science >> Wetenschap >  >> Geologie

Hoe bosbranden werken

Branden zoals deze zijn vaker wel dan niet het gevolg van onzorgvuldig menselijk handelen. Bekijk deze natuurbrandvideo's. Foto met dank aan Bureau of Land Management

In slechts enkele seconden, een vonk of zelfs alleen de hitte van de zon veroorzaakt een inferno. Het bosbrand verspreidt zich snel, de dikke consumeren, uitgedroogde vegetatie en bijna al het andere op zijn pad. Wat ooit een bos was, wordt een virtueel kruitvat met ongebruikte brandstof. In een schijnbaar ogenblikkelijke uitbarsting, de bosbrand overspoelt duizenden hectaren omliggend land, waardoor de huizen en levens van velen in de omgeving worden bedreigd.

In de Verenigde Staten brandt elk jaar gemiddeld 5 miljoen hectare, miljoenen dollars aan schade veroorzaken. Zodra een brand begint, het kan zich verspreiden met een snelheid van maximaal 14,29 mijl per uur (23 km / u), alles op zijn pad consumeren. Terwijl een vuur zich verspreidt over struikgewas en bomen, het kan een eigen leven gaan leiden -- manieren vinden om zichzelf in leven te houden, zelfs kleinere branden spawnen door sintels mijlenver weg te gooien. In dit artikel, we zullen naar bosbranden kijken, onderzoeken hoe ze worden geboren, leven en sterven.

In 2000, dit wildvuur brandde net ten noorden van Sula, Montana. Foto met dank aan Bureau of Land Management/John McColgan

Op een warme zomerdag, wanneer de droogte het hoogst is, iets zo klein als een vonk van het wiel van een treinwagon die het spoor raakt, kan een razende bosbrand doen ontbranden. Soms, branden komen van nature voor, ontstoken door hitte van de zon of blikseminslag. Echter, de meeste bosbranden zijn het gevolg van menselijke onvoorzichtigheid.

Veelvoorkomende oorzaken van bosbranden zijn:

  • Brandstichting
  • Kampvuren
  • Aangestoken sigaretten weggooien
  • Onjuist brandend puin
  • Spelen met lucifers of vuurwerk
  • Voorgeschreven branden

Alles heeft een temperatuur waarbij het in brand vliegt. Deze temperatuur wordt een materiaaltemperatuur genoemd vlampunt . Het vlampunt van Wood is 572 graden Fahrenheit (300 C). Wanneer hout tot deze temperatuur wordt verwarmd, er komen koolwaterstofgassen vrij die zich vermengen met zuurstof in de lucht, verbranden en vuur maken.

Er zijn drie componenten nodig voor ontsteking en verbranding. Een brand vereist: brandstof branden, lucht om te leveren zuurstof , en een warmte bron om de brandstof op ontstekingstemperatuur te brengen. Warmte, zuurstof en brandstof vormen de vuur driehoek . Brandweerlieden praten vaak over de branddriehoek als ze een brand proberen te blussen. Het idee is dat als ze een van de pijlers van de driehoek kunnen wegnemen, zij kunnen het vuur beheersen en uiteindelijk blussen.

Nadat de verbranding heeft plaatsgevonden en een vuur begint te branden, er zijn verschillende factoren die bepalen hoe de brand zich verspreidt. Deze drie factoren omvatten: brandstof , het weer en topografie . Afhankelijk van deze factoren, een vuur kan snel sudderen of veranderen in een razende vuurzee die duizenden hectaren verschroeit.

Inhoud
  1. Brandstofladingen
  2. De rol van het weer bij bosbranden
  3. Vuur op de berg
  4. Vechten tegen de Blaze

Brandstofladingen

Brandstof is een belangrijke factor bij het bepalen van de intensiteit van een brand. Foto met dank aan Bureau of Land Management

Bosbranden verspreiden zich op basis van het type en de hoeveelheid brandstof die het omringt. Brandstof kan alles omvatten, van bomen, kreupelhout en droge grasvelden naar huizen. De hoeveelheid brandbaar materiaal die een brand omringt, wordt de brandstoflading . Brandstofbelasting wordt gemeten door de hoeveelheid beschikbare brandstof per oppervlakte-eenheid, meestal ton per hectare.

Een kleine brandstoflading zal een vuur doen branden en zich langzaam verspreiden, met een lage intensiteit. Als er veel brandstof is, het vuur zal intenser branden, waardoor het zich sneller verspreidt. Hoe sneller het het materiaal eromheen opwarmt, hoe sneller die materialen kunnen ontbranden. De droogte van de brandstof kan ook het gedrag van de brand beïnvloeden. Als de brandstof erg droog is, het wordt veel sneller geconsumeerd en creëert een vuur dat veel moeilijker te bedwingen is.

Dit zijn de basiskenmerken van de brandstof die bepalen hoe het een brand beïnvloedt:

  • Grootte en vorm
  • Regeling
  • Vochtgehalte

kleine brandstof materialen, ook wel genoemd flitsende brandstoffen , zoals droog gras, dennennaalden, droge bladeren, takjes en andere dode borstel, branden sneller dan grote stammen of stronken (daarom begin je een vuur met aanmaakhout in plaats van met houtblokken). Op chemisch vlak is verschillende brandstofmaterialen hebben meer tijd nodig om te ontbranden dan andere. Maar bij een bosbrand waar de meeste brandstof van hetzelfde soort materiaal is gemaakt, de belangrijkste variabele in ontstekingstijd is de verhouding van het totale oppervlak van de brandstof tot het volume. Omdat het oppervlak van een takje niet veel groter is dan het volume, het ontbrandt snel. Ter vergelijking, het oppervlak van een boom is veel kleiner dan het volume, dus het heeft meer tijd nodig om op te warmen voordat het ontbrandt.

Naarmate de brand vordert, het droogt het materiaal net erachter uit - hitte en rook die potentiële brandstof naderen, zorgen ervoor dat het vocht van de brandstof verdampt. Dit maakt het gemakkelijker om de brandstof te ontsteken wanneer het vuur het uiteindelijk bereikt. Brandstoffen die wat uit elkaar staan ​​drogen ook sneller uit dan brandstoffen die dicht op elkaar staan, omdat er meer zuurstof beschikbaar is voor de uitgedunde brandstof. Dichter opeengepakte brandstoffen houden ook meer vocht vast, die de warmte van het vuur absorbeert.

De rol van het weer bij bosbranden

Bosbranden kunnen winden produceren die 10 keer sterker zijn dan de wind eromheen. Foto met dank aan Bureau of Land Management

Het weer speelt een grote rol bij de bevalling, groei en dood van een natuurbrand. Droogte leidt tot extreem gunstige omstandigheden voor natuurbranden, en winden helpen de voortgang van een wildvuur - het weer kan het vuur aansporen om sneller te bewegen en meer land te verzwelgen. Het kan ook de taak van het bestrijden van de brand nog moeilijker maken. Er zijn drie weersingrediënten die natuurbranden kunnen beïnvloeden:

  • Temperatuur
  • Wind
  • Vochtigheid

Zoals eerder gezegd, temperatuur beïnvloedt het ontstaan ​​van bosbranden, want warmte is een van de drie pijlers van de vuurdriehoek. de stokken, bomen en kreupelhout op de grond ontvangen stralingswarmte van de zon, die potentiële brandstoffen verwarmt en droogt. Warmere temperaturen zorgen ervoor dat brandstoffen sneller ontbranden en verbranden, toe te voegen aan de snelheid waarmee een natuurbrand zich verspreidt. Om deze reden, bosbranden hebben de neiging om 's middags te woeden, wanneer de temperaturen het hoogst zijn.

Wind heeft waarschijnlijk de grootste invloed op het gedrag van een natuurbrand. Het is ook de meest onvoorspelbare factor. Winden voorzien het vuur van extra zuurstof, potentiële brandstof verder drogen en het vuur in een sneller tempo over het land duwen.

Dr. Terry Clark, senior wetenschapper bij het National Center for Atmospheric Research, heeft een computermodel ontwikkeld dat op kleine schaal laat zien hoe wind beweegt. Sinds 1991, hij heeft dat model geconverteerd om natuurbrandkenmerken op te nemen, zoals brandstof en warmte-uitwisseling tussen branden en de atmosfeer.

"We kijken naar wat heet gekoppelde vuuratmosfeerdynamiek , waar het vuur en de atmosfeer met elkaar in wisselwerking staan, Clark zei. "We hebben gekeken naar de interactie van branden met de omgeving en hebben enkele kenmerken gekregen van branduitbreiding en brandgedrag, door de modellering die we hebben gedaan."

Uit onderzoek van Clark is gebleken dat niet alleen wind invloed heeft op de ontwikkeling van een brand, maar die branden zelf kunnen windpatronen ontwikkelen. Wanneer het vuur zijn eigen weerpatronen creëert, ze kunnen terugkoppelen naar hoe het vuur zich verspreidt. Groot, gewelddadige bosbranden kunnen winden genereren, genaamd vuur wervelt . Vuur wervelt, die als tornado's zijn, resultaat van de wervelingen die door de hitte van het vuur worden gecreëerd. Wanneer deze wervels van horizontaal naar verticaal worden gekanteld, je krijgt vuurwervelingen. Van vuurwervelingen is bekend dat ze brandende houtblokken en brandend puin over aanzienlijke afstanden slingeren.

"Er is een andere manier waarop je de vorticiteit kunt kantelen. Dat wil zeggen dat het een titel kan krijgen zonder in vuurwervelingen te breken, en in feite naar voren worden gebarsten in zogenaamde haarspeldwervelingen of voorwaartse uitbarstingen, Clark zei. "Deze komen vrij vaak voor bij kroonbranden [branden op de top van bomen], en dus zie je vuren op de hellingen likken." Voorwaartse uitbarstingen kunnen 20 meter (66 voet) breed zijn en 100 meter (328 voet) schieten met een snelheid van 100 mph (161 km/u). Deze uitbarstingen laten een verschroeid gebied achter en leiden branduitbreiding te krijgen.

Hoe sterker de wind waait, hoe sneller het vuur zich verspreidt. Het vuur genereert zelf winden die maar liefst 10 keer sneller zijn dan de omgevingswind. Het kan zelfs sintels in de lucht gooien en extra branden veroorzaken, een gebeurtenis genaamd spotten . Wind kan ook de richting van het vuur veranderen, en windstoten kunnen het vuur in de bomen doen stijgen, een maken kroon vuur .

Terwijl de wind het vuur kan helpen verspreiden, vocht werkt tegen het vuur. Vochtigheid, in de vorm van vocht en neerslag, kan het vuur vertragen en de intensiteit ervan verminderen. Potentiële brandstoffen kunnen moeilijk ontbranden als ze een hoog vochtgehalte hebben, omdat het vocht de warmte van het vuur opneemt. Wanneer de vochtigheid is laag, wat betekent dat er een lage hoeveelheid waterdamp in de lucht is, bosbranden hebben meer kans om te beginnen. Hoe hoger de luchtvochtigheid, hoe kleiner de kans dat de brandstof opdroogt en ontbrandt.

Omdat vocht de kans op het ontsteken van een natuurbrand kan verkleinen, neerslag heeft een directe invloed op de brandpreventie. Wanneer de lucht verzadigd raakt met vocht, het geeft het vocht af in de vorm van regen. Regen en andere neerslag verhogen de hoeveelheid vocht in brandstoffen, waardoor eventuele bosbranden niet kunnen uitbreken.

Vuur op de berg

Vaak, branden verplaatsen zich sneller op hellingen. Eenmaal op de top van een heuvel, branden hebben de neiging om uit te branden. Foto met dank aan Bureau of Land Management

De derde grote invloed op het gedrag van natuurbranden is de ligging van het land, of topografie. Hoewel het vrijwel onveranderd blijft, in tegenstelling tot brandstof en weer, topografie kan de voortgang van natuurbranden helpen of belemmeren. De belangrijkste factor in de topografie met betrekking tot natuurbranden is: helling .

In tegenstelling tot mensen, branden gaan meestal veel sneller bergopwaarts dan bergafwaarts. Hoe steiler de helling, hoe sneller het vuur zich verplaatst. Branden reizen in de richting van de omringende wind, die meestal bergopwaarts stroomt. Aanvullend, het vuur kan de brandstof verderop op de heuvel voorverwarmen omdat de rook en hitte in die richting opstijgen. Omgekeerd, zodra het vuur de top van een heuvel heeft bereikt, hij moet moeite hebben om weer naar beneden te komen, omdat hij niet in staat is om zowel de brandstof voor de afdaling als de berg voor te verwarmen.

Dr. Clark zegt dat branden die langzamer bergop gaan een uitzondering op de regel zijn, maar het gebeurt wel. Winden kunnen werken tegen een vuur dat probeert een helling op te gaan.

"Het hangt ervan af van welke kant de wind waait, "zei hij. "Bijvoorbeeld, Ik heb een case study in Australië waar de wind langs de berghelling waaide, het vuur van de heuvel wegblazen tot er een front doorheen kwam. Daarna ging het bergopwaarts."

Naast de schade die branden veroorzaken als ze branden, ze kunnen ook rampzalige problemen achterlaten, waarvan de effecten pas maanden na het uitbranden van het vuur voelbaar zijn. Wanneer branden alle vegetatie op een heuvel of berg vernietigen, het kan ook het organische materiaal in de bodem verzwakken en voorkomen dat water de bodem binnendringt. Een probleem dat hieruit voortvloeit, is extreem gevaarlijke erosie die kan leiden tot puinstromen.

Een voorbeeld hiervan vond plaats na een bosbrand in juli 1994 waarbij ongeveer 2, 000 hectare bos en kreupelhout op de steile hellingen van Storm King Mountain, in de buurt van Glenwood Springs, Colorado. Twee maanden na de brand, zware regenval veroorzaakte puinstromen die tonnen modder goten, rots en ander puin op een stuk van 3 mijl van de Interstate 70, volgens de United States Geological Survey. Deze puinstromen verzwolgen 30 auto's en veegden twee de Colorado-rivier in.

Hoewel we bosbranden vaak als destructief beschouwen, veel bosbranden zijn eigenlijk gunstig. Sommige bosbranden verbranden het kreupelhout van een bos, die een grotere brand kan voorkomen die zou kunnen ontstaan ​​als de borstel zich lange tijd zou ophopen. Bosbranden kunnen ook de plantengroei ten goede komen door de verspreiding van ziekten te verminderen, het vrijgeven van voedingsstoffen van verbrande planten in de grond en het stimuleren van nieuwe groei.

Vechten tegen de Blaze

Brandweerlieden bouwen brandgangen zoals deze om potentiële brandstof van het pad van een natuurbrand te verwijderen. Foto met dank aan Bureau of Land Management

Stel je voor dat je in een oven zit, zware kleding dragen met rook die je longen vult, en je kunt pas beginnen te begrijpen hoe het is om een ​​razende bosbrand te bestrijden. Elk jaar, duizenden brandweerlieden zetten hun leven op het spel om genadeloze branden te bestrijden. De elite, op de grond gestationeerde brandweerlieden passen in twee categorieën:

  • Hot Shots - Werken in teams van 20 personen, de belangrijkste taak van deze goed opgeleide brandweerlieden is om een ​​brandgang rond het vuur te bouwen om te voorkomen dat het zich verspreidt. EEN brandgang is een stuk land dat ontdaan is van elke mogelijke brandstof voor het vuur. Hotshots zijn in dienst van de U.S. Forest Service.
  • Rookjumpers - Deze brandweerlieden zijn de parachutisten die uit vliegtuigen springen om bij kleine branden in afgelegen gebieden te komen. Het is hun taak om kleine branden te blussen voordat ze zich in grotere kunnen verspreiden. Smokejumpers gebruiken dezelfde brandbestrijdingstechnieken als de Hotshots als ze eenmaal op de grond zijn geland. Er zijn maar een paar honderd smokejumpers in de hele Verenigde Staten, allemaal in dienst van het Bureau of Land Management (BLM) of de US Forest Service.

Naast het bouwen van brandgangen en het blussen van het vuur met water en brandvertragers, grondpersoneel kan ook gebruik maken van werkt averechts . Backfires zijn vuren die door het grondpersoneel zijn aangestoken en oprukken naar de brandende bosbrand. Het doel van het instellen van een averechts vuur is om eventuele brandstof op het pad van de voortschrijdende natuurbrand te verbranden.

Een luchttanker laat water en brandvertragers op een bosbrand vallen. Foto met dank aan Bureau of Land Management

Terwijl de Hotshots, Smokejumpers en andere ondersteunende bemanningen vechten de strijd op de grond, ze krijgen veel steun vanuit de lucht. Luchttankers worden vaak gebruikt om duizenden liters water en vertrager op branden te laten vallen. Het rode spul dat je vaak uit vliegtuigen en helikopters ziet vallen, is een chemische vertrager die fosfaatkunstmest bevat, wat helpt om het vuur te vertragen en af ​​te koelen.

Helikopters worden ook gebruikt als een methode om het vuur van bovenaf aan te vallen. Met emmers die honderden liters water kunnen bevatten, deze vliegtuigen vliegen over het vuur en laten waterbommen vallen. Helikopters zijn ook waardevol voor het vervoer van brandweerlieden van en naar de brand.

Bosbranden zijn krachtige natuurkrachten die kunnen branden zolang ze brandstof hebben, zuurstof en warmte. Het is de taak van de brandweerlieden om een, zo niet alle drie, zijden van de branddriehoek om verdere schade te voorkomen.

Voor meer informatie over bosbranden en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Hoe Smokejumpers werken
  • Top 5 manieren waarop bosbranden beginnen
  • Wat als er een natuurbrand in de buurt van mijn huis komt?
  • Hoe vuur werkt
  • Hoe brandweerwagens werken
  • Hoe brandblussers werken
  • Hoe brandweertraining werkt
  • Hoe rookmelders werken
  • Hoe de zon werkt
  • Hoe bliksem werkt
  • Hoe vulkanen werken
  • Hoe tornado's werken
  • Hoe orkanen werken
  • Hoe aardbevingen werken
  • Hoe overstromingen werken
  • Hoe werken multi-class droge chemische brandblussers?
  • Waarom komt er rook uit een brand?

Meer geweldige links

  • CBC News In-depth:bosbranden
  • National Interagency Fire Center
  • University Corporation voor Atmosferisch Onderzoek
  • Bureau voor Landbeheer
  • U.S. Forest Service

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoeveel calorieën verbrand ik als ik lach?
  2. Hoe vergelijk ik Frankenstein & Cloning?
  3. Een dierlijk celmodel maken met recyclebaar materiaal
  4. Celmodellen voor wetenschapsprojecten
  5. Plant: definitie, evolutie, taxonomie
  6. Saharastof:het goede,
  7. Projectideeën om het menselijke spijsverteringsstelsel te laten zien op de middelbare school voor studenten
  8. Wat zou er gebeuren als een cel geen Golgi-lichamen had?
  9. Kikker en menselijke bloedcellen vergelijken en identificeren

Wetenschap