外国的消防队为啥要用火来“熄灭”山火?不会火上浇油,越烧越大吗?

作者: 阿娴

来源: 把科学带回家

发布日期: 2024-05-07 06:01:44

外国的消防队使用火来“熄灭”山火的方法,实际上是通过人工放火形成隔离带,利用两股相向而行的火焰在相遇时因缺乏可燃物和氧气而自然熄灭。这种方法需要精确控制火势和风向,现代技术如无人机和自燃球“龙蛋”的应用,使得这种灭火方式更加安全和高效。

去年,美国夏威夷的第二大岛毛伊岛(Maui)发生了严重的森林大火,最终导致近100人死亡。加拿大官方的数据显示,加拿大在2023年发生了6300多起森林火灾,打破了历史纪录……于是,我们经常可以在新闻里面看到,为了扑灭大火,人们会派遣几架直升机或者无人机在空中盘旋作业。有时,它们会向正在燃烧的林区喷射一股股燃烧的汽油,或者投掷可以自燃的“龙蛋”。这是在做什么?

为什么要向正在燃烧的地方,加入更多的火?这不会助长火势吗?

如何以火攻火我们都知道,物质燃烧需要满足的三个条件:可燃物(树木)、助燃物(氧气)和温度达到燃点。只要破坏其中的一项就能达到灭火的效果。如果火灾面积太大或者扑救难度很大的话,在它火势的前方人为设置一条隔离带,像《西游记》里孙悟空给唐僧画的圈一样,把隔离带附近的杂草和树木提前砍伐或者燃烧殆尽。

这样当火蔓延过来的时候,裸露的地皮缺乏充分的可燃物,无物可烧,火势便无法继续蔓延。这个圈的宽度还会因为燃烧物质的种类有所不同,草地火灾一般为1米~3米,森林火灾则会更宽,大约十几米。

第二步就是拿着火焰喷射器向着火的地方喷。大火发生时,一般火势会顺着风向蔓延,但由于燃烧中心的温度高、热空气密度较小,热空气上升。

对于靠近地面的空间来说就形成了低气压区,周围新鲜空气会不断补入,就会形成一股迎着火焰、往燃烧中心方向的气流。这股气流可以为火焰补充助燃物——空气中的氧。而“以火灭火”就是利用这两股相向而行的火焰。在山火蔓延的前方人工放火后,“人工火”会受山火气流的影响,被“吸”向山火。同时“人工火”的前端也会形成朝向自己的“风”,吸收“人工火”燃烧需要的助燃物氧气。

当它们相遇时,由于两股火的附近已经没有可以燃烧的物质,同时中间地带的氧气已使用殆尽,火就会逐渐熄灭。

无人机帮大忙!听起来简单,但是这种方法十分考验消防人员的经验。比如要保证人工火按照预定方向蔓延,就需要依托环境因素,精准控制人工火的前进方向。一些科学家们会设计火灾发生的模型,根据“正在发生山火的森林中含有什么样的可燃物,地形以及风向”来计算出的距离,设置隔离带。

传统的以火攻火通常是靠装配了火焰喷射器的消防员来进行,更先进一点的会采用直升机在空中作业。但是这种方式也存在着许多问题,美国内政部无人机分部主管布拉德·科克里兹(Brad Koeckeritz)说:“这样的飞行风险很大。因为直升机的速度非常低,与地面的距离也很近,一旦出现什么意外,飞行员很难安全着陆。”事实上,在过去十年里,有41名荒地消防队员死于飞机或直升机坠毁。

科克里兹表示空中消防既危险又昂贵,如果使用无人机,可以用低成本的方式点火并确保消防人员的安全。

于是,美国林务局试验了一款由Throwflame公司生产的产品,名叫龙蛋,这是一个装满高锰酸钾的自燃塑料球。这种类似乒乓球的球体在投放前,会注入乙二醇引发化学反应,大约30秒后它就会燃烧起来——这段时间足以让它们穿透茂密的树林,落地燃烧。

龙蛋非常小巧、投放方式灵活机动,燃烧强度也更轻微,因此更适合部署在人口稠密或森林复杂的地区。而直升机的火力凶猛,难以控制,也更容易引燃意外火灾,所以只在较为空旷的地带使用。不仅如此,无人机还可以在天黑后以及充满危险烟雾的条件下飞行。科克里兹说,龙蛋被编程为仅在指定的地理区域内掉落,如果它们失去无线电信号或者GPS,它们将被返回到设定的发射点,而不是飘向居民生活区。

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