山火事のしくみ

ほんの数秒で、火花や太陽の熱だけでインフェルノが始まります。山火事はすぐに広がり、厚く乾燥した植生とその経路にある他のほとんどすべてのものを消費します。かつては森だったものが、未開発の燃料の仮想粉末樽になります。一見瞬間的な爆発で、山火事は数千エーカーの周囲の土地を追い越し、近隣の多くの人々の家や生活を脅かしています。

米国では毎年平均500万エーカーが火傷し、数百万ドルの損害を引き起こしています。火災が発生すると、時速14.29マイル（23 kph）の速度で延焼し、経路上のすべてのものを消費します。火がブラシや木に広がると、それはそれ自身の生命を帯びる可能性があります-残り火を何マイルも離れて投げることによって小さな火を生み出すことさえ、それ自身を生き続ける方法を見つけます。この記事では、山火事がどのように生まれ、生き、そして死ぬかを探ります。

暑い夏の日、干ばつの状況がピークに達すると、線路に衝突する電車の車輪からの火花のような小さなものが、荒れ狂う山火事に火をつける可能性があります。時々、火は自然に発生し、太陽からの熱や落雷によって発火します。しかし、山火事の大部分は人間の不注意の結果です。

山火事の一般的な原因は次のとおりです。

すべてが炎上する温度を持っています。この温度は、材料の引火点と呼ばれます。ウッドの引火点は華氏572度（摂氏300度）です。木材がこの温度に加熱されると、炭化水素ガスが放出され、空気中の酸素と混合して燃焼し、火災を引き起こします。

点火と燃焼が発生するために必要な3つのコンポーネントがあります。火事には、燃焼する燃料、酸素を供給する空気、および燃料を発火温度まで上げるための熱源が必要です。熱、酸素、燃料が火の三角形を形成します。消防士は、炎を消そうとしているときに火の三角形についてよく話します。三角形の柱のいずれかを取り除くことができれば、彼らは火を制御し、最終的に消火することができるという考えです。

燃焼が発生して火が燃え始めた後、火がどのように広がるかを決定するいくつかの要因があります。これらの3つの要因には、燃料、天候、地形が含まれます。これらの要因に応じて、火はすぐに燃え上がるか、数千エーカーを焦がす猛烈な炎に変わる可能性があります。

コンテンツ

1. 燃料負荷
2. 山火事における天気の役割
3. 山に火をつける
4. 炎との戦い

山火事は、周囲の燃料の種類と量に基づいて広がります。燃料には、樹木、下層植生、乾いた芝生の畑から家まで、あらゆるものが含まれます。火を取り巻く可燃性物質の量は、燃料負荷と呼ばれます。燃料負荷は、単位面積あたりの利用可能な燃料の量、通常は1エーカーあたりのトンで測定されます。

燃料の負荷が小さいと、火が燃え、ゆっくりと広がり、強度が低くなります。燃料が多いと、火が激しく燃え、延焼が早くなります。周囲の材料の加熱が速ければ速いほど、それらの材料はより速く発火する可能性があります。燃料の乾燥も火災の挙動に影響を与える可能性があります。燃料が非常に乾燥していると、消費がはるかに速くなり、封じ込めがはるかに困難な火災が発生します。

火災への影響を決定する基本的な燃料特性は次のとおりです。

乾いた草、松葉、乾いた葉、小枝、その他の枯れたブラシなど、派手な燃料とも呼ばれる小さな燃料材料は、大きな丸太や切り株よりも速く燃えます（これが丸太ではなくキンドリングで火を起こす理由です）。化学物質のレベルでは、異なる燃料材料は他の燃料材料よりも発火に時間がかかります。しかし、ほとんどの燃料が同じ種類の材料でできている山火事では、着火時間の主な変数は、燃料の総表面積とその体積の比率です。小枝の表面積はその体積よりもそれほど大きくないので、それはすぐに発火します。それに比べて、木の表面積はその体積よりもはるかに小さいので、発火する前に加熱するのにより多くの時間が必要です。

火災が進行すると、そのすぐ先の物質が乾燥します。潜在的な燃料に近づく熱と煙により、燃料の水分が蒸発します。これにより、最終的に火が到達したときに燃料が発火しやすくなります。少し間隔を空けた燃料は、薄く詰められた燃料により多くの酸素が利用できるため、密に詰められた燃料よりも早く乾きます。より密に詰められた燃料はまた、より多くの水分を保持し、それが火の熱を吸収します。

天候は、山火事の誕生、成長、死に大きな役割を果たします。干ばつは山火事にとって非常に好ましい条件につながり、風は山火事の進行を助けます-天候は火をより速く動かし、より多くの土地を飲み込むように駆り立てることができます。それはまた、火と戦う仕事をさらに困難にする可能性があります。山火事に影響を与える可能性のある3つの気象成分があります。

前述のように、熱は火の三角形の3つの柱の1つであるため、温度は山火事の火花に影響を与えます。地面にある棒、木、下層植生は太陽からの放射熱を受け取り、それが潜在的な燃料を加熱して乾燥させます。気温が高いほど、燃料の発火と燃焼が速くなり、山火事が広がる速度が速くなります。このため、山火事は気温が最も高い午後に猛威を振るう傾向があります。

風はおそらく山火事の行動に最大の影響を及ぼします。それはまた、最も予測不可能な要因です。風は火に追加の酸素を供給し、潜在的な燃料をさらに乾燥させ、より速い速度で火を土地全体に押し出します。

米国大気研究センターの上級科学者であるテリー・クラーク博士は、風がどのように小規模に動くかを示すコンピューターモデルを開発しました。1991年以来、彼はそのモデルを変換して、火と大気の間の燃料と熱の交換などの山火事の特性を含めています。

「私たちは、火と大気が相互作用する、いわゆる結合された火の大気のダイナミクスに注目します」とクラークは言いました。 「私たちは、これまで行ってきたモデリングを通じて、火災が環境とどのように相互作用するかを調べ、延焼と火災行動の特徴のいくつかを取得してきました。」

クラークの研究によると、風は火の発生に影響を与えるだけでなく、火自体が風のパターンを発生させる可能性があります。火が独自の気象パターンを作成するとき、彼らは火がどのように広がるかにフィードバックすることができます。大規模で激しい山火事は、火の渦と呼ばれる風を発生させる可能性があります。竜巻のような火の渦は、火の熱によって生成された渦から生じます。これらの渦が水平から垂直に傾くと、火の渦が発生します。火の渦は、かなりの距離にわたって燃える丸太や燃える破片を投げつけることが知られています。

「渦度を傾けることができる別の方法があります。それは、火の渦に割り込むことなくタイトルを付けることができ、基本的にヘアピン渦または前方バーストと呼ばれるものに前方にバーストすることができます」とクラークは言いました。 「これらは王冠の火[木のてっぺんの火]で非常に一般的であるため、丘の側面をなめる火が見られます。」フォワードバーストは幅20メートル（66フィート）で、時速100マイル（161キロ）の速度で100メートル（328フィート）を発射することができます。これらのバーストは焦げた領域を離れ、延焼につながります。

風が強く吹くほど、火は早く広がります。火は、周囲の風よりも10倍も速い独自の風を生成します。それは残り火を空中に投げて、追加の火を作り出すことさえできます、スポッティングと呼ばれる出来事。風も火の方向を変えることができる、と突風が作成し、木に火を上げることができるクラウン火を。

風は火を広げるのを助けることができますが、湿気は火に逆らって働きます。湿気は、湿気や降水の形で、火を遅くし、その強度を低下させる可能性があります。潜在的な燃料は、水分が火の熱を吸収するため、水分が多いと発火しにくい場合があります。ときに湿度が低く、空気中の水蒸気の量が少ないがあることを意味し、山火事が開始する可能性が高くなります。湿度が高いほど、燃料が乾燥して発火する可能性が低くなります。

湿気は山火事が発火する可能性を下げる可能性があるため、降水は防火に直接影響します。空気が湿気で飽和すると、雨の形で湿気を放出します。雨やその他の沈殿物は燃料中の水分量を増加させ、潜在的な山火事の発生を抑制します。

山火事の行動に対する3番目の大きな影響は、土地の配置、つまり地形です。燃料や天候とは異なり、地形はほとんど変化していませんが、山火事の進行を助長または妨害する可能性があります。山火事に関連する地形で最も重要な要素は傾斜です。

人間とは異なり、火は通常、下り坂よりも上り坂の方がはるかに速く移動します。傾斜が急であるほど、火は速く進みます。火災は、通常は上り坂を流れる周囲の風の方向に進みます。さらに、煙と熱がその方向に上昇しているため、火は丘のさらに上で燃料を予熱することができます。逆に、火が丘の頂上に達すると、それは上り坂だけでなく下り坂の燃料も予熱することができないので、降りるのに苦労しなければなりません。

クラーク博士は、上り坂をゆっくりと進む火事は規則の例外であると言いますが、それは起こります。風は、坂を上ろうとしている火に対抗することができます。

「それは風がどちらの方向に吹いているかによる」と彼は言った。「たとえば、オーストラリアで、風が山側を吹き、前線が通り抜けるまで丘から火を吹き飛ばしていたケーススタディがあります。その後、上り坂になりました。」

火が燃えるときに引き起こす損傷に加えて、それらはまた、火が燃え尽きた後数ヶ月間その影響が感じられないかもしれない悲惨な問題を残す可能性があります。火事が丘や山のすべての植生を破壊すると、土壌中の有機物が弱まり、水が土壌に浸透するのを防ぐこともできます。これに起因する問題の1つは、土石流につながる可能性のある非常に危険な侵食です。

この例は、コロラド州グレンウッドスプリングス近くのストームキングマウンテンの急な斜面で約2,000エーカーの森林と下層植生を燃やした1994年7月の山火事の後に発生しました。米国地質調査所によると、火災の2か月後、大雨により土石流が発生し、州間高速道路70号線の3マイルの範囲に大量の泥、岩、その他の土石流が流れ込みました。これらの土石流は30台の車を飲み込み、2台をコロラド川に流し込みました。

私たちはしばしば山火事を破壊的であると見なしますが、多くの山火事は実際には有益です。一部の山火事は森林の下層植生を燃やします。これにより、ブラシが長期間蓄積された場合に発生する可能性のある大きな火災を防ぐことができます。山火事はまた、病気の蔓延を減らし、燃やされた植物から地面に栄養分を放出し、新しい成長を促進することによって、植物の成長に利益をもたらすことができます。

オーブンの中にいて、煙が肺を満たしている重い服を着ていると想像してみてください。荒れ狂う山火事と戦うことがどのようなものかを理解し始めることができます。毎年、何千人もの消防士が容赦ない炎と戦うために命を危険にさらしています。エリートの地上消防士は、次の2つのカテゴリに分類されます。

防火帯を建設し、水と難燃剤で火を消火することに加えて、地上要員は逆火を使用することもできます。バックファイアは、燃えている山火事に向かって進む地上クルーによって開始された火災です。逆火を設定する目的は、進行中の山火事の経路で潜在的な燃料を燃やすことです。

ホットショット、スモークジャンパー、その他のサポートクルーが地上で戦闘を行う一方で、空中から多くのサポートが提供されます。空中消火器は、数千ガロンの水と遅延剤を火に落とすためによく使用されます。飛行機やヘリコプターから落とされることがよくある赤いものは、火を遅くして冷やすのに役立つリン酸肥料を含む化学抑制剤です。

ヘリコプターは、上から火を攻撃する方法としても使用されます。数百ガロンの水を保持できるバケツを運ぶこれらの航空機は、火の上を飛んで水爆弾を落とします。ヘリコプターは、消防士を火に出し入れするのにも役立ちます。

山火事は、燃料、酸素、熱があれば燃える強力な自然の力です。消防士の仕事は、火の三角形の3つすべてではないにしても、1つの側面を削除して、さらなる損傷を防ぐことです。

山火事および関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

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