• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Hur kontrollerade brännskador fungerar
    År 2002, Oregon brandman Jose Martinez släckte en hotspot från en kontrollerad brännskada för att skydda invånarna från en inkräktande löpeld. Justin Sullivan/Getty Images

    I södra New Jersey, det finns en 1,1 miljoner tunnland (445, 154 miljoner hektar) skyddad skog, den största sammanhängande skogsmarken i hyperstaden på 45 miljoner personer som kallas Eastern Seaboard. Denna skog kallas Pinelands (eller, alternativt, Pine Barrens).

    Här är ett mardrömsscenario:En torr dag på senvåren, en av de många skogsbränderna som uppstår där tar fart, överträffar brandmännens ansträngningar att begränsa det. Fyrtio mil i timmen (64 kilometer i timmen) vindar ut ur väst skickar glöd som seglar mil före branden, tänder träd när de rör ner. Elden brinner så länge vindarna blåser, dödar hundratals invånare och förbrukar egendom för miljarder dollar.

    Femhundratusen människor bor i Pinelands, fastnat bland träden i en skog som vissa har beskrivit som en eldsvåda som väntar på att hända, en brand som kan göra rekordböckerna till den värsta löpbranden i modern amerikansk historia. Scenariot som beskrivs ovan är inte osannolikt; det är förutsägelsen av många experter.

    Ett av de föreslagna sätten att förhindra en sådan katastrof är helt kontraintuitivt - bekämpa eld med eld. Vissa människor gör det redan. En markägare i Pinelands, till exempel, brinner ungefär 1, 000 tunnland (405 hektar) varje år i sitt försök att förhindra en potentiell apokalyps [källa:Dickman].

    Men hur kan tändning av små eldar förhindra större?

    Innehåll
    1. Burning's Backstory
    2. Varför behöver vi kontrollerade brännskador
    3. Känn bränningen
    4. Framtidens lågor

    Burning's Backstory

    Lynn Wolfe använder en droppfackla för att tända torra gräs för att bränna en del av Maines Rachel Carson Wildlife Refuge. Att bränna markskyddet i statens djurlivstillflykter görs på en femårig cykel och uppmuntrar tillväxt av växter som Beach Plum. John Ewing/Portland Press Herald via Getty Images

    Kontrollerad bränning, ibland kallad "föreskriven bränning" eller "undertryckande eld, "är en gammal praxis som används i alla delar av världen för att hantera mark. Människor har startat bränder i minst en miljon år, och sedan dess har vi använt den till god användning.

    I Nordamerika, till exempel, historiska källor, tillsammans med den arkeologiska uppteckningen, tycks visa att infödda människor i stor utsträckning använde eld för att driva ut vilt och för att rensa savanner och prärier. Européer som anlände till 1500 -talet tog med sina egna traditioner för kontrollerad bränning för att skapa åkrar för bete och odling.

    Invandrarnas ursprung informerade om de metoder de använde. Medan många av européerna som dök upp i nordöstra stammade från regioner där kontrollerad bränning var mindre vanlig, nybyggarna som befolkade stora delar av södern seglade från Skottland, Irland och landsbygdsdelar i västra England. Dessa nya invånare tenderade att ha stor erfarenhet av att använda eld som ett verktyg för att forma och hantera landskapet för att främja vallning och jakt. Deras tillvägagångssätt råkade sammanfalla med de metoder som de indianer som de förflyttade använde, vilket resulterar i en fortsatt användning av kontrollerad bränning i söder.

    Efter inbördeskriget, när rika norrlänningar köpte upp många av de gamla plantagerna för att användas som jaktkonserver, de tog med sig sina traditioner för brandbekämpning. Men att bekämpa bränder främjade tillväxten av en vedartad historia, vilket i sin tur ledde till nedgången i jägarnas favoritvilt:bobwhite vaktel.

    Förvirrad, plantageägarna började prata med regeringens djurlivsexperter. Dessa diskussioner ledde till en studie från 1920 -talet som leddes av en Herbert L. Stoddard. Problemet, Stoddard avslutade, var brandbekämpning. Stoddards publicerade resultat har sedan identifierats som ett viktigt bidrag till vår förståelse av den viktiga roll som eld spelar i naturen. Faktiskt, Stoddard blev en passionerad talesman för användningen av kontrollerad bränning, inte bara för att främja viltjakt, men för friska skogar [källa:Johnson och Hale].

    Men Stoddard hade många motståndare, och det skulle dröja decennier innan kontrollerad bränning skulle få vanligt erkännande som det viktiga verktyg det har blivit.

    Varför behöver vi kontrollerade brännskador

    Kapten Russell Mitchell med Yosemite Fire övervakar ett kontrollerat bakslag längs Highway 120 vid sydvästra kanten av Yosemite National Park. Branden 2013 var inställd på att hålla en löpeld från att utvecklas mot Big Oak Flat Entrance Station. Don Bartletti/Los Angeles Times via Getty Images

    Nu för tiden, skogsbrukare använder omfattande kontrollerade brännskador, delvis främja friskare skogar, men till stor del för att förhindra stora skogsbränder. Genom att tända eld på rätt platser under rätt väderförhållanden och med brandbekämpningsverktyg till hands, experter kan rensa ut det brännbara underliggande materialet som leder till bränder utan kontroll.

    Men även om kontrollerad bränning har de ovannämnda fördelarna, visst är det dåligt för miljön. Trots allt, bränning släpper ut partiklar i luften, särskilt växthusgaser som kol. Så kontrollerad bränning förorenar luften och bidrar till klimatförändringar, höger?

    Ja och nej. Nyligen genomförda datormodelleringsstudier har visat att klokt utplacerad kontrollerad bränning faktiskt fångar mer kol i träd än det släpper ut. Det är tack, till viss del, till att gammelträdande träd fångar mycket mer kol än yngre, mindre tillväxt. Att bränna de små grejerna hjälper de större grejerna att hålla längre och håller därför på mer växthusgas. Och, som tidigare nämnt, kontrollerad bränning hjälper till att förhindra skogsbränder, som är stora, dåliga utsläpp av kol [källa:Gearin].

    Och det finns andra orsaker till kontrollerad bränning, för. På 1960 -talet, experter i Yosemite National Park undrade över det faktum att det inte växte några babysekoiar i skuggan av de jätte äldste. Även om dessa titaner kan leva i tusentals år, de är inte odödliga. De måste reproducera. Men det var de inte. En forskare, en Dr. Richard Hartesveldt, misstänkte att brand kan ha något att göra med det. I årtionden, Parktjänsten hade flitigt undertryckt skogsbränder för att hjälpa till att bevara skogen enligt deras uppdrag. Hartesveldt experimenterade med småskaliga kontrollerade brännskador och upptäckte att hans aning var korrekt.

    Giant sequoias är mycket brandbeständiga. De kan enkelt överleva lågintensiva bränder, och det visar sig att de desperat behöver dessa bränder för att reproducera sig. Värmen öppnar upp sequoia -kottarna och släpper ut fröna. Genom att rensa bort underväxt, bränderna avslöjar bar jord där fröna kan gro, och de nya takluckorna gör att solljuset når plantorna. Parktjänsten tänder nu noggrant övervakade och kontrollerade brännskador. [källa:National Park Service].

    Eld förstör inte bara, det hjälper till att regenerera.

    Ring av eld

    Runt världen, varje region med träd har en säsong då löpeldar bryter ut. På grund av klimatförändringarna, de årstiderna blir längre överallt. Mellan 1979 och 2013, den globala brandsäsongen ökade med 18,7 procent. Det skapar en olycklig återkopplingsslinga. De 864 miljoner hektar (349,6 miljoner hektar) mark som skogsbränder bränner runt om i världen varje år kan släppa ut mer än hälften av den mängd kol som fossila bränslen lägger ut i atmosfären. De växande växthusgaserna fångar mer värme, som leder till högre temperaturer, färre regniga dagar, snabbare vindar och lägre luftfuktighet. De där, självklart, är just de förhållanden som tänder fler skogsbränder. Kostnaden för att hantera fenomenet märks redan. Under 2005, till exempel, Australien spenderade 9,4 miljarder dollar på att bekämpa skogsbränder. Det var mer än 1 procent av hela landets årliga ekonomiska produktion [källa:Erickson].

    Läs mer

    Känn bränningen

    Volontären Jonathan Hallinan övervakar en kontrollerad brännskada på Appleton Farms i Ipswich, Massachusetts. Jonathan Wiggs/The Boston Globe via Getty Images

    Så hur utför folk egentligen en kontrollerad bränning? Steg ett:De planerar. De planerar mycket. "Kontroll" -delen av en kontrollerad bränning är nyckeln. Trots allt, eld är en berömd kaotisk, destruktiv, ofta dödlig naturkraft. Låt det komma ifrån dig, och helvetet kan lossna. Som sagt, med korrekt planering och genomförande, en kontrollerad bränning ska gå bra.

    Det första steget i det första steget är att konsultera den lokala myndigheten som ansvarar för skogsbruket. De vet vilka regler som gäller, vilka tillstånd som är nödvändiga och vilken tid på året som är bäst för bränning i en viss region. Våren är ofta den optimala tiden för kontrollerad bränning på många ställen eftersom det tenderar att vara den blötaste säsongen.

    Nästa, den som utsätter sig för en brännskada måste ta reda på exakt var den kommer att äga rum och identifiera naturliga eldavbrott (som vägar eller vattendrag). De kommer då att plöja, klippa eller bulldoze ytterligare eldavbrott där det behövs för att täcka elden. En besättning måste samlas - ju större desto bättre. Det behövs människor för att starta bränder, att kontrollera dem och släcka dem.

    De som ansvarar för en kontrollerad bränning behöver lämplig utrustning. Droppfacklor är det valda verktyget för att belysa saker. Olika typer av vattensprutor, krattor, swatters, walkie-talkies och/eller mobiltelefoner är också viktiga att ha till hands. Besättningsmedlemmar måste ha mycket dricksvatten i närheten och måste avstå från att bära syntetmaterial, inklusive gummi, som kan smälta och fastna på huden när den tänds. Hårda hattar, ögonskydd och andningsskydd rekommenderas också.

    Arrangören av en kontrollerad brännskada måste hålla ett skarpt öga på vädret under dagarna fram till en brännskada. Vindhastighet, luftfuktighet och temperatur är alla viktiga faktorer när det gäller att säkerställa en säker brännskada. Minnesota Department of Natural Resources, till exempel, har rekommenderat att brännskador bör undvikas när vinden blåser mer än 20 kilometer i timmen, luftfuktigheten är under 25 procent och temperaturen är över 80 grader Fahrenheit (27 grader Celsius).

    När allt är i ordning på en bränndag, besättningen startar ofta en liten eld i ett hörn av platsen som är motvind för att se hur lågorna fungerar under de givna förhållandena. Om allt går bra, de kan sedan tända något som kallas a baktändning . Backfire -linjen är motvind mot en eldsvåda. Det betyder att den enda riktningen den kan sprida är mot vinden, så det kommer att röra sig långsamt och enkelt kontrolleras.

    Nästa kommer flankfire . Som namnet antyder, flankbränderna är sidlinjerna. De brinner in från sina eldbrytningar i rät vinkel mot vinden, så de brinner snabbare än branden. När backen och flankbränderna brinner, de förbrukar bränslet i sina vägar, lämnar en ständigt växande eldsvåda bakom sig.

    När den här eldstaden är tillräckligt stor, besättningen kan tända huvudeld . Huvudelden brinner med rådande vindriktning, vilket betyder att det brinner snabbt. Det kommer att avsluta den kontrollerade bränningen, men tack vare stora eldavbrott skapade med bakeld och flankbränder, det ska inte komma ur kontroll.

    Till sist, när bränningen är klar, det är dags att "torka upp" "vilket innebär att släcka eventuella kvarstående lågor eller glöd. Det kan innebära att man fäller alla träd som fortfarande brinner och i allmänhet dränker allt som fortfarande brinner eller röker med vatten.

    Framtidens lågor

    Brandmannen Elizabeth Ferolito håller koll på en kontrollerad bakeld i Irvine, Kalifornien, inställd på att skydda husägare när en löpeld breder. Ann Johansson/Getty Images

    Södra Kalifornien är alltid i nyheterna för förödande skogsbränder som tänder hela stadsdelar till marken, så säkert skulle staten kunna dra nytta av kontrollerad bränning, höger? Så tänkte brandcheferna länge. I sina ansträngningar att kontrollera de årliga eldsvådorna, de satte ofta eld på chaparralen, en tät, taggig, buskig härva av vegetation som täcker kanjonens sidor.

    All denna bränning gjorde absolut ingenting för att minska skogsbränder eller mildra den skada de orsakade. Nu börjar forskare förstå varför det är så. Kontrollerade brännskador hjälper till att minska förekomsten och påverkan av skogsbränder i vissa typer av skogar där, om de lämnas åt sig själva, skogen tänds vart 10:e till 15:e år.

    Men chaparral är inte den typen av vegetation. När experter studerade det geologiska rekordet, de insåg att på egen hand, chaparral går upp i lågor bara var 100:e år eller så. Och när det gör det, det regenererar mycket långsamt. Så genom att regelbundet bränna kaparalen, brandchefer hade oavsiktligt befriat landskapet från naturliga, brandresistenta arter och låt invasiva, mer brandfarlig vegetation tar plats [källa:Oskin]. I detta specifika fall, med andra ord, kontrollerad bränning var kontraproduktiv.

    Det finns ingen allmän regel för hur (och om) kontrollerad bränning är fördelaktig. Allt beror på regionen. Lokala arter och väder avgör vad som fungerar bäst och var. Ta, till exempel, datormodelleringen om kolfångst som nämnts tidigare. Dessa simuleringar utfördes i en tallskog i norra Arizona. Resultaten gäller inte nödvändigtvis någon annanstans.

    Faktiskt, en skogsexpert i Oregon tvivlar på att en nordöstra skog som hanteras med kontrollerad bränning skulle innehålla mer kol än en som inte var det. Även om det verkar som att kontrollerad bränning som utförs i sydöstra skogen hjälper atmosfären, detsamma kan inte nödvändigtvis sägas om andra skogar.

    Ändå, kontrollerade brännskador hjälper miljön på andra sätt. Genom att behålla öppna baldakiner, eld kan förbättra skogens struktur och variation, gör det mer motståndskraftigt mot klimatförändringar [källa:Gearin]. Paradoxalt, det verkar som om vi kanske kan använda det här fantastiska, destruktiv kraft för att mildra den skada vi har gjort på ekosystemet.

    Mycket mer information

    Författarens anmärkning:Hur kontrollerade brännskador fungerar

    Att tända eld i min vedspis varje vintermorgon är det närmaste jag kommer en kontrollerad bränning. Några veckor sedan, kontrollerna misslyckades när vi hade en skorstensbrand. Det är nervepirrande nog att se ett spisrör bli rött av värme, men när toppen av skorstenen skjuter ut lågor, det är dags att ringa 911. Lyckligtvis elden brann ut och allt var bra. Men 20 minuters halvkontrollerad bränning var mer än tillräckligt för att jag skulle lära mig respekten för eldens kraft.

    relaterade artiklar

    • Hur eld fungerar
    • Hur hållbart skogsbruk fungerar
    • Hur påverkar träd vädret?
    • Hur global uppvärmning fungerar
    • Hur skogsbränder fungerar

    Fler fantastiska länkar

    • Forest Stewardship Council
    • U.S. Forest Service
    • U.S. National Park Service

    Källor

    • Choi, Charles. "Människor använde eld för 1 miljon år sedan." Discovery News. 2 april 2012. (21 april, 2016) http://news.discovery.com/history/archaeology/human-ancestor-fire-120402.htm
    • Dickman, Kyle. "Kommer Amerikas värsta löpeld att hända i New Jersey?" Rullande sten. 20 april 2016. http://www.rollingstone.com/culture/features/will-americas-worst-wildfire-disaster-happen-in-new-jersey-20160420
    • Ellis, Erle C. et al. "Used Planet:A Global History." Förfaranden från National Academy of Sciences. Vol. 110, Nr 20. Sid 7978-7985. 29 april kl. 2013. (21 april, 2016) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3657770/
    • Environmental Protection Agency. "Skogsbränder och föreskriven bränning." (19 april, 2016) https://www3.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch13/final/c13s01.pdf
    • Erickson, David. "Studier finner att klimatförändringen ökar längden på skogsbränderna över hela världen." Missoulian. 18 juli kl. 2015. (26 april, 2016) http://missoulian.com/news/local/study-finds-climate-change-is-increasing-length-of-wildfire-seasons/article_f702047f-6627-5745-93ea-1ac29b095123.html
    • Gearin, Conor. "Kontrollerade bränder kan faktiskt rädda skogar och bekämpa klimatförändringar." Nova Next, PBS. 30 oktober, 2015. (19 april, 2016) http://www.pbs.org/wgbh/nova/next/earth/controlled-fires-could-actually-save-forests-and-fight-climate-change/
    • Johnson, A. Sydney och Philip E. Hale. "De historiska grunderna för föreskriven bränning för vilda djur:ett sydöstra perspektiv." USDA Forest Service. (18 april, 2016) http://originwww.nrs.fs.fed.us/pubs/gtr/gtr_ne288/gtr_ne288_011.pdf
    • Minnesota Department of Natural Resources. "Fördelarna med föreskriven bränning på privat mark." 1994. (18 april, 2016) http://files.dnr.state.mn.us/assistance/backyard/privatelandhabitat/benefits_prescrib_burning.pdf
    • Montiel, Cristina och Daniel Kraus (red.). "Bästa praxis för brandanvändning-föreskrivna brand- och undertryckande brandprogram i utvalda fallstudieregioner i Europa." European Forest Institute. 2010. (18 april, 2016) https://www.ucm.es/data/cont/docs/530-2013-10-15-efi_rr2449.pdf
    • National Park Service. "Giant Sequoias and Fire." (19 april, 2016) https://www.nps.gov/seki/learn/nature/fic_segi.htm
    • Oskin, Becky. "Bekämpa bränder:Du gör det fel." LiveScience. 14 januari 2013. (21 april, 2016) http://www.livescience.com/26257-fighting-chaparral-fires-myths-busted.html
    • Ryan, Kevin C. et al. "Föreskriven eld i nordamerikanska skogar och skogar:historia, Nuvarande övning, och utmaningar. "Gränser i ekologi och miljö. 2013. Vol. 11, Iss. 1. Sidorna e15-e24. (18 april, 2016) http://www.fs.fed.us/rm/pubs_other/rmrs_2013_ryan_k002.pdf
    • Snowdon, Wallis. "Alberta -familjen förstörd av Wildfire Shares Survival Story." CBC News. 20 april 2016. (18 april, 2016) http://www.cbc.ca/news/canada/edmonton/alberta-family-devastated-by-wildfire-shares-survival-story-1.3545506
    • Swain, Glenn. "Att bränna en skog för att rädda den." New York Times blogg. 26 september, 2012. (18 april, 2016) http://green.blogs.nytimes.com/2012/09/26/burning-a-forest-to-save-it/?_r=0
    • Williams, Gerald W. "Referenser om amerikansk indisk användning av eld i ekosystem." USDA Forest Service. 18 maj 2001. (18 april, 2016) http://www.wildlandfire.com/docs/biblio_indianfire.htm
    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com