峡谷发生的森林大火致使13名空降森林灭火员在失去通讯联系后遇难。2009年2月，澳大利亚的维多利亚地区发生的灌木大火至少造成173人死亡，超过2629个家庭的房屋及其他3500座建筑物被大火吞噬。
