2010年發(fā)生的俄羅斯森林大火引起人們的廣泛關(guān)注：森林大火是怎樣發(fā)生的?森林大火會對全球氣候和環(huán)境產(chǎn)生什么樣的影響?應(yīng)該如何探察、預(yù)防、撲滅森林大火……

2010年入夏以后，俄羅斯大部分地區(qū)迎來歷史上少有的高溫干旱天氣。到7月下旬，在持續(xù)高溫天氣推動下，俄羅斯發(fā)生千年不遇的最大規(guī)模森林大火，大火迅速蔓延至全國多個州，火點多達(dá)數(shù)百個，首都莫斯科上空連日被森林大火的煙霧籠罩，市民死亡率較往年同期上升數(shù)倍，大火還一度威脅到一個核研究基地的安全。直到明中下旬，火勢才得到控制，但已造成俄羅斯至少數(shù)十人(有報道說實際上超過千人)直接死于森林大火，數(shù)千座建筑被燒毀，數(shù)十萬家庭斷電，1000萬公頃耕地、1／4的莊稼被大火摧毀，總經(jīng)濟(jì)損失至少達(dá)4億美元。這場森林大火不僅重創(chuàng)了俄羅斯經(jīng)濟(jì)，大火產(chǎn)生的煙塵還蔓延到歐洲和亞洲其他地區(qū)上空，幾乎可以肯定會對全球氣候造成影響。俄羅斯森林大火引起全球媒體的廣泛持續(xù)關(guān)注：森林大火是怎樣發(fā)生的?森林大火會對全球氣候和環(huán)境產(chǎn)生什么樣的影響?應(yīng)該如何探察、預(yù)防、撲滅森林大火……

本文力圖通過介紹有關(guān)森林大火的方方面面知識，幫助讀者解答相關(guān)疑問。需要特別說明的是，本文中所指“森林大火”實際上相當(dāng)于所有野火的總體概念，指發(fā)生在草地、林地、灌木地、泥炭沼澤等地帶的，燃料為可燃植被，規(guī)模巨大且火情失控的大火。

為什么會發(fā)生森林大火

森林大火是一種破壞性很強的突發(fā)自然災(zāi)害。與其他火災(zāi)相比，森林大火規(guī)模巨大，蔓延速度很快，可能出人意料地改變方向，可以翻越道路、河流等防火屏障，對生命和財產(chǎn)造成極大的損害，甚至可能對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。不過，對于荒野地區(qū)來說，森林大火也可能產(chǎn)生各種有益的作用，比如一些種類的植物在其生長繁殖方面依賴于森林大火的影響。

森林大火的發(fā)生與被稱之為“火三角”的三個必備元素有關(guān)。這些元素是：火源與可燃物(植被)接觸；可燃物處于熱量充足的條件下；周圍空氣中有充足的氧。當(dāng)這些元素都具備時，森林大火就可能發(fā)生。如果植被或周圍環(huán)境的濕度較高時，通常會阻止森林大火發(fā)生，或減緩火勢蔓延，這是因為森林大火需要很高的溫度來蒸發(fā)植被內(nèi)部的水分，并將植被加熱到燃燒溫度。茂密的森林的密度大，溫度較低，濕度較大，因而不容易發(fā)生森林大火。而密度低的草、葉則容易被點燃，這是因為它們包含的水分比密度高的樹枝、樹干等要少一些。植物一方面通過蒸發(fā)丟失水分，一方面又從土壤和空氣中吸收水分，由此達(dá)到平衡。一旦這種平衡被打破，植物就可能因干枯而變得易燃。因此，大旱之后常常會出現(xiàn)森林大火。

那么，森林大火是怎樣被點燃的呢?天然原因主要有雷電、火山爆發(fā)、開山崩石和自燃。全球有成千上萬的燃燒的地下煤田(也稱煤田大火)，它們都有可能點燃附近的可燃材料。然而，許多森林大火都?xì)w因于人為原因，包括縱火、亂丟煙頭、設(shè)備火花和輸電線電弧等。比如，在一些輪墾(遷移農(nóng)業(yè))社會，人們采用刀耕火種來為未來耕種準(zhǔn)備土地；人類砍伐森林開墾土地，助長了易燃植物的霸主地位；被廢棄的伐木道路最終為植被所覆蓋，充當(dāng)了森林大火的傳播走廊。越南南部每年發(fā)生的草地大火被部分歸因于殺蟲劑、炸藥、機械化開荒，以及越戰(zhàn)期間的燃燒行動對森林地帶造成的毀滅性影響。

全球不同地區(qū)的森林大火的發(fā)生原因各有差異。在美國、加拿大和中國西北地區(qū)，雷電是引起森林大火的主要禍根；在墨西哥、中美洲、南美洲、非洲、東南亞、斐濟(jì)和新西蘭，森林大火主要是由畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)等人類活動引起的；在歐洲，人類的粗心是導(dǎo)致森林大火的主要原因；在澳大利亞，森林大火的引發(fā)原因既包括雷電，也包括像機械火花和亂丟煙頭這樣的人為原因。

超級森林大火是怎樣發(fā)生的

森林大火蔓延速度最快、火勢最強的部分叫火頭。在這里，未被點燃的材料與活躍的火焰相遇，或未燃燒的材料與燃燒的材料之間發(fā)生悶燃轉(zhuǎn)移。隨著火頭的靠近，大火以熱對流、熱輻射和熱傳導(dǎo)形式加熱周圍的空氣和植被。當(dāng)溫度達(dá)到100℃時，植被因水分蒸發(fā)而變干；到230℃，植被在熱解(高溫分解)作用下釋放易燃?xì)怏w；到380℃，植物開始悶燃；當(dāng)溫度達(dá)到590℃時，植物被點燃。甚至在火頭到達(dá)之前，來自火頭的熱量就可能將周圍空氣的溫度加熱，使易燃植被預(yù)熱、變干，導(dǎo)致植被更快點燃，使火勢蔓延速度加快。發(fā)生在高溫條件下的長時間的表面型森林大火可能引發(fā)“跳火”——林冠變干，燃燒從樹冠開始。

當(dāng)燃燒經(jīng)過密集的、未經(jīng)阻隔的燃料時，就會迅速向前傳播，傳播速度在森林中可達(dá)每小時10千米，在草地上則可高達(dá)每小時22千米。森林大火還可能以與火頭正切的方向前進(jìn)，形成火翼，甚至在條件具備時以與火頭相反的方向燃燒，形成火尾。如果向上的對流氣柱將熾熱的燃燒灰燼帶到道路、河流及其他具有防火墻作用的障礙的上方，這時森林大火就會跳過這些障礙，蔓延到更多的地方。

森林大火還可能通過煙囪效應(yīng)影響周圍的氣流：特大規(guī)模的森林大火產(chǎn)生強力上升氣流，并從周圍地區(qū)吸收低溫空氣。當(dāng)氣流在垂直方向上出現(xiàn)很大的溫度差和濕度差時，就會促成火積云、強風(fēng)和火龍卷?；瘕埦淼牧α靠杀燃琮埦盹L(fēng)，速度超過每小時80千米?；饎輦鞑パ杆?、林冠多處著火或出現(xiàn)跳火、出現(xiàn)火龍卷和強對流氣柱，這些都預(yù)示著可能出現(xiàn)棘手的極端情況——超級森林大火。

誰助長了森林大火

熱浪、干旱、厄爾尼諾和高壓脊(天氣圖上的等壓線或等高線不閉合，呈V字型或倒V字型的高氣壓區(qū)域)等都可能大大增加森林大火出現(xiàn)的風(fēng)險。多年強降雨之后隨之而來的溫暖時期，可能會促發(fā)大范圍的、持續(xù)時間很長的森林大火。自20世紀(jì)80年代中期以來，美國西部的森林大火呈現(xiàn)火勢加劇和大火持續(xù)時間更長的趨勢，這被認(rèn)為與更早期的氣候轉(zhuǎn)暖有直接關(guān)系(當(dāng)然，除非伴有雷電及強風(fēng)等其他因素，單純的干旱條件一般不會導(dǎo)致森林大火)。

火情在白天往往比夜晚更嚴(yán)重。植物的悶燃速度在白天比晚上快很多，這是因為白天濕度較低、溫度較高而風(fēng)速更快。白天陽光溫暖地面產(chǎn)生上山氣流，夜間大地降溫產(chǎn)生下山氣流，因此森林大火往往會沿氣流方向向山上或山下傳播。

森林大火經(jīng)常發(fā)生在具有足夠濕度促進(jìn)植被生長、但又經(jīng)歷長時間干燥氣候條件的地方，包括澳大利亞和東南亞的植被覆蓋區(qū)、非洲南部大草原、南非西開普高山硬葉灌木帶、美國和加拿大的森林地帶以及地中海盆地等。在強風(fēng)、干旱和夏季高溫期，發(fā)生森林大火的可能性更大?？茖W(xué)家認(rèn)為，全球變暖或許增加了全球許多地方出現(xiàn)干旱的頻率和強度，從而增加了森林大火發(fā)生的頻率和強度。

森林大火會重創(chuàng)生態(tài)嗎

盡管一些生態(tài)系統(tǒng)依賴于自然發(fā)生的森林大火調(diào)節(jié)生長，但森林大火仍然使許多生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重打擊。比如，在依賴天然火調(diào)節(jié)植物生長的美國加州南部叢林和美洲西南部低海拔沙漠地區(qū)，頻發(fā)的森林大火擾亂了當(dāng)?shù)刂参镌械纳L自然周期，同時又促進(jìn)了耐火植被及非本地草類的生長。一些高度易燃的外來物種在大火過后迅速繁衍，更增加了未來大火發(fā)生的風(fēng)險。這樣一來，在森林大火發(fā)生頻率增加與進(jìn)一步毀滅當(dāng)?shù)卦鷳B(tài)之間就形成了一個惡性的正回饋。

客觀上，森林大火還限制了自然界物種之間的競爭：桉樹包含易燃油脂，能加劇火情，但桉樹的硬葉既耐熱又耐旱，這就決定了桉樹能在森林大火過后稱雄于那些不那么耐熱的物種；一些樹種樹皮厚實、沒有下層樹枝、外部結(jié)構(gòu)中含水量高，與其他樹種相比，更具抵御高溫的特性；一些植物的種子耐火，在大火過后能很快發(fā)芽，一些植物的保留枝在大火過后會很快冒出，這些都能幫助它們傳宗接代。舉例來說，印度尼西亞木麻黃林、馬來西亞松樹林以及該國沙巴州的草地，都被認(rèn)為是森林大火的產(chǎn)物；美國加利福尼亞紅杉依賴周期性的大火來為自己減少競爭，大火使它們從球果中釋放種子，還為它們清理土壤及林冠，從而促進(jìn)了新的生長。一般來說，過于頻繁的森林大火對草本植物有利，不那么頻繁的森林大火則對巴哈馬干松林之類的植物有利。

亞馬孫雨林是地球生物多樣性的“寶庫”。但研究發(fā)現(xiàn)，目前在亞馬孫雨林，干旱、伐木、放牧和刀耕火種的農(nóng)業(yè)都正在促進(jìn)易燃灌木的生長，這將對雨林的生物多樣性產(chǎn)生破壞性影響，同時也為更多森林大火的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。發(fā)生在亞馬孫雨林的森耕大火不僅會危及到物種多樣性，而目還會制造大量的溫室氣體——二氧化碳。有專家稱，森林大火、干旱加之人類活動的影響，到2080年，超過一半的亞馬孫雨林將被毀滅。

森林大火如何影響氣候

森林大火還會對氣候產(chǎn)生影響。地球氣候主要取決于對流層(對流層指從地球表面延伸到大約10千米高度的大氣層)。在發(fā)生森林大火的地區(qū)，火積云一由嚴(yán)重雷暴造成的垂直上升的氣流柱會被加強，森林大火產(chǎn)生的煙霧、灰塵及其他材料由此被推到高空，最高位置可達(dá)同溫層(大氣最上層)的下層。科學(xué)界以往認(rèn)為，同溫層中的大部分粒子都來源于火山爆發(fā)，但后來在同溫層的下層探測到了來自森林大火的煙霧及其他產(chǎn)物。事實上，火積云最高可到達(dá)森林大火發(fā)生區(qū)域上空6100米處。隨著同溫層中大火的副產(chǎn)品數(shù)量越來越多，臭氧濃度也會越來越高，直至超出安全水平。人造衛(wèi)星觀測結(jié)果表明，森林大火產(chǎn)生的煙塵柱有可能直到1600米高空仍保持完整。

森林大火不僅影響天氣和氣候，還會造成大氣污染。森林大火的釋放物中所含有的塵埃微粒，可能導(dǎo)致人的心血管和呼吸道疾病。1997年發(fā)生在印度尼西亞的森林大火，據(jù)估計總共向大氣層中釋放了8.1億～25.7億噸二氧化碳，相當(dāng)于每年全球燃燒化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳總量的13％～40％。大氣模型顯示，如此多的塵埃微粒積聚在大氣中，會使大氣在冬季吸收的太陽輻射增加最多達(dá)15％。假如實際情況真是這樣，那么森林大火就是全球變暖的一大誘因，而全球變暖反過來又會促進(jìn)森林大火的發(fā)生，這樣就會形成一個可怕的惡性循環(huán)。

如何預(yù)防森林大火

預(yù)防森林大火，是指預(yù)先采取措施降低森林大火發(fā)生風(fēng)險、降低森林大火強度及傳播速度。有效的防范措施能減少未來失控大火的影響。一些國家的預(yù)防森林大火政策允許天然發(fā)生的森林大火燃燒，目的是維持森林的生態(tài)功能，但前提是不能讓大火蔓延到“高價值”區(qū)域。制定預(yù)防森林大火政策必須考慮森林大火中的人為因素，關(guān)鍵是查明起火原因，這樣才能確定是不是自然失火。

如何預(yù)防森林大火?森林大火是由地形、燃料和天氣等一系列自然因素及人為原因引起的，而地形及天氣等因素顯然不是人為所能改變的。因此，除了盡量消除人為因素之外，預(yù)防森林大火就只能靠改變?nèi)剂蟻頊p少未來森林大火的風(fēng)險?？v觀全球，所采用的預(yù)防森林大火的措施不外乎有“利用森林大火”和“控制性燃燒”兩種。“利用森林大火”是指讓自然發(fā)生的森林大火在受到監(jiān)測的情況下燃燒，“控制性燃燒”是指在不危險的天氣條件下主動點燃林火，后者被認(rèn)為是目前預(yù)防森林大火的最有效、同時也頗富爭議性的辦法?！翱刂菩匀紵钡拇胧┌ǎ褐芷谛缘?zé)龤б恍┲脖灰跃S持生物多樣性；經(jīng)常性燒毀地面燃料以限制燃料累積，消除林冠火風(fēng)險；對森林進(jìn)行策略性砍伐，以全部或部分消除植物燃料；使用設(shè)備碎化樹木和植被，以去除“階梯層燃料”(地面到林冠層以下較低高度的燃料)。

預(yù)防森林大火的措施還包括，在易發(fā)生森林大火地區(qū)，采用阻燃材料修建建筑物，在建筑物與可燃植物之間拉開安全的距離。當(dāng)然，最好的措施是：不要在森林大火易發(fā)區(qū)及其附近發(fā)展人居社區(qū)和高價值產(chǎn)業(yè)。

如何探察森林大火

對森林大火進(jìn)行迅速而有效的探察，對于撲滅森林大火至關(guān)重要。早期的探察主要集中于報告火情、劃分火險等級等。在美國，在20世紀(jì)早期，主要運用瞭望塔觀察森林拋情，并通過電話、信鴿和日光反射信號器等傳遞、報告火情；從20世紀(jì)50年代開始，主要通過地面和空中攝影探察森林火情；到20世紀(jì)60年代，衛(wèi)星紅外掃描技術(shù)開始被用于探察森林大火。目前，世界各國采用公眾報警熱線、火情瞭望塔、地面和空中巡邏等手段來對森林火情作出早期預(yù)警。不過，人工觀察森林大火的準(zhǔn)確性受到觀測者疲憊、一天當(dāng)中的時段、一年當(dāng)中的時段以及地理位置等因素的影響。作為對人工觀測森林大火的缺陷的彌補，森林大火電子觀測系統(tǒng)近年來大受歡迎。這類系統(tǒng)把各種設(shè)備、人造衛(wèi)星以及全球定位系統(tǒng)等獲得的觀測信息結(jié)合起來，形成森林火情立體信息并實時傳送到森林火險控制中心。

在被厚密植被覆蓋、有大量人員存在或者靠近高火險林區(qū)的地方，火險探測體系還可以包括無線傳感網(wǎng)，以探測溫度、濕度和煙霧。這種體系可以由電池或太陽能驅(qū)動，也可以由樹木充電——利用植物材料中的微弱電力充電。在大面積、中度風(fēng)險的地區(qū)，可以通過掃描塔上安裝的相機和傳感器探察煙霧、紅外信息和林火產(chǎn)生的二氧化碳等信息，以監(jiān)測森林火情。此外，夜視、亮度探測、色彩改變探測等也可能加入到感應(yīng)器陣列中。

人造衛(wèi)星和空中監(jiān)測提供了更寬闊的視野，因而能監(jiān)測更大范圍的火險區(qū)域。這些更復(fù)雜的系統(tǒng)采用全球衛(wèi)星定位或機載紅外及高像素可見光相機來識別和鎖定森林大火。人造衛(wèi)星上配置的感應(yīng)器能測量由森林大火發(fā)出的紅外輻射，辨明溫度超過39℃的“熱點”地區(qū)。不過，人造衛(wèi)星對森林大火的探察存在迄今仍無法克服的誤差，其中包括觀測時間窗很小和云層覆蓋及干擾等因素。

如何撲滅森林大火

盡管每年全球新發(fā)生的森林大火(大約有10000起)中超過99％的被撲滅，但森林大火仍然造成了巨大的損害，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億美元，僅美國和加拿大每年被森林大火燒毀的面積就達(dá)54500平方千米。那么，如何撲滅森林大火呢?撲滅森林大火主要依賴于發(fā)生森林大火的國家所能得到的技術(shù)。比如在較發(fā)達(dá)國家，撲滅森林大火的方法包括用碘化銀進(jìn)行人工降雪，用飛機和直升機向森林大火地區(qū)投放阻燃劑和水，而在泰國等一些發(fā)展中國家，撲滅森林大火的技術(shù)僅限于扔沙子或用棕櫚葉、柄打火。

一個嚴(yán)重的問題是，在撲滅森林大火的過程中可能會造成人員傷亡。森林大火有可能突然轉(zhuǎn)向，越過防火墻；森林大火產(chǎn)生的高熱和煙霧可使滅火人員發(fā)生昏眩，對大火的方向失去判斷。這些都使得撲滅森林大火變得非常危險。1949年，美國蒙大拿州曼恩峽谷發(fā)生的森林大火致使13名空降森林滅火員在失去通訊聯(lián)系后遇難。2009年2月，澳大利亞的維多利亞地區(qū)發(fā)生的灌木大火至少造成173人死亡，超過2629個家庭的房屋及其他3500座建筑物被大火吞噬。