野火並不以其克製而聞名。 它們會跳過河流，噴出旋轉的火焰，一夜之間體積會擴大一倍。
採取卡爾火？ 加州最具破壞性的之一？ 七月中旬，當一個漏氣的輪胎的輪緣碰到路面時，引發了火花。 隨著火勢越來越大，它越過了薩克拉門托河並引發了一股火焰旋風，導致雷丁附近的一名消防員被困並喪生。 到8月30日被完全遏制時，火勢已燒毀930平方公里，摧毀1000多座建築物，並造成7人死亡。
“一旦這些火災蔓延得足夠快、足夠強烈，你就無法阻止它們，” 西雅圖美國林務局的燃燒工程師拉迪·梅爾 (Ruddy Mell) 說。
管理野火的聯邦和州機構使用數學方程式？ 火模型？ 預測火勢將如何蔓延，並決定如何投入消防資源或是否需要疏散。 但模型無法總是預測火災何時會突然轉向新方向或呈指數級增長。
現在，科學家們正在利用越來越詳細的衛星數據來開發更細緻的火災模型，並更好地了解火災如何創造自己的天氣並煽動自己的火焰。 這些更精細的模型需要數小時或數天的時間才能在電腦上運行，因此它們不太可能取代更快速和骯髒的現場模型來做出緊急響應。 但它們可以幫助科學家弄清楚是什麼導致了野火的行為？ 並了解如何更好地保護社區免受火災。
燃燒起來;動起來
卡爾大火於 7 月 26 日引發了一場火龍捲風。 分析表明，這種獨特現像是在快風席捲附近山脈的斜坡 (1)、觸底並像波浪一樣破碎 (2) 時開始的。 這在山腳下產生了湍急的漩渦空氣 (3)。 同時，被火加熱的空氣密度降低並上升 (4)。 當火焰與湍流空氣相遇 (5) 時，火焰和熱空氣開始旋轉並一起上升，形成旋轉的火焰柱 (6)。
創紀錄的燒傷
根據博伊西國家跨機構消防中心的數據，2018 年山火在美國造成的損失至少將與2017 年一樣嚴重，2017 年野火燒毀的面積幾乎比1983 年開始持續數據收集以來的任何一年都要大。 截至9月5日，全國火災面積已近3萬平方公里，比麻薩諸塞州還大。 在過去的幾年裡，這些山火造成了特別嚴重的影響厚厚的顆粒物污染面紗美國西部上空（序號：2018 年 8 月 18 日，第 14 頁。 9），目前有近 100 處大火正在燃燒。
雖然雷擊自然引發的野火是許多生態系統的健康組成部分，但人類無意中使此類火災變得更加嚴重。 多年來抑制自然火災的森林管理政策使得火災變得更加兇猛，因為地面上有如此多的燃料。 加，84% 的野火是人為引發的研究人員在《報告》中報告說，無意或有意美國國家科學院院刊2017 年 3 月。
氣候變遷可能會加劇這個問題。 美國西部的大部分地區可能會預計未來 30 年被燒毀的土地面積將會增加，根據 2017 年 12 月的一項研究公共科學圖書館一號分析了溫度、積雪和野火數據。 未來，厄爾尼諾等周期性氣候波動將產生對熱浪和野火的影響更大，使此類自然災害更加嚴重，研究人員在 8 月提出地球物理研究通訊。
然而，透過數學方程式捕捉火災行為幾乎與阻止燃燒一樣困難。 野火受到一連串複雜變因的影響。 什麼樣的植物覆蓋地面？ 地形是平坦還是丘陵？ 風吹得多快？ 溫度是多少？
消防管理者會考慮這些變量，但他們的預測模型是針對快速反應至關重要的緊急情況而設計的。 粗略的場方程式無法捕捉到更精細的細節？ 例如，火與大氣相互作用的方式，產生自己的風，可以將火焰吹向意想不到的方向並吐出餘燼。
火災天氣
當然，收集有關火災與大氣相互作用方式的數據會帶來一些後勤挑戰。 “在高強度野火旁邊安裝儀器幾乎是不可能的，” 密西根州蘭辛的林務局氣象學家沃倫·海爾曼說。
這就是科羅拉多州博爾德國家大氣研究中心的大氣科學家 Janice Coen 和她的同事開發的新預測工具的用武之地。運動反饋影響火災的行為，“歸結為複雜的數學和流體動力學，” 科恩說。 “如果你把這些事情做好了，很多這種極其複雜的行為就會展開。” 這類方程式已經用於天氣預報，但科恩的團隊正在透過一個名為耦合大氣-荒地火災環境模型（CAWFE）的模型將它們應用於野火。
Coen 的團隊最近回顧性地將 CAWFE 應用於 2014 年的 King Fire，該火災在加州內華達山脈燃燒了近 400 平方公里。 火勢蔓延速度相當緩慢，但隨後在短短 11 小時內就以令人費解的猛烈程度向峽谷蔓延了 25 公里？ 附近的氣象站當時記錄到風勢平靜。 新聞報導指責乾旱導致土地乾燥且容易燃燒，但科恩不相信事情有那麼簡單。
她的分析表明，乾旱並不是火災突然嚴重的主要原因。
相反，她的團隊在 5 月報告稱，「王火」在峽谷中的快速蔓延是由火災本身產生的大氣運動推動的。生態應用。 大氣壓力的差異會產生風嗎？ 空氣從壓力較高的區域流向壓力較低的區域。 當大火使峽谷中的空氣變暖時，它降低了氣壓，使空氣膨脹和上升，產生的風遠比附近官方測量的強。
像科恩這樣的模型可以重現其他令人驚訝的火災事件，例如“firenado”。 7 月 26 日，卡爾野火引發了這場漩渦 據加州消防局估計，該漩渦產生的風速超過每小時 200 公里，溫度高達 1500 攝氏度。 當被野火加熱的上升空氣與湍流的環境空氣碰撞時，就會形成這種燃燒的旋風。
這些詳細的火災模型為如何管理未來的火災提供了線索：例如，在分析國王火災時，科恩的團隊發現灌木叢的數量（以及它的干燥程度）僅在傾斜的地面上影響火災的蔓延速度。 這表明，鑑於資源有限，當更多關注丘陵地形而不是平原時，清理灌木叢的工作可能對減緩火勢蔓延最有用。
記得餘燼
雖然科恩的模型著眼於內部野火天氣，但正在開發的其他模型捕捉了當野火襲擊城市地區並威脅建築物時會發生什麼。
林務局燃燒科學家梅爾表示，與建築物內或開闊土地上的火災相比，人們對這片荒地與城市交界處的火災的表現知之甚少。 研究起來也更加複雜，因為可用的燃料種類比偏遠森林中的野火還要多。 此外，襲擊社區的野火通常會點燃多棟建築物，從而產生骨牌效應，而這在標準房屋火災中並不是問題。
2017 年10 月塔布斯大火重創加州葡萄酒之鄉後，梅爾參觀了加州聖羅莎郊外一個燒焦的社區。該社區。 破壞完全來自火炬？ 大塊燃燒的植被或碎片？ 被強風席捲而來。 火把可以堆積並點燃建築物，然後建築物可以產生自己的火把。 到了那個時候，就很難停下來了，？ 梅爾說。
建築物的佈置、建築物的材料以及周圍植被的類型都會影響社區對野火的脆弱性，但具體如何影響仍不清楚。 為了弄清楚這些相互作用，梅爾和科恩一樣，結合了火的物理學原理。 但重點是更精細的解析度？ 研究火災以公尺為單位燃燒的方式，而不是它們影響數千公尺範圍內空氣流動的方式。
他正在設計一組方程，可以估計火把如何將熱量傳遞到表面或燃料源在特定溫度條件下如何分解。
此類模型的更大目標是：對餘燼危害進行更嚴格的評估，以便盡可能安全地設計和管理易發生火災的社區。
這些荒地與城市介面模型依賴於測試餘燼如何飛行和燃燒的實驗室實驗數據。 馬裡蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究所的工程師Sam Manzello 表示，火焰彈與其他彈體不同，因為它們在飛行時會燃燒。 。 被燒毀的植被所產生的火把的表現與燃燒的建築物所產生的火把的行為不同。
曼澤羅的一些工作涉及收集火災後的餘燼並研究它們的特性？ 它們有多大、由什麼製成、有多重。 他的團隊還建造了幾條「龍」？ ？ 以木片為食的裝置會噴出陣陣餘燼。 科學家可以控制龍腹中點燃的木片的大小，以及它們從龍嘴飛出的速度，以找出建築計畫的設計或材料中的漏洞。
例如，加州流行的瓦屋頂似乎是防火的，因為陶瓷不會燃燒。 但是“我們發現，當我們將瓦片屋頂暴露在火藥淋浴中時，[火藥]會滲透到瓦片和屋頂下的光線下，” 曼澤羅說。 餘燼落在屋頂上並燃燒，直到小到足以穿過瓦片之間的裂縫。 他說，現在，荒地與城市界面的安全標準已經更新：瓦屋頂下面應該有阻燃材料或堵塞它們之間縫隙的材料。
