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撰文 | 阿娴

审校|Ziv‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

去年,美国夏威夷的第二大岛毛伊岛(Maui)发生了严重的森林大火,最终导致近100人死亡。加拿大官方的数据显示,加拿大在2023年发生了6300多起森林火灾,打破了历史纪录……

于是,我们经常可以在新闻里面看到,为了扑灭大火,人们会派遣几架直升机或者无人机在空中盘旋作业。有时,它们会向正在燃烧的林区喷射一股股燃烧的汽油,或者投掷可以自燃的“龙蛋”。这是在做什么?为什么要向正在燃烧的地方,加入更多的火?这不会助长火势吗?

如何以火攻火‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

我们都知道,物质燃烧需要满足的三个条件:可燃物(树木)、助燃物(氧气)和温度达到燃点。只要破坏其中的一项就能达到灭火的效果。 如果火灾面积太大或者扑救难度很大的话,在它火势的前方人为设置一条隔离带,像《西游记》里孙悟空给唐僧画的圈一样,把隔离带附近的杂草和树木提前砍伐或者燃烧殆尽。

这样当火蔓延过来的时候,裸露的地皮缺乏充分的可燃物,无物可烧,火势便无法继续蔓延。这个圈的宽度还会因为燃烧物质的种类有所不同,草地火灾一般为1米~3米,森林火灾则会更宽,大约十几米。

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(图源网络)‍

第二步就是拿着火焰喷射器向着火的地方喷。大火发生时,一般火势会顺着风向蔓延,但由于燃烧中心的温度高、热空气密度较小,热空气上升。对于靠近地面的空间来说就形成了低气压区周围新鲜空气会不断补入,就会形成一股迎着火焰、往燃烧中心方向的气流。这股气流可以为火焰补充助燃物——空气中的氧。

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而“以火灭火”就是利用这两股相向而行的火焰。在山火蔓延的前方人工放火后,“人工火”会受山火气流的影响,被“吸”向山火。同时“人工火”的前端也会形成朝向自己的“风”,吸收“人工火”燃烧需要的助燃物氧气

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(自己画的)

当它们相遇时,由于两股火的附近已经没有可以燃烧的物质,同时中间地带的氧气已使用殆尽,火就会逐渐熄灭。

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两火相遇后便熄灭了|图源网络‍

无人机帮大忙!

听起来简单,但是这种方法十分考验消防人员的经验。比如要保证人工火按照预定方向蔓延,就需要依托环境因素,精准控制人工火的前进方向。

一些科学家们会设计火灾发生的模型,根据“正在发生山火的森林中含有什么样的可燃物,地形以及风向”来计算出的距离,设置隔离带。

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观察隔离带的消防人员。 |图源网络‍‍‍‍

传统的以火攻火通常是靠装配了火焰喷射器的消防员来进行的,更先进一点的会采用直升机在空中作业。但是这种方式也存在着许多问题,美国内政部无人机分部主管布拉德·科克里兹(Brad Koeckeritz)说:“这样的飞行风险很大。因为直升机的速度非常低,与地面的距离也很近,一旦出现什么意外,飞行员很难安全着陆。”‍

事实上,在过去十年里,有41名荒地消防队员死于飞机或直升机坠毁。科克里兹表示空中消防既危险又昂贵,如果使用无人机,可以用低成本的方式点火并确保消防人员的安全。

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传统的灭火方式,利用直升机携带火焰喷射器|参考资料[7]‍‍‍

于是,美国林务局试验了一款由Throwflame公司生产的产品,名叫龙蛋,这是一个装满高锰酸钾的自燃塑料球。这种类似乒乓球的球体在投放前,会注入乙二醇引发化学反应,大约30秒后它就会燃烧起来——这段时间足以让它们穿透茂密的树林,落地燃烧。

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加装了龙蛋的无人机。|Throwflame.com‍‍‍‍

Throwflame公司创始人奎因·怀特黑德(Quinn Whitehead)说:“每个人都或多或少对无人机心存戒备,更何况在无人机上面安装。但这款产品有着救命的用途。”

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落地后龙蛋便开始自燃。 |Throwflame.com

龙蛋非常小巧、投放方式灵活机动,燃烧强度也更轻微,因此更适合部署在人口稠密或森林复杂的地区。而直升机的火力凶猛,难以控制,也更容易引燃意外火灾,所以只在较为空旷的地带使用。

不仅如此,无人机还可以在天黑后以及充满危险烟雾的条件下飞行。科克里兹说,龙蛋被编程为仅在指定的地理区域内掉落,如果它们失去无线电信号或者GPS,它们将被返回到设定的发射点,而不是飘向居民生活区。

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无人机可以按照编程,逐个扔下龙蛋。|Throwflame.com

参考资料:

[1]https://wmo.int/zh-hans/news/media-centre/2023nianqihoubianhuazhibiaodachuangjilushuipingwmo

[2]https://www.theguardian.com/us-news/2019/sep/03/wildfires-drones-controlled-prescribed-burns

[3]https://www.un.org/zh/208649

[4]https://zhuanlan.zhihu.com/p/567519789

[5]https://www.toolsforforesters.co.nz/news-and-events/tff-newsletter,-issue-1-august-2022/unmanned-aerial-ignition

[6]https://wfca.com/wildfire-articles/what-is-backburning/

[7]https://www.wired.com/2015/08/flame-throwing-helicopter-fights-wildfires/

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