Även om föreskrivna bränder är vanliga verktyg i vildmarksförvaltning, en kombination av rök och dimma, känd som superfog, har i vissa fall korsat större vägar, leder till flerbilar och dödsfall i sikt på mindre än 3 meter.

Ny forskning ledd av University of California, Riverside, och sponsras av USDI/USDA Joint Fire Sciences Program, har för första gången producerat superfog i ett laboratorium. Med en bättre förståelse för hur superdimma bildas, skogsbrukare kanske kan lägga till ytterligare kriterier vid planering av framtida föreskrivna brännskador.

Teamet identifierade också rökpartikelstorleksfördelningen och koncentrationen, omgivande flytande vatteninnehåll, omgivningstemperatur, omgivande relativ fuktighet, bränslefukthalt och vindhastighet som leder till superdimma. Författarna varnar, dock, att vetenskapen om att förutsäga när några av dessa villkor kommer att uppfyllas fortfarande är i sin linda.

Dimma bildas när vattenmolekyler kondenserar runt mikroskopiska fasta partiklar suspenderade i luften, ungefär som dagg som bildas runt ett grässtrå. Partiklar kommer från många källor, inklusive damm, fordonsutsläpp, och rök. För att vattnet ska kunna kondensera, den omgivande lufttemperaturen måste vara tillräckligt kall för att bli mättad med vattenånga som införs av processer som vind, avdunstning, eller växtandning. När nästan mättad luft blandas med rök och fukt som frigörs av pyrande organiska material, en tät, lågt liggande superdimma kan bildas.

Eftersom superdimma är ovanligt och svårt att studera naturligt, forskarna designade en laboratorieuppställning för att utforska förhållanden som skapar den. De brände vildmarksbränsle, som tallbarr, i en luftkonditionerad, specialtillverkad brandvindtunnel under varierande miljöförhållanden och bränslefukthalt.

Teamet fann att när vattenhalten är låg, partikelstorleken måste vara tillräckligt liten för att skapa droppar som inte är större än en mikron, tillräckligt liten för att passa 50 droppar i diametern av människohår, för att minska sikten till superdimma nivåer. Om dropparna blir mycket större än så, de absorberar inte så mycket ljus och kräver mer vatten. Droppkoncentrationen måste vara runt 100, 000 per kubikcentimeter, eller cirka 100, 000 droppar packade i en volym mindre än två M&Ms. Brinnande vegetation överstiger vanligtvis denna mängd.

Superfog kräver också omgivningstemperaturer mindre än 4 grader Celsius eller 39,2 grader Fahrenheit, luftfuktighet över 80 %, och hög bränslefukthalt. Hög bränslefuktighet släpper in mer vattenånga i röken och ger den tjockaste superdimma.

I kombination med modellering av andra atmosfäriska förhållanden som påverkar tillväxten och spridningen av dimma, Experimenten replikerade förhållanden som matchade superdimma som orsakade flerbilar i Florida 2008 och 2012.

Kombinationen av hög luftfuktighet och hög växtfuktighet som krävs för att göra superdimma förklarar varför det förekommer mest i södra stater som Florida och Louisiana snarare än Kalifornien. Dock, det är fortfarande inte möjligt att förutsäga när eller var det kommer att inträffa.

"Nu vet vi vad som är de rätta blandningarna av olika ingredienser som bildar superdimma, men vi vet fortfarande inte hur vi ska förutsäga när dessa ingredienser i rätt blandning kommer att bildas på grund av kombinationen av atmosfäriska, bränsle, och markförhållanden, " sa medförfattaren Marko Princevac, en professor i maskinteknik vid Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering vid UC Riverside som studerar förbränning och beteende vid skogsbränder. "Jag tror att det fortfarande är tidigt att hävda att superdimma kan förutsägas med någon säkerhet."

Pappret, "Laboratorie- och numerisk modellering av bildandet av superdimma från vildmarksbränder, " publiceras i juninumret 2019 av Brandsäkerhetstidning . Andra författare inkluderar första författaren Christian Bartolome, som utförde en del av forskningen för sin doktorsavhandling vid UC Riverside; U.S. Forest Service-forskaren David R. Weise; Shankar Mahalingam, en professor i maskinteknik och dekan för ingenjörsteknik vid University of Alabama i Huntsville; UC Riverside doktorander Masoud Ghasemian och Henry Vu; och UC Riverside maskinteknikprofessorer Akula Venkatram och Guillermo Aguilar.