Новые данные исследования раскрывают механизмы распространения лесных пожаров

Исследование, проведенное учеными из Лесной службы Министерства сельского хозяйства США (USDA Forest Service), Университета Мэриленда и Университета Кентукки, выявило новые данные о том, как на самом деле распространяются лесные пожары. Эти результаты могут оказать значительное влияние на безопасность пожарных и смягчение рисков, связанных с горючими материалами.

Опубликованное в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследование «Роль динамики плавучего пламени в распространении лесных пожаров» конкретно раскрывает, как динамика пламени, производящая и переносящая конвективное тепло, эффективно управляет распространением пожара. Ранее было неясно, как организованы процессы передачи тепла излучением и конвекцией, которые происходят при пожарах. Предыдущие исследования в основном фокусировались на лучистом тепле, и мало что было известно о соответствующих ролях конвекции и излучения. Часто предполагалось, что лучистое тепло является определяющим фактором. Однако ученые обнаружили, что чистые скорости теплопередачи излучением недостаточны, поскольку мелкие частицы топлива, из которых состоит растительность, эффективно охлаждаются конвекцией до контакта с пламенем.

Исследование показывает, что если само излучение недостаточно для объяснения распространения огня, то объяснение должно дать конвекция. Команда под руководством Марка Финни из Скалистогорной исследовательской станции Лесной службы USDA начала изучать динамику пламени. Используя специализированные камеры сгорания и аэродинамические трубы в Лаборатории наук о пожарах в Миссуле и Университете Мэриленда, ученые смогли воспроизвести и измерить динамику пламени. Этот процесс корректно масштабируется до условий крупных лесных пожаров. Эксперименты, включая полевые испытания и управляемые палы в Кэмп Свифт, Техас, привели к открытию ранее нераспознанного поведения пламени. Было обнаружено, что вихревое движение пламени и неустойчивости, вызванные плавучестью газов пламени, заставляют пожары распространяться, направляя пламя вниз в слой топлива и выстреливая вперед, в свежее топливо.

«Это исследование открывает дверь в малоизвестный мир динамики пламени и приближает нас к пониманию сложностей лучистого и конвекционного тепла и их влияния на распространение лесных пожаров», — сказал Марк Финни.

Информация, полученная в ходе этого исследования, значима и может:

• Повысить безопасность пожарных за счет улучшения обучения распознаванию и прогнозированию поведения пожара.
• Упростить физические принципы распространения пожара, что может привести к разработке улучшенных прогностических моделей.
• Улучшить возможности по смягчению рисков, связанных с горючими материалами, за счет точного моделирования и описания их вклада в развитие пожаров.