ΣΧΟΛΗ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΠΥΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΓΛΙΓΛΙΝΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ, (161/04/10) ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΚΑΛΑΜΠΟΚΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΥΤΙΛΗΝΗ 7/2009

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ...4 ΣΤΟΧΟΙ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟΥ...36 ΕΝΟΤΗΤΑ 0, Εισαγωγή Εγχειριδίου...37 ΕΝΟΤΗΤΑ 1, Το Περιβάλλον της Πυρκαγιάς...39 Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 2, Βασικές Διεργασίες του Καιρού...61 Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 3, Σχέσεις Θερμοκρασίας-Υγρασίας...79 Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 4, Ατμοσφαιρική Σταθερότητα και Σύννεφα...90 Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 5, Γενικοί και Τοπικοί Άνεμοι Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 6, Τοπογραφικά Χαρακτηριστικά Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 7, Καύσιμη Ύλη Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 8, Υγρασία Καύσιμης Ύλης Τεστ Προόδου Ενότητας ΕΝΟΤΗΤΑ 9, Πρόβλεψη Συμπεριφοράς της Πυρκαγιάς στην Τρίτη Διάσταση Τεστ Προόδου Ενότητας

3 ΕΝΟΤΗΤΑ 10, Περιβαλλοντικοί Παράγοντες και Δείκτες της Πυρκαγιάς Τοπίου Τεστ Προόδου Ενότητας ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΓΛΩΣΣΑΡΙ

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εξαιτίας των διαφόρων δυνάμεων που επηρεάζουν την συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς, καμιά πυρκαγιά δεν είναι ίδια με άλλη. Υπάρχει όμως αρκετή γνώση για τους παράγοντες που την επηρεάζουν και τις πιθανές επιπτώσεις τους σε αυτήν. Κάποιοι συσχετισμοί μπορεί να περιγραφούν και να αναγνωριστούν ενώ άλλοι μπορούν να αναλυθούν και να μοντελοποιηθούν επιστημονικά. Ένας αρχάριος δασοπυροσβέστης γρήγορα συνειδητοποιεί ότι μια πυρκαγιά που κινείται προς τα ανάντη συμπεριφέρεται διαφορετικά από μια άλλη που κινείται προς τα κατάντη κάτω από τις ίδιες καιρικές συνθήκες, με τα ίδια είδη καύσιμης ύλης. Επίσης η ταχύτητα καθώς και η κατεύθυνση του ανέμου μπορούν άμεσα να επηρεάσουν το ρυθμό και την κατεύθυνση της διάδοσης της πυρκαγιάς, και ότι η φωτιά σε υπολείμματα υλοτομίας (logging debris) διαφέρει από αυτήν σε χαμηλή βλάστηση (grass fire). Πολλές όμως εναλλαγές στο περιβάλλον της πυρκαγιάς και οι επιπτώσεις τους, δεν είναι τόσο προφανείς και η ικανότητα να αναγνωρίζονται αποκτάται με εκπαίδευση και εμπειρία. Οι πυρκαγιές τοπίου έχουν να επιδείξουν ένα τεράστιο εύρος συμπεριφορών -από ήσυχες φωτιές που σιγοκαίνε, σε φωτιές με αργά κινούμενες φλόγες μέσα από υπολείμματα και χόρτα κάτω από πεύκα, σε μεγάλες πυρκαγιές που κινούνται ανάμεσα από τις κορυφές των δέντρων. Οι τρεις βασικοί τύποι συμπεριφοράς πυρκαγιών ονομάζονται σύμφωνα με το στρώμα βλάστησης στο οποίο αναπτύσσονται ως: υποεδάφια (ground), έρπουσα ή πυρκαγιά εδάφους (surface) και επικόρυφη ή πυρκαγιά κόμης (crown fire) (Εικόνα 1). Οι έρπουσες πυρκαγιές διαδίδονται με καύση που συνοδεύεται από εκδήλωση φλόγας μέσω καυσίμων στην επιφάνεια (ή κοντά στην επιφάνεια) του εδάφους-χόρτα, βελόνες, ξερά φύλλα, οργανική ύλη, ξερά κλαδιά, πεσμένοι κορμοί, υπολείμματα υλοτομιών, θάμνοι, φρύγανα κ.λπ. Οι επικόρυφες πυρκαγιές είναι αυτές που καίνε την κόμη των δέντρων. Συχνά εξαρτώνται από τις έρπουσες και προκαλούνται ανεξάρτητα από αυτές. Οι υπεδάφιες πυρκαγιές είναι φωτιές κάτω από την επιφάνεια του εδάφους σε οργανικά καύσιμα όπως τύρφη (duff). Οι υποεδάφιες πυρκαγιές είναι πιο συνηθισμένες στις βόρειες χώρες καθώς τα ψυχρά κλίματα ευνοούν τη συσσώρευση οργανικής ύλης. Στην Ελλάδα, εδάφη με υψηλή περιεκτικότητα σε οργανική ύλη, υπάρχουν στα Τενάγη Φιλίππων μεταξύ των Νομών Δράμας και Καβάλας. Οι υπεδάφιες πυρκαγιές στις περισσότερες περιπτώσεις προκαλούνται από έρπουσες. Οι πυρκαγιές κατηγοριοποιούνται επίσης σύμφωνα με τον τρόπο που τις διαχειρίζεται ο άνθρωπος. Στην ορολογία που χρησιμοποιείται σήμερα στις Ηνωμένες Πολιτείες, πυρκαγιές τοπίου είναι αυτές στις οποίες υπάρχει καταστολή. Οι Προδιαγεγραμμένες Φωτιές Διαχείρισης (Management ignited prescribed fires) εκδηλώνονται με σκοπό να ικανοποιηθούν ανάγκες διαχείρισης της γης όπως π.χ απομάκρυνση υπολειμμάτων υλοτομίας ή βελτίωση του 4

5 περιβάλλοντος της άγριας ζωής. Προδιαγεγραμμένες Φυσικές Πυρκαγιές (Prescribed natural fires) είναι αυτές που επιτρέπονται να καίνε κάτω από ένα εγκεκριμένο σχέδιο έτσι ώστε να Εικόνα 1. Οι τρεις βασικοί τύποι συμπεριφοράς πυρκαγιών: υποεδάφια (ground fire), έρπουσα ή πυρκαγιά εδάφους (surface fire) και επικόρυφη ή πυρκαγιά κόμης (crown fire). 5

6 διατηρηθεί ο φυσικός ρόλος της φωτιάς στο οικοσύστημα. Οι αποδεκτές συνθήκες που αφορούν στοιχεία όπως ο χρόνος, η τοποθεσία, οι συνθήκες ξηρασίας, το κλίμα και άλλα επεισόδια πυρκαγιάς, ορίζονται από ένα σχέδιο διαχείρισης πυρκαγιάς. Εάν τα κριτήρια για μια προδιαγεγραμμένη φυσική πυρκαγιά δεν ικανοποιούνται, η φωτιά ορίζεται ως πυρκαγιά τοπίου και λαμβάνονται τα κατάλληλα μέτρα καταστολής. Υπάρχει ένα ειδικό λεξιλόγιο που χρησιμοποιείται από την επιστημονική κοινότητα αυτού του πεδίου για να περιγραφούν οι διάφοροι τύποι συμπεριφοράς της πυρκαγιάς. Μια φωτιά τρέχει (is running) όταν εξαπλώνεται με μεγάλη ταχύτητα. Έρπει (is creeping) όταν εξαπλώνεται αργά με χαμηλές φλόγες. Σιγοκαίει (is smoldering) όταν καίει χωρίς φλόγα και εξαπλώνεται ελάχιστα. Μια φωτιά μπορεί να προκαλέσει κηλίδωση (spotting) όταν παράγει σπίθες ή καύτρες που μεταφέρονται από τον αέρα ή από την στήλη καύσης (combustion column) που προκαλείται από τη φωτιά, και δημιουργεί νέες εστίες πίσω από την κύρια πυρκαγιά. Οι νέες αυτές εστίες ονομάζονται πυρκαγιές κηλίδωσης (spot fires). Μια φωτιά καίει προοδευτικά (torching) όταν μία έρπουσα κινείται και αρχίζει να καίει τις κόμες μεμονωμένων δέντρων αλλά δεν κινείται απαραίτητα από κόμη σε κόμη. Είναι πυρκαγιά κόμης (is crowning) όταν διαδίδεται από κόμη σε κόμη, συνήθως σε σύνδεση, αλλά μερικές φορές εντελώς ανεξάρτητα από με την έρπουσα. Ένα ξέσπασμα (flare-up) είναι μία ξαφνική επιτάχυνση της διάδοσης ή της έντασης της φωτιάς, σχετικά σύντομης διάρκειας που αφορά ένα μέρος της φωτιάς. Μία έξαρση (blowup) αντίθετα, είναι μία πολύ σημαντική αλλαγή στη συμπεριφορά ολόκληρης της πυρκαγιάς-το σημείο της γρήγορης μετατροπής της σε μία μεγάλη πυρκαγιά. 1. ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΗΣ ΦΩΤΙΑΣ Η συμπεριφορά της πυρκαγιάς είναι προϊόν του περιβάλλοντος μέσα στο οποίο αυτή εκδηλώνεται. Ο Countryman (1972) παρουσίασε την ιδέα του περιβάλλοντος της φωτιάς-τις περιβάλλουσες συνθήκες, επιρροές και προσδιοριστικές δυνάμεις που καθορίζουν τη συμπεριφορά μιας φωτιάς. Η τοπογραφία, η καύσιμη ύλη, ο καιρός και η φωτιά καθαυτή είναι οι διαδραστικές επιρροές που καθορίζουν το περιβάλλον της πυρκαγιάς. Αυτό μπορεί να απεικονιστεί ως ένα τρίγωνο με τη φωτιά στο κέντρο του (Εικόνα 2). Το τρίγωνο αυτό αποτυπώνει τους κυριότερους παράγοντες της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς. Οι μεταβολές κάθε περιβαλλοντικού συστατικού-καύσιμης ύλης, τοπογραφίας και καιρού-και η επίδραση που συντελείτε ανάμεσά τους καθώς και με την ίδια τη φωτιά, καθορίζουν τα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς μίας πυρκαγιάς σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Χωρικές και χρονικές μεταβολές στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς προκύπτουν σε σχέση με μεταβολές στα περιβαλλοντικά συστατικά. Από την οπτική μιας πυρκαγιάς τοπίου, η τοπογραφία δεν διαφοροποιείται σε σχέση με το χρόνο αλλά μπορεί να διαφοροποιηθεί αρκετά σε σχέση με το χώρο. Το συστατικό της καύσιμης ύλης διαφοροποιείται σε συνάρτηση και με το χώρο και το χρόνο. Ο καιρός είναι το πιο ευμετάβλητο συστατικό καθώς μεταβάλλεται πολύ γρήγορα χωρικά και χρονικά. 6

7 Πυρκαγιά Εικόνα 2. Το τρίγωνο του περιβάλλοντος της φωτιάς απεικονίζει τις δυνάμεις που επηρεάζουν τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς: καύσιμη ύλη, καιρός και τοπογραφία. Η πυρκαγιά στο κέντρο δηλώνει ότι η ίδια η φωτιά μπορεί να επηρεάσει το περιβάλλον της. Τοπογραφία Η τοπογραφία περιλαμβάνει τα στοιχεία της κλίσης του εδάφους (slope steepness), του υψομέτρου (elevation), της έκθεσης (aspect) και του ανάγλυφου (Configuration of the land). Διαφοροποιήσεις στην τοπογραφία μπορούν να προκαλέσουν πολύ σημαντικές αλλαγές στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς καθώς αυτή αναπτύσσεται στο πεδίο. Παρόλο που η τοπογραφία μπορεί να μην αλλάζει με το χρόνο, επηρεάζει τον τρόπο μεταβολής της καύσιμης ύλης και του καιρού. Το τρίγωνο συμβολίζει αυτή την αλληλεπίδραση μεταξύ των στοιχείων. Η τοπογραφία τροποποιεί το κλίμα, προκαλώντας τοπικές καιρικές συνθήκες που με τη σειρά τους επηρεάζουν το είδος της καύσιμης ύλης και την περιεχόμενη υγρασία της. Το υψόμετρο (elevation) επηρεάζει γενικά το κλίμα και συνεπώς τη διαθεσιμότητα καύσιμης ύλης. Η διάρκεια της περιόδου των πυρκαγιών και της καύσιμης ύλης διαφοροποιούνται με το υψόμετρο λόγω των διαφορών στο ποσό των προσλαμβανόμενων κατακρημνισμάτων, το ρυθμό τήξης του χιονιού, το ρυθμό ανάπτυξης και ίασης. Η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία ποικίλουν ανάλογα με τη θέση στην πλαγιά. Μπορεί να υπάρξει σημαντική διαφορά ανάμεσα στο επίπεδο μιας κοιλάδας και στα μέσα και ανώτερα τμήματα μιας πλαγιάς. Η θερμική ζώνη (thermal belt) είναι μια σχετικά ζεστή περιοχή στα μέσα τμήματα μιας πλαγιάς όπου το στρώμα αναστροφής (inversion layer) εφάπτεται στις πλαγιές του βουνού. Τη νύχτα, η θερμοκρασία αυτής της περιοχής μπορεί να είναι υψηλότερη από αυτή στις ανώτερες ή κατώτερες περιοχές. Η περιοχή της θερμικής ζώνης που τυπικά έχει τη μικρότερη μεταβολή στην ημερήσια θερμοκρασία, έχει την υψηλότερη μέση θερμοκρασία και τη μικρότερη μέση σχετική υγρασία. 7

8 Το γεγονός αυτό είναι σημαντικό καθώς ενώ οι περιοχές πάνω ή κάτω από τη ζώνη αυτή μπορεί να είναι σχετικά ήρεμες, μπορεί να προκύψει ενεργή καύση στη ζώνη κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η έκθεση (aspect) είναι η κατεύθυνση στην οποία είναι προσανατολισμένη μία πλαγιά. Η έκθεση επηρεάζει τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς μέσω διαφοροποιήσεων στο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που προσλαμβάνει κάθε πλαγιά. Γενικά, στο βόρειο ημισφαίριο, νότιες και νοτιοδυτικές πλαγιές είναι οι πιο πιθανές για την εκδήλωση και εξάπλωση μιας πυρκαγιάς. Οι πλαγιές αυτές έχουν μεγαλύτερη ηλιοφάνεια και συνεπώς μικρότερη υγρασία και πιο ξηρή και θερμή καύσιμη ύλη. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι μέγιστη όταν η πλαγιά είναι κάθετη στη γωνία του ήλιου. Στο βόρειο ημισφαίριο, σε πλαγιές με ανατολικό προσανατολισμό η καύσιμη ύλη θα ξεραθεί γρηγορότερα στη διάρκεια της ημέρας αλλά δεν θα ξεραθεί τόσο όσο αυτή σε πλαγιές με δυτικό προσανατολισμό. Η κλίση της πλαγιάς επηρεάζει επίσης την ένταση της ακτινοβολίας και την υγρασία της καύσιμης ύλης. Οι πλαγιές στις οποίες η καύσιμη ύλη θα είναι η πιο ξηρή ποικίλει ανάλογα με την εποχή του χρόνου, την ώρα της ημέρας και το γεωγραφικό πλάτος. Επομένως, καθώς η φωτιά κινείται πάνω στο τοπίο, η συμπεριφορά της αναμένεται να αλλάξει ανάλογα την ώρα της ημέρας και τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά, λόγω των διαφοροποιήσεων που δημιουργούνται από τη διαφορά στην ποσότητα και την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που προσλαμβάνεται. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το ηλιακό φως κινείται κατά μήκος διαφορετικών πλαγιών και η θερμοκρασία του αέρα, η σχετική υγρασία και η υγρασία και η θερμοκρασία της καύσιμης ύλης μεταβάλλονται. Μία μη-ενεργή (inactive) έρπουσα πυρκαγιά σε μια νοτιοδυτική πλαγιά νωρίς το πρωί μπορεί να μετατραπεί σε μία ενεργή επικόρυφη πυρκαγιά το ίδιο μεσημέρι. Μετά τη δύση του ηλίου μπορεί ξανά να μετατραπεί σε έρπουσα με τέτοια ένταση ώστε να είναι εφικτή η κατάσβεσή της. Πυρκαγιές που εξαπλώνονται λόγω τοπογραφίας (slope flare-up) αναφέρονται σε πυρκαγιές που περνούν σε πλαγιές αντίθετης έκθεσης όπως για παράδειγμα όταν μία πυρκαγιά ανέρχεται μια πλαγιά έως την κορυφή (ridge) και ύστερα κατέρχεται στην απέναντι πλευρά, ή όταν μία φωτιά κατέρχεται μια πλαγιά, διασχίζει μια λεκάνη απορροής (drainage) και ξεκινάει να ανεβεί στην επόμενη κορυφή. Πυρκαγιές που αντιστρέφουν την εξάπλωσή τους λόγω τοπογραφίας (slope reversal) επηρεάζουν το ρυθμό εξάπλωσης και την ένταση, όπως επίσης και τη ροή του αέρα. Συνήθως, καθώς η πυρκαγιά κατευθύνεται προς την κορυφογραμμή, συναντά ένα αντίθετο, ανοδικό ρεύμα αέρος από την άλλη πλευρά του βουνού. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να καθυστερήσει τη διάδοση της φωτιάς και να περιορίσει το πρόβλημα της κηλίδωσης στην αντίθετη πλαγιά. Αντίθετα, το φαινόμενο των ασταθών (erratic) ανέμων που συναντώνται στην κορυφογραμμή μπορεί να 8

9 Εικόνα 3. Η προσλαμβάνουσα ηλιακή ακτινοβολία επηρεάζεται από την έκθεση, την κλίση της πλαγιάς και την ημερομηνία. Μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία για την 1 η Οκτώβρη και 1 η Ιουλίου για δύο γεωγραφικά πλάτη. Countryman (1978). εντείνει το πρόβλημα της κηλίδωσης. Μία πυρκαγιά τοπίου που καίει κοντά στην κορυφή της ηπίνεμης (windward) πλαγιάς μπορεί να συμβάλλει στην κηλίδωση κατά μήκος της κορυφογραμμής αλλά και στην άλλη πλαγιά. Στενά φαράγγια ή ρεματιές (ravines) μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς με πολλούς τρόπους. Μία φωτιά σε πλαγιά εκπέμπει μεγάλες ποσότητες ενέργειας προς την αντίθετη πλαγιά. Η εκπομπή αυτή μπορεί να ξεράνει την καύσιμη ύλη και να την προθερμάνει αρκετά ώστε να την κάνει αρκετά επιρρεπή σε ανάφλεξη από σπίθες και καύτρες. Περιστασιακά, όλη η πλαγιά ή μέρος της θα αναφλεγεί σε διάστημα λίγων λεπτών. Τέτοια περάσματα μπορεί να προκύψουν σταδιακά σε πολλαπλά σημεία, δημιουργώντας ένα επικίνδυνο περιβάλλον για τα πληρώματα. Όταν μια φωτιά καίει σε ένα φαράγγι σε συνθήκες αντιστροφής (inversion) ή ευσταθείς (stable) συνθήκες αέρα, ξεραίνει αργά την καύσιμη ύλη. Όταν υπάρξει αστάθεια, οι άνεμοι θα αυξηθούν μέσα στο φαράγγι και συνεπώς, η φωτιά θα μεγαλώσει. Εμπόδια (barriers), είτε φυσικά είτε τεχνητά, είναι σημαντικά στοιχεία του τοπίου. Εμπόδια στην εξάπλωση της πυρκαγιάς μπορεί να είναι βράχια ή γυμνό έδαφος, λίμνες, χείμαρροι, υγρό έδαφος, δρόμοι, μονοπάτια και άλλες κατασκευές, αλλαγές στον τύπο και στην περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης, και ήδη καμμένες περιοχές. Η διαδικασία του περιορισμού της πυρκαγιάς συχνά περιλαμβάνει τη δημιουργία εμποδίων με την απομάκρυνση καύσιμης ύλης, τη δημιουργία αντιπυρικής ζώνης ή την καύση. Μερικές φορές μία στενή λωρίδα χαραγμένη μέσα στα υπολείμματα είναι αρκετή για να σταματήσει την εξάπλωση της πυρκαγιάς, άλλες φορές πάλι δρόμοι ταχείας κυκλοφορίας, ποτάμια, ακόμα και λίμνες, δεν είναι αρκετά. 9

10 Το φαινόμενο της καμινάδας (chimney effect) έχει κοστίσει τη ζωή πυροσβεστών. Μία καμινάδα, όπως υποδηλώνει και το όνομά της, αποτυπώνει τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά ενός απότομου και στενού φαραγγιού με τρεις τοίχους, όμοιο με φαράγγι σε σχήμα κουτιού το (box canyon). Η συνήθης ανοδική ροή του αέρα είναι γρήγορη και χοανοειδής, σχηματίζοντας καμινάδα. Εξαιτίας της προθέρμανσης προς τα άνω της πλαγιάς και των πλευρικών ακτινοβολιών του φαραγγιού, οι καμινάδες αυτές τραβούν τη φωτιά όπως και οι καμινάδες στα τζάκια. Το φαινόμενο της καμινάδας προκύπτει όταν ασταθής αέρας στην επιφάνεια δημιουργεί ένα ρεύμα διάδοσης της θερμότητας μέσα στο φαράγγι το οποίο τραβάει αέρα από τη βάση του φαραγγιού και τον εκπνέει στην κορυφή (Εικόνα 4). Η κλίση του εδάφους έχει άμεση επίδραση στο μήκος της φλόγας και το ρυθμό διάδοσης μιας έρπουσας πυρκαγιάς. Το εάν ο άνεμος ή η πλαγιά επηρεάζουν περισσότερο, εξαρτάται από την σχετική τους ένταση. Ένας δυνατός άνεμος μπορεί να ωθήσει την πυρκαγιά προς τα κάτω. Όταν μια φωτιά καίει προς τα άνω σε μία απότομη πλαγιά, η χοανοειδής στήλη μερικές φορές παγιδεύεται, ρέοντας προς τα πάνω κατά μήκος της πλαγιάς, για μια σημαντική απόσταση (Εικόνα 5). Άλλες φορές, η στήλη διαχωρίζεται από την πλαγιά πάνω ή πολύ κοντά στην άκρη της φωτιάς. Η επαφή της φλόγας στην πλαγιά θα μειώσει το ύψος του καψαλίσματος (scorch) στα δέντρα, από αυτό που θα αναμενόταν σε επίπεδο έδαφος όπου οι φλόγες υψώνονται κάθετα. Πιο ψηλά όμως στην πλαγιά, στην κορυφογραμμή, όπου η στήλη αποσπάται από την επιφάνεια και ανέρχεται, η συγκέντρωση σε θερμά αέρια θα έχει ως αποτέλεσμα το καψάλισμα σε μεγαλύτερο ύψος από αυτό που θα αναμενόταν σε επίπεδο έδαφος. Καύσιμη Ύλη Όταν εξετάζουμε της συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου, εξετάζουμε χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης όπως την ανάμειξη νεκρής και ζωντανής καύσιμης ύλης, τη διάταξη και το μέγεθος των μορίων της, καθώς και την υγρασία της. Καθώς κινούμαστε από τις βασικές αρχές στην κλίμακα συμπεριφοράς της πυρκαγιάς, βλέπουμε όλο το σύμπλεγμα της καύσιμης ύλης που περιλαμβάνει την υποεδάφια, την επιφανειακή και τη καύσιμη ύλη στις κόμες των δέντρων (crown fuels). Η καύσιμη ύλη μπορεί να περιγραφεί σε συνάρτηση και με την κατάσταση αλλά και με τον τύπο της. Η κατάσταση αναφέρεται στην περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης και στο εάν είναι ζωντανή ή νεκρή. Η περιγραφή του τύπου της καύσιμης ύλης περιλαμβάνει την οριζόντια και κάθετη συνέχειά της, το μέγεθος και το σχήμα των συστατικών της, το πόσο συμπαγής είναι κ.τ.λ. 10

11 Εικόνα 4. Το φαινόμενο της Καμινάδας σε πυρκαγιά στη Νότια Καλιφορνία. Δασική Υπηρεσία USDA. Καιρός Η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία και οι κατακριμνήσεις επηρεάζουν την υγρασία της καύσιμης ύλης. Ο άνεμος είναι ο κυριότερος παράγοντας που επηρεάζει τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. Είναι επίσης και ο δυσκολότερος παράγοντας στην πρόβλεψή του λόγω της ποικιλίας της έντασης και της κατεύθυνσής του καθώς και της επίδρασης της τοπογραφίας, της βλάστησης και της τοπικής θέρμανσης και ψύξης. Ο άνεμος στην Ελλάδα μετράται και προβλέπεται 10m πάνω από τη βλάστηση. Ο άνεμος σε μια έρπουσα πυρκαγιά μπορεί να είναι σημαντικά λιγότερος. Ένας πίνακας με προσδιοριστικούς παράγοντες του ανέμου έχει δημιουργηθεί για να προσαρμόζει τον άνεμο των 10m (20ft στις Ηνωμένες Πολιτείες) στον άνεμο που επηρεάζει μία έρπουσα πυρκαγιά, που ονομάζεται άνεμος στο ύψος της μέσης φλόγας (midflame wind). Οι προσδιοριστικοί παράγοντες εξηγούν τη μείωση στην ταχύτητα, σύμφωνα με το προφίλ του ανέμου, όπως επίσης και την επίδραση της τοπογραφίας καθώς και την επίδραση του φυλλοστρώματος. 11

12 Εικόνα 5. Η κλίση της πλαγιάς επηρεάζει τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. Οι φλόγες αποκολλώνται από μία πλαγιά με μικρή κλίση και προσκολλώνται σε μια πλαγιά με μεγάλη κλίση. Το καψάλισμα μπορεί να είναι ψηλότερο στην κορυφή μιας απότομης πλαγιάς. Από τον Rothermel (1985). 12

13 Η αλληλεπίδραση της πυρκαγιάς με το περιβάλλον Η φωτιά στο κέντρο του περιβαλλοντικού τριγώνου (Εικόνα 2) συμβολίζει την αλληλεπίδραση μεταξύ της φωτιάς και του περιβάλλοντος. Γενικά, η συμπεριφορά της πυρκαγιάς καθορίζεται από την καύσιμη ύλη, τον καιρό και την τοπογραφία. Σε μερικές περιπτώσεις όμως, η ίδια η φωτιά επηρεάζει το περιβάλλον και συνεπώς και τη συμπεριφορά της. Η θερμότητα από τη φωτιά μπορεί να αλλάξει ή να δημιουργήσει τοπικούς ανέμους, να συνεισφέρει στην ατμοσφαιρική αστάθεια και να προκαλέσει την ανάπτυξη νεφών σωρείτες (cumulus). Σε ακραίες περιπτώσεις, μία στήλη καύσης, μπορεί να προκαλέσει αστραπές, βροχή και επικίνδυνα καιρικά φαινόμενα (downbursts). Κατά τη διαδικασία της καύσης αλλά και από την υγρασία που υπάρχει στην καύσιμη ύλη που καίγεται, παράγονται υδρατμοί. Ο ατμός παρασύρεται στη στήλη καπνού ή θερμότητας και μπορεί να συντελέσει στο σχηματισμό ενός άσπρου σκεπάσματος (cap). Η θερμότητα που εκλύεται όταν ο ατμός συμπυκνώνεται, μπορεί να προσθέσει σημαντικά ποσά ενέργειας στη στήλη θερμότητας, αυξάνοντας τη δύναμή της και συμβάλλοντας στη δραστηριότητα της πυρκαγιάς. Λέγεται ότι μία φωτιά μπορεί να δημιουργήσει το δικό της άνεμο (όταν η στήλη φτάνει στο σημείο) όπου αέρας εισέρχεται στη φωτιά για να αναπληρώσει τον αέρα που εκκενώνεται από τη στήλη θερμότητας. Υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ πυρκαγιάς και περιβάλλοντος όταν το μοτίβο ανάφλεξης χρησιμοποιείται από ειδικούς για να τροποποιήσουν τη συμπεριφορά μιας προδιαγεγραμμένης φωτιάς (Εικόνα 6). Μία λωρίδα ή γραμμή φωτιάς μπορεί να πιάσει φωτιά, ύστερα παράλληλες λωρίδες καίγονται με χωρικό και χρονικό τρόπο ώστε κάθε φωτιά να παράγει τόση θερμότητα ώστε να δημιουργεί ένα ρεύμα που θα ελκύεται από την επόμενη (Εικόνα 7). Ομοίως, η ανάφλεξη μπορεί να ξεκινήσει από μία ουσιαστικά κεντρική περιοχή, ακολουθούμενη από περιμετρικές αναφλέξεις που θα έλκονται προς το κέντρο. Εικόνα 6. Το μοτίβο της ανάφλεξης (λωρίδα ή γραμμή φωτιάς) μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. 13

14 Εικόνα 7. Το μοτίβο της ανάφλεξης μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς ώστε να δημιουργεί ένα ρεύμα που θα ελκύεται από την επόμενη Οι αρχές αυτές χρησιμοποιούνται επίσης ως κατασταλτικές τεχνικές σε μια πυρκαγιά τοπίου. Το άναμα μιας φωτιάς μπροστά από την κύρια φωτιά προκαλεί την έλξη της στην κύρια πυρκαγιά, εξαλείφοντας την καύσιμη ύλη ώστε να μην εξαπλωθεί περεταίρω. Αυτή η τεχνική διαφέρει από αυτήν της ολικής καύσης (burnout) όπου το άναμα μιας φωτιάς εξυπηρετεί την εξάλειψη καύσιμης ύλης κατά μήκος μιας προπαρασκευασμένης γραμμής πυρός ή σε μία περιοχή που η πυρκαγιά δεν έχει φτάσει ακόμα. Η πυρκαγιά που εξαπλώνεται αντίθετα από το κυρίως μέτωπο (backfire) επηρεάζει άμεσα τη συμπεριφορά μιας κύριας πυρκαγιάς ενώ η ολική καύση επηρεάζει την κύρια φωτιά όταν αυτή πλησιάσει τα όρια μιας περιοχής χωρίς καύσιμη ύλη. 2. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΦΩΤΙΑΣ (Fire Growth) Μία πυρκαγιά τοπίου περνά από πολλά στάδια όπως ανάφλεξης, μεταβολής σε μία φωτιά που εξαπλώνεται, επιτάχυνσης ή αύξησης του ρυθμού διάδοσης και εξάπλωσης με σταθερό ρυθμό. 14

15 Κάποιες φορές μία πυρκαγιά συνεχίζει να αυξάνει σε ένταση, επιδεικνύοντας στοιχεία ακραίας συμπεριφοράς. Ανάφλεξη Οι πυρκαγιές τοπίου ξεκινούν από χτυπήματα κεραυνών και από μία ποικιλία από ανθρώπινες αιτίες που περιλαμβάνουν το πέταγμα τσιγάρων, σπίθες από εξοπλισμό και τοξοειδή ηλεκτρικά καλώδια. Οι προδιαγεγραμμένες φυσικές πυρκαγιές ξεκινούν με τεχνικές και εξοπλισμό σχεδιασμένα ακριβώς γι αυτό τον λόγο. Η ανάφλεξη καθορίζεται από τη σχέση μεταξύ της διαθέσιμης θερμότητας από την πηγή της ανάφλεξης και της θερμότητας που απαιτείται για να είναι εφικτή η ανάφλεξη στην καύσιμη ύλη. Ο Schreader (1969/ανέκδοτο, περιγράφεται από τον Bradshaw 1983) ανέπτυξε μία εκτίμηση για την πιθανότητα ανάφλεξης βασισμένη στη θερμότητα πριν την ανάφλεξη, την καθαρή ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία ενός μορίου καύσιμης ύλης από την αρχική του θερμοκρασία στη θερμοκρασία ανάφλεξης. Το μοντέλο βασίζεται επίσης στα αποτελέσματα μίας μελέτης από τον Blackmarr (1972), ο οποίος μέτρησε την επίδραση της περιεχόμενης υγρασίας στη δυνατότητα ανάφλεξης ενός στοιχειώδους κομματιού πεύκου, πετώντας αναμμένα σπίρτα πάνω σε στρώματα καύσιμης ύλης με διαφορετική περιεχόμενη υγρασία. Πιθανότητα ανάφλεξης (probability of ignition) είναι το ενδεχόμενο κατά το οποίο μία ανάφλεξη θα προκύψει εάν μία δάδα (firebrand) πέσει πάνω σε ένα εύφλεκτο υλικό. Ο Shroeder όρισε την πιθανότητα ανάφλεξης ως μία συνάρτηση της υγρασίας και της θερμότητας της καύσιμης ύλης που εκτιμάται από την περιβάλλουσα θερμοκρασία και τη σκίαση. Η Εικόνα 8 δείχνει ένα παράδειγμα υπολογισμών της πιθανότητας ανάφλεξης για μία γκάμα από υγρασίες νεκρής καύσιμης ύλης (fine dead moistures) και περιβάλλουσες θερμοκρασίες όταν η σκίαση της καύσιμης ύλης είναι 40%. Εικόνα 8. Παράδειγμα υπολογισμών της πιθανότητας ανάφλεξης για ένα εύρος τιμών στην υγρασία και την περιβάλλουσα θερμοκρασία της καύσιμης ύλης όταν η σκίαση στα καύσιμα είναι 40%. Οι υπολογισμοί έχουν πραγματοποιηθεί στο σύστημα πρόβλεψης συμπεριφοράς πυρκαγιών BEHAVE. Από τον Andrews (1986). 15

16 Ο κεραυνός είναι μία σημαντική πηγή ανάφλεξης σε μερικές περιοχές του κόσμου. Είναι πολύ σημαντικό στοιχείο, ειδικά όταν προκύπτει χωρίς την παρουσία βροχής. Ένα αξιοσημείωτο επεισόδιο με κεραυνό σημειώθηκε στις 30 Αυγούστου του 1987 και προκάλεσε 1600 πυρκαγιές στο Νοτιοδυτικό Όρεγκον και τη Βορειοδυτική Καλιφόρνια. Ο κεραυνός είναι μία μοναδική πηγή ανάφλεξης, προμηθεύοντας την περισσότερη ενέργεια στην καύσιμη ύλη από οποιαδήποτε άλλη πηγή. Η πιθανότητα ανάφλεξης που αναφέρθηκε παραπάνω, στην συγκεκριμένη περίπτωση, δεν εφαρμόζεται. Ο Latham και ο Schlieter (1989) ανέπτυξαν εξισώσεις για την πιθανότητα ανάφλεξης για συνεχείς ηλεκτρικές εκκενώσεις (lighting continuing currents). Οι σχέσεις βασίζονται σε εργαστηριακά πειράματα όπου η εξετάστηκε η επίδραση αρκετών μεταβλητών. Η πιο σημαντική από τις μεταβλητές που συνδέονται με την εκκένωση, είναι η διάρκειά της. Βρήκαν επίσης ότι η περιεχόμενη υγρασία (για υγρασίες κάτω από το 40%) έπαιξαν πολύ μικρό ρόλο στην ανάφλεξη της τύρφης από είδη με κοντές βελόνες: το βάθος της καύσιμης ύλης επηρέαζε περισσότερο. Στην περίπτωση των υπολειμμάτων και της τύρφης από είδη με μακριές βελόνες, οι πιθανότητες ανάφλεξης εξαρτώνται κυρίως από την υγρασία της καύσιμης ύλης. Σημειακές Πυρκαγιές (Point Source Fire) Οι πυρκαγίες τοπίου γενικά ξεκινούν από ένα μόνο σημείο. Σε μερικές περιπτώσεις υπάρχει σημαντική καθυστέρηση από την ανάφλεξη μέχρι το σημείο όπου η φωτιά αρχίζει και εξαπλώνεται. Οι πυρκαγιές αυτές αναφέρονται μερικές φορές και ως υποβόσκουσες πυρκαγιές (Holdover fires). Η καρδιά ενός όρθιου νεκρού δέντρου ή ενός κλαδιού μπορεί να σιγοκαίει για εβδομάδες από το χτύπημα ενός κεραυνού, πριν οι καιρικές συνθήκες αλλάξουν και η καύσιμη ύλη ξεραθεί μέχρι το σημείο όπου είναι εφικτή η διάδοση με φλόγα. Μία ανάφλεξη μπορεί ακόμα να σιγοκαίει επιφανειακά καύσιμα κατά το χειμώνα. Υπάρχει μία χρονική περίοδος που αναφέρεται ως δημιουργία ή χρόνος επιτάχυνσης, από τη στιγμή που ξεκινάει η διάδοση μέχρι που η πυρκαγιά φτάνει σε μία ισορροπία (equilibrium) ή σε κατάσταση ψευδο-ισορροπίας στο ρυθμό διάδοσης (quasi-steady-state spread rate). Ο προσδιορισμός «ψευδο-» έχει προστεθεί καθώς δεν υπάρχει πραγματική στατική κατάσταση σε μια πυρκαγιά τοπίου. Η σχέση που χρησιμοποιείται από το Καναδικό Σύστημα Πρόβλεψης Δασικών Πυρκαγιών (Forestry Canada Fire Danger Group 1992). Η σχέση βασίζεται στα πειραματικά δεδομένα από το εργαστήριο αλλά και από το πεδίο για ακάλυπτους (open canopy) τύπους καύσιμης ύλης. Ο χρόνος που απαιτείται για να επέλθει ισορροπία στο ρυθμό εξάπλωσης μίας ανάφλεξης από σημειακή πηγή, βρέθηκε ότι είναι σταθερός, ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες (Εικόνα 9). Η πυρκαγιά εξαπλώνεται πιο γρήγορα προς την κατεύθυνση του τοπικού ανέμου και προς τα ανάντη μιας πλαγιάς σε ένα ανώμαλο πεδίο. Το πιο γρήγορα κινούμενο μέρος της περιμέτρου 16

17 ονομάζεται μέτωπο (front) ή κεφαλή (head). Το πιο αργό ονομάζεται ουρά (back). Τα πλευρικά κομμάτια (lateral portions) ή πλευρές (flanks), εξαπλώνονται σε ενδιάμεσους ρυθμούς. Μεγαλώνοντας από σημειακή πυρκαγιά, μια φωτιά που καίει όμοια καύσιμη ύλη σε ένα ομαλό πεδίο, επιτυγχάνει ένα επίμηκες σχήμα κάτω από την επίδραση του ανέμου. Όπως σημειώνεται από τον Albini (1992), είναι ένα αξιοσημείωτο γεγονός ότι το σχήμα παραμένει το ίδιο για μία φωτιά σε σαβάνα, σε θάμνους ή σε μια πευκόφυτη (timber) επικόρυφη πυρκαγιά. Συχνά χρησιμοποιείται μία έλλειψη για να ποσοτικοποιήσει το σχήμα μιας σημειακής πυρκαγιάς. Η αναλογία μήκους και πλάτους είναι μεγαλύτερη όταν ο άνεμος εντείνεται. Όσο πιο ομοιόμορφες οι συνθήκες, τόσο πιο κοντά πλησιάζει σε ελλειπτικό σχήμα. Με δεδομένη μία εκτίμηση για το ρυθμό εξάπλωσης του μετώπου, η εξίσωση της έλλειψης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογιστεί ο ρυθμός εξάπλωσης της πλευράς και της ουράς. Η ποικιλία στο σχήμα της φωτιάς είναι αποτέλεσμα των αλλαγών στον τύπο καύσιμης ύλης, στα εμπόδια, στην επίδραση της κλίσης και του ανέμου, και στην κηλίδωση (Εικόνα 10). Εικόνα 9. Μοντέλο επιτάχυνσης της πυρκαγιάς για καύσιμη ύλη ανοιχτού τύπου που χρησιμοποιείται από το Καναδικό Σύστημα Πρόβλεψης Συμπεριφοράς Πυρκαγιών. Από την Καναδική Ένωση Κινδύνου Δασικής Πυρκαγιάς (1992). 17

18 Εικόνα 10. Πολλές πυρκαγιές έχουν περίπου ελλειπτικό σχήμα. Ο λόγος μήκους προς πλάτος του σχήματος της πυρκαγιάς σχετίζεται με την ταχύτητα του ανέμου. Rothermel (1983). Η πυρκαγιά Wandilo στη Νότια Αυστραλία το Anderson (1983). Μεγάλες Πυρκαγιές (Large Fires) Μία φωτιά εξαπλώνεται με το να αναφλέγει καινούργια καύσιμη ύλη στην εξωτερική της περίμετρο. Μπορεί να μεγαλώσει μέσω ανάφλεξης στα καύσιμα που βρίσκονται μακριά από την άκρη της, με την παραγωγή καυτρών ή σπιθών που μεταφέρονται με τη βοήθεια του ανέμου και της στήλης διάδοσης θερμότητας. Υπάρχει η πιθανότητα να μην καεί όλη η περιοχή μέσα στην περίμετρο της φωτιάς. Ο Kerr και άλλοι (1971) χαρακτήρισαν οχτώ τύπους μεγάλων πυρκαγιών και απεικονίζονται στην Εικόνα 11 και στον Πίνακα 1. Οι τύποι συνδέονται με τις σχέσεις μεταξύ της στήλης διάδοσης θερμότητας (convection column) και του ανέμου. Συσχέτισαν τους τύπους με τα χαρακτηριστικά της εξάπλωσης, τη δυνατότητα κηλίδωσης και το ρεύμα καπνού. Μία πυρκαγιά Τύπου Ι προκύπτει με χαμηλές ταχύτητες επιφανειακού ανέμου και χαμηλές με μέτριες ταχύτητες ψηλά. Συνήθως η αστάθεια παρουσιάζεται κοντά στο έδαφος. Μία πολύ ψηλή στήλη διάδοσης θερμότητας που μπορεί να φτάσει από τα 7620 μέχρι τα μέτρα, παραμένει κάθετη. Η στήλη διάδοσης θερμότητας μπορεί να προκαλέσει τη διάδοση της πυρκαγιάς πιο γρήγορα από ότι έχει προβλεφθεί από παρατηρήσεις στην ταχύτητα των επιφανειακών ανέμων. Πρακτικά, όλα τα προϊόντα της καύσης μεταφέρονται πάνω από τη συνεχώς αυξανόμενη σε 18

19 ύψος στήλη, έτσι ο καπνός είναι ασήμαντα κοντά στο έδαφος. Για τον ίδιο λόγο, η κηλίδωση είναι ελάχιστη καθώς δυνητικά τα αποκαΐδια (firebrands) μεταφέρονται τόσο ψηλά που καίγονται πριν ξαναπέσουν κάτω στο έδαφος. Νο Τύπος Κυρίαρχα Χαρακτηριστικά I II III IV V VI VII VIII Στήλη διάδοσης θερμότητας που αναπτύσσεται πολύ ψηλά με ασθενείς επιφανειακούς ανέμους Στήλη διάδοσης θερμότητας που αναπτύσσεται πολύ ψηλά πάνω από μία πλαγιά Δυνατή στήλη διάδοσης θερμότητας με δυνατούς επιφανειακούς ανέμους Ισχυρή κατακόρυφη αποκόλληση της διάδοσης θερμότητας από το ψαλίδισμα του ανέμου Επικλινής στήλη διάδοσης θερμότητας με μέτριους επιφανειακούς ανέμους Η στήλη διάδοσης θερμότητας δεν ανυψώνεται λόγω ισχυρών επιφανειακών ανέμων Δυνατοί επιφανειακοί άνεμοι σε ορεινή τοπογραφία Πολλαπλές πυρκαγιές μετώπου (κυρίως πυρκαγιές τύπου από I έως V) Μέτρια έως γρήγορη εξάπλωση της πυρκαγιάς που είναι επίμονη μέχρι να υπάρξει αλλαγή στην ατμόσφαιρα ή στα καύσιμα Γρήγορη, μικρής διάρκειας εξάπλωση με τη διάδοση της θερμότητας να αποκολλάται στις κορυφογραμμές Γρήγορη, εναλλασσόμενη εξάπλωση με κηλίδωση μικρής απόστασης Σταθερή ή εναλλασσόμενη εξάπλωση με κηλίδωση μικρής απόστασης Γρήγορη, εναλλασσόμενη εξάπλωση με κηλίδωση μικρής και μεγάλης απόστασης Πολύ γρήγορη εξάπλωση που οδηγείται από τη συνδυασμένη ενέργεια της πυρκαγιάς και του ανέμου: συχνή κηλίδωση μικρής απόστασης Γρήγορη εξάπλωση προς τα ανάντη αλλά και τα κατάντη με συχνή κηλίδωση και ανάφλεξη της περιοχής Ευρύ μέτωπο πυρκαγιάς με δύο ή περισσότερες ανεξάρτητες στήλες διάδοσης θερμότητας Πίνακας 1. Συνοπτική παρουσίαση των τύπων των μεγάλων πυρκαγιών. Βασισμένη στον Kerr και άλλους (1971). 19

20 Οι πυρκαγιές Τύπου ΙΙ καίνε σε ορεινό έδαφος σε συνθήκες ανέμου και ευστάθειας, όμοιες με αυτές σου Τύπου Ι. Η κινητήριος δύναμη για την εξάπλωση της φωτιάς δεν είναι μόνο η στήλη αλλά επίσης η κλίση της πλαγιάς, καταλήγοντας σε έναν αυξανόμενο ρυθμό εξάπλωσης. Ο καπνός είναι αρκετός κατά μήκος της πλαγιάς μέχρι την κορυφογραμμή όπου κινείται προς τα πάνω στον ουρανό. Οι πυρκαγιές Τύπου ΙΙΙ καίνε κάτω από την επήρεια των δυνατών επιφανειακών ανέμων με εξασθαίνοντες ανέμους από πάνω. Αναπτύσσουν μια τεράστια στήλη και κινούνται προς τα εμπρός πιο γρήγορα από τις πυρκαγιές Τύπου Ι. Η κινητήριος δύναμη για τη φωτιά αυτού του τύπου παράγεται από τη δύναμη της δραστηριότητας διάδοσης θερμότητας η οποία συμπληρώνεται από τη δύναμη που δημιουργείται από τους δυνατούς επιφανειακούς ανέμους. Οι άνεμοι αυτοί σχηματίζουν μία ζώνη σύγκλισης (convergence zone) μπροστά από τη φωτιά με αποτέλεσμα τον ισχυρό στροβιλισμό στο μέτωπο της πυρκαγιάς. Συνήθως υπάρχει σημαντική ποσότητα καπνού για κάποια απόσταση αντίθετα από τον άνεμο (downwind). Οι μεγάλες πυρκαγιές συχνά προκύπτουν κάτω από συνθήκες όμοιες των Τύπων Ι ή ΙΙΙ, αλλά σε άλλη περίπτωση, με μία πανύψηλη στήλη που κόβεται απότομα στο πάνω μέρος της από ισχυρό άνεμο, ονομάζονται πυρκαγιές Τύπου IV. Αυτή η ασυνέχεια στην ταχύτητα του ανέμου είναι συχνή σε ύψος 1524 με 3048m πάνω από το έδαφος. Αυτό συνιστά μία πολύ επικίνδυνη κατάσταση που αφορά την κηλίδωση σε μεγάλη απόσταση. Πυρκαγιές από την κηλίδωση μπορούν να προκύψουν με m μπροστά από το μέτωπο της φωτιάς. Οι πυρκαγιές Τύπου V προκύπτουν όταν οι άνεμοι από πάνω αυξάνουν αναλογικά με το υψόμετρο. Οι δυνατοί αυτοί άνεμοι συνοδεύονται συνήθως από μέτριους το λιγότερο επιφανειακούς ανέμους. Με την αυξανόμενη μείξη της στήλης με τον περιβάλλοντα αέρα που βρίσκεται από πάνω, η στήλη αποδιοργανώνεται ή διαχέεται με καπνό που μεταφέρεται από επάνω, προς τα κάτω. Κάτω από αυτές τις συνθήκες υπάρχει επίσης σημαντική ποσότητα καπνού σε σημαντικές αποστάσεις μπροστά από το μέτωπο της φωτιάς. Υπάρχει κηλίδωση τόσο σε κοντινή, όσο και σε μακρινή απόσταση που γίνεται όλο και λιγότερο συχνή όσο αυξάνεται η απόσταση. Οι πυρκαγιές Τύπου VI οδηγούνται ουσιαστικά από τον άνεμο και προκύπτουν σε ουδέτερα σταθερή με σταθερή ατμόσφαιρα. Δυνατοί επιφανειακοί άνεμοι αποτρέπουν την αύξηση της στήλης περισσότερο από μία μικρή απόσταση πάνω από την επιφάνεια. Καπνός μεταφέρεται συχνά προς τα εμπρός σε μία στενή γραμμή για πιθανόν 161 km ή περισσότερο με μικρή διάχυση (dissipation). Η κηλίδωση περιορίζεται σε μικρές αποστάσεις μπροστά από το μέτωπο της φωτιάς Οι πυρκαγιές Τύπου VII καίνε κάτω από συνθήκες όμοιες με αυτές του Τύπου VI αλλά σε ορεινή τοπογραφία διαδίδονται στις υπήνεμες (windward) πλαγιές με μεγάλη ταχύτητα ενώ εκλύουν μεγάλους αριθμούς από αποκαΐδια μπροστά από τη φωτιά. Αυτή η περιοχή ανάφλεξης με τη συνοδεία πολύ τυρβωδών (turbulent) ανέμων στις υπήνεμες περιοχές μπορεί να οδηγήσει στην ταχύτατη ανάπτυξη μίας μεγάλης πυρκαγιάς με τεράστιες εκπομπές θερμότητας και σημαντική διάδοσή της προκαλώντας πολύ πολύπλοκα μοτίβα συμπεριφοράς της πυρκαγιας. 20

21 Εικόνα 11. Τύποι μεγάλων πυρκαγιών. Kerr and Others (1971). 21

22 Εικόνα 11. (Συνέχεια) Στις πυρκαγιές Τύπου VIII περιλαμβάνονται φωτιές πολλαπλών μετώπων καθώς οποιαδήποτε έντονη φωτιά που καίει, όπως αυτές που περιγράφησαν στους Τύπους I με VII, τείνουν να διαχωρίζονται σε δύο ή περισσότερα μέτωπα όταν το μέτωπο γίνεται μεγάλο. Οι αιτίες περιλαμβάνουν ποικιλία στην καύσιμη ύλη και το έδαφος, εμπόδια και ξεχωριστούς πυρήνες μεταφοράς θερμότητας (convective cells) στην ατμόσφαιρα. Αυτά τα πολλαπλά μέτωπα μπορεί να καταλήξουν σε άκαυτες νησίδες καύσιμης ύλης. 3. ΕΞΑΠΛΩΣΗ ΚΑΙ ΕΝΤΑΣΗ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ (FIRE SPREAD AND INTENSITY) Οι προβλεπόμενοι ρυθμοί εξάπλωσης και έντασης χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια μίας πυρκαγιάς τοπίου για τον καθορισμό των τακτικών κατάσβεσης. Είναι επίσης σημαντικό να περιγραφεί ο χαρακτήρας της πυρκαγιάς για την εκτίμηση των επιδράσεών της. Το εύρος των χαρακτηριστικών της πυρκαγιάς είναι τεράστιο με το ρυθμό εξάπλωσης και την ένταση να καλύπτουν εύρη τιμών που μπορούν να καλύπτουν τρεις τάξεις μεγέθους. Το μήκος της φλόγας 22

23 και οι τιμές έντασης του μετώπου της γραμμής πυρός σχετίζονται με τις δραστηριότητες κατάσβεσης της φωτιάς. Ρυθμός Εξάπλωσης (Rate of Spread) Ο ρυθμός εξάπλωσης (ROS) μπορεί να μετρηθεί από οποιοδήποτε σημείο της περιμέτρου της πυρκαγιάς σε κατεύθυνση κάθετη στην περίμετρο. Ο ρυθμός εξάπλωσης μπορεί να διαφοροποιείται σημαντικά λόγω των αλλαγών στις συνθήκες και γενικά θεωρείται ως μία μέση τιμή για μια χρονική περίοδο. Ο γρηγορότερος ρυθμός εξάπλωσης (ΡΕ) είναι ο μπροστινός (forward) ΡΕ στο μέτωπο της πυρκαγιάς. Ο πίσω (backing) ΡΕ είναι σημαντικά μικρότερος και ο πλευρικός (flanking) ΡΕ είναι ενδιάμεσος στους προηγούμενους δύο. Η συμπεριφορά μίας φωτιάς που κινείται προς τα πίσω (backing fire) ή προς τις πλευρές της (flanking fire) μπορεί παρ όλα αυτά να αλλάξει γρήγορα με μία παράλληλα αλλαγή του ανέμου. Μία αλλαγή του ανέμου κατά 90 ο μπορεί να μετατρέψει μία μακριά πλευρική φωτιά που εξαπλώνεται αργά, σε μία πυρκαγιά μετώπου (heading fire) που εξαπλώνεται γρήγορα. Η κλίση και ο άνεμος επηρεάζουν το ρυθμό εξάπλωσης με όμοιο τρόπο εξαιτίας του φαινόμενου της κλίσης (tipping) των φλογών προς το μέρος ή αντίθετα από την καύσιμη ύλη μπροστά από τη φωτιά (Εικόνα 12). Η διάδραση μεταξύ του ανέμου και της κλίσης εξαρτάται από το μέγεθος και την κατεύθυνση της επιρροής του κάθε στοιχείου από τα προαναφερθέντα. Εάν ο άνεμος πνέει προς τα άνω σε μία πλαγιά (upslope), υπάρχει μία συσωρευτική επίδραση (cumulative effect) και το μέτωπο κινείται και αυτό προς τα πάνω, το οποίο είναι συχνό περιστατικό. [Είναι επίσης πιθανό εντούτοις, μία πυρκαγιά που εξαπλώνεται γρήγορα να κινείται προς τα κάτω σε μία πλαγιά (down slope) ως μία φωτιά σε θάμνους κάτω από συνθήκες ανέμου της Santa Ana.] ΡΥΘΜΟΣ ΕΞΑΠΛΩΣΗΣ ΡΥΘΜΟΣ ΕΞΑΠΛΩΣΗΣ m/min ΤΥΠΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΙΣΟΔΥΝΑΜΕΙ ΜΕ 0.3 Πυρκαγιά σε υπολλείματα, απουσία ανέμου και κλίσης 7.6 Μέσης ηλικίας κομμάτι ξύλου (Aged medium slash), 100% κλίση 76.2 Χαμηλός γκριζοπράσινος θάμνος (Low sagebrush), άνεμος της Σάντα Άννα Ο ρυθμός κίνησης(line building) για ένα άτομο σε πυκνή καύσιμη ύλη Περιπατητή που ανεβαίνει πλαγιά κλίσης 100% Ζωηρό περπάτημα σε επίπεδο έδαφος 244 Θάμνοι, άνεμος της Σάντα Άνα Καλός ρυθμός για έναν Μαραθώνιο 366 Ξηρό, χαμηλό γρασίδι, υψηλός άνεμος Κάλυψη 1600 μέτρων σε 4 λεπτά 23

24 ΜΗΚΟΣ ΤΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΚΑΙ ΕΝΤΑΣΗ ΤΟΥ ΜΕΤΩΠΟΥ ΜΗΚΟΣ ΦΛΟΓΑΣ meters ΕΝΤΑΣΗ ΜΕΤΩΠΟΥ Btu/m/sec ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΜΕΘΟΔΩΝ ΚΑΤΑΣΒΕΣΗΣ < 1.2 < 30.5 Η πυρκαγιά μπορεί να αντιμετωπιστεί στο μέτωπο ή στις πλευρές από προσωπικό με εργαλεία χειρός Οι πυρκαγιές είναι πολύ έντονες για άμεση καταπολέμηση από προσωπικό στο μέτωπο με εργαλεία. Εξοπλισμός όπως αξίνες, τσουγκράνες και βοήθεια από αέρος μπορεί να είναι αποτελεσματικά Οι πυρκαγιές μπορεί να παρουσιάζουν σοβαρά προβλήματα ελέγχου προοδευτική καύση, πυρκαγιές κόμης και κηλίδωση. Προσπάθειες ελέγχου στο μέτωπο της πυρκαγιάς πιθανόν να είναι αναποτελεσματικές. > 3.3 > 305 Πυρκαγιές κόμης, κηλίδωση και τεράστιες επιταχύνσεις της φωτιάς είναι πιθανά. Προσπάθειες ελέγχου στο μέτωπο της πυρκαγιάς είναι αναποτελεσματικές. Πίνακες 2-3. Παραδείγματα του ρυθμού εξάπλωση και του συνολικού ποσού θερμότητας που συνδέονται με φυσικά φαινόμενα. Το μήκος φλόγας και η ένταση του μετώπου συνδέονται με ενέργειες κατάσβεσης. Το στοιχείο της καύσιμης ύλης που έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στο ρυθμό εξάπλωσης μίας έρπουσας πυρκαγιάς είναι η νεκρή καύσιμη ύλη (fine dead fuel) μικρά κλαδιά, χόρτα και υπολείματα από φύλλα και βελόνες (leaf and needle litter). Η καύση σε πυκνά καύσιμα και τύρφη συνεχίζεται και μετά το πέρασμα του φλεγόμενου μετώπου. Ένταση και Μήκος Φλόγας (Intensity and Flame Length) Η ένταση εκφράζεται ως το πηλίκο της εκπεμπόμενης θερμότητας προς τη μονάδα του χρόνου. Υπάρχουν αρκετοί τρόποι για να χαρακτηριστεί η ένταση. Πολλές φορές η αναφορά γίνεται για την ένταση ολόκληρης της πυρκαγιάς αλλά για τις περισσότερες εφαρμογές, η κατάλληλη ποσοτικοποίηση της έντασης γίνεται σε μία συγκεκριμένη περιοχή της περιμέτρου. Η ένταση αντίδρασης (reaction intensity) είναι ένας ρυθμός εκπομπής θερμότητας και είναι μέρος του 24

25 μοντέλου διάδοσης της πυρκαγιάς του Rothermel (1972). Είναι η θερμότητα που εκπέμπεται ανά λεπτό από ένα τετραγωνικό πόδι (τετραγωνικό μέτρο στο μετρικό σύστημα) καύσιμης ύλης, όσο αυτό είναι στη φλεγόμενη ζώνη. Η θερμότητα ανά μονάδα έκτασης είναι η θερμότητα που ελευθερώνεται από αυτό το τετραγωνικό μέτρο για όσο χρόνο η φλεγόμενη ζώνη βρίσκεται στην περιοχή αυτή. Η θερμότητα ανά μονάδα έκτασης υπολογίζεται από τη αντίδραση έντασης (reaction intensity) επί το χρόνο παραμονής (residence time). Ο χρόνος παραμονής για τις φλόγες βρέθηκε από τον Anderson (1969) ότι είναι συνάρτηση της διαμέτρου της καύσιμης ύλης. Η ένταση της γραμμής πυρός του Byram (1959) είναι η θερμότητα που εκλύεται ανά δευτερόλεπτο από έναν τομέα καύσιμης ύλης, εύρους ενός ποδιού, που εκτείνεται από το μπροστινό έως το πίσω τμήμα της φλεγόμενης ζώνης, το βάθος της φλόγας (flame depth). Η ένταση της γραμμής πυρός υπολογίζεται από την αντίδραση της έντασης επί το βάθος της φλόγας, ή θερμότητα ανά μονάδα έκτασης επί το ρυθμό εξάπλωσης. Το μήκος της φλόγας (flame length) είναι μία συνάρτηση της έντασης της γραμμής πυρός. Η ερμηνείες για την κατάσβεση της πυρκαγιάς για το μήκος της φλόγας και την ένταση της γραμμής πυρός δίνονται στους (Πίνακες 2-3). Παραδείγματα υπολογισμών συμπεριφοράς πυρκαγιών από το σύστημα πρόβλεψης συμπεριφοράς πυρκαγιών BEHAVE δίνονται στον πίνακα 17. Αυτός απεικονίζει μία σύγκριση του υπολογισμένου ρυθμού εξάπλωσης, της θερμότητας ανά μονάδα έκτασης και του μήκους φλόγας για δύο σετ συνθηκών υγρασίας της καύσιμης ύλης για πέντε είδη καύσιμης ύλης. Αυτό απεικονίζει την ικανότητα του μοντέλου να αποδίδει μία ευρεία γκάμα συμπεριφορών. 25

26 Εικόνα 12. Η επίδραση του ανέμου (wind) και της πλαγιάς (slope) εξαρτάται από το μέγεθός τους. Η πυρκαγιά μετώπου μπορεί να καίει είτε προς τα ανάντη, είτε προς τα κατάντη. Βασισμένο στον Rothermel και Rinehart (1983). D = Rt r H A = I R t r I B = I R D/60 = I R Rt r /60 = H A R/ F L = 0.45I B Όπου σ = Χαρακτηριστική αναλογία επιφάνειας προς όγκο της παράταξης της καύσιμης ύλης, ft 2 /ft 3 t r = Χρόνος παραμονής της φλόγας, min R = Ρυθμός εξάπλωσης, ft/min D = Βάθος φλόγας, ft I R = Ένταση αντίδρασης, Btu/ft 2 /min H A = Θερμότητα ανά μονάδα έκτασης, Btu/ft 2 I B = Ένταση του μετώπου του Bryam, Btu/ft/s F L = Μήκος φλόγας, ft Πίνακας 4. Εξισώσεις της έντασης που χρησιμοποιούνται στο σύστημα πρόβλεψης συμπεριφοράς πυρκαγιών BEHAVE. Από τον Andrews (1986). 26

27 Πίνακας 5. Υπολογισμοί από το σύστημα πρόβλεψης συμπεριφοράς πυρκαγιών BEHAVE για πέντε τύπους καύσιμης ύλης και δύο σετ συνθηκών υγρασίας. Βασισμένο στον Andrews (1986). Διάγραμμα Χαρακτηριστικών της Πυρκαγιάς (Fire Characteristics Chart) Οι Andrews και Rothermel (1982) παρουσίασαν την ιδέα του διαγράμματος χαρακτηριστικών της πυρκαγιάς ως έναν τρόπο να αποτυπωθούν αρκετές τιμές συμπεριφοράς της πυρκαγιάς, ως ένα μοναδικό σημείο (Εικόνα 13). Το διάγραμμα χαρακτηριστικών της πυρκαγιάς για έρπουσες πυρκαγιές μπορεί να απεικονίσει συγχρόνως τέσσερα χαρακτηριστικά της φωτιάς: το ρυθμό εξάπλωσης, τη θερμότητα ανά μονάδα έκτασης ή μονάδα ενέργειας, την ένταση της γραμμής πυρός και το μήκος της φλόγας. Οι σχέσεις δίνονται στις εξισώσεις του Πίνακα 4. Οι τιμές για τις συνθήκες χαμηλής υγρασίας από τον Πίνακα 5, αποτυπώνονται στο διάγραμμα χαρακτηριστικών της πυρκαγιάς στην Εικόνα 13. Το εύρος των συμπεριφορών σε διαφορετικά είδη καύσιμης ύλης, κάτω από τις ίδιες συνθήκες υγρασίας, ανέμου και κλίσης, είναι καταφανές. Με χόρτα για καύσιμη ύλη, η εξάπλωση είναι πολύ γρήγορη αλλά η θερμότητα ανά μονάδα έκτασης είναι χαμηλή. Η εξάπλωση σε πυκνά υπολείμματα υλοτομίας (heavy logging slash) είναι πιο αργή αλλά με πολύ μεγάλη έκλυση θερμότητας ανά μονάδα έκτασης. Οι θάμνοι καίγονται με μεγάλο ρυθμό εξάπλωσης καθώς και υψηλή θερμότητα ανά μονάδα έκτασης. Είναι πιθανόν για δύο φωτιές να υπολογίζεται ότι έχουν το ίδιο μήκος φλόγας αλλά να έχουν πολύ διαφορετικό χαρακτήρα-υψηλό ρυθμό εξάπλωσης και χαμηλή θερμότητα ανά μονάδα έκτασης ή το αντίθετο. 27

28 Εικόνα 13. Τιμές χαμηλής υγρασίας από τον πίνακα 17 ενσωματωμένοι σε ένα διάγραμμα χαρακτηριστικών της πυρκαγιάς. Βασισμένο στον Andrews και Rothermel (1982). Ο Rothermel (1991c) επέκτεινε το διάγραμμα χαρακτηριστικών για τις έρπουσες πυρκαγιές ώστε να είναι εφαρμόσιμο και για τις επικόρυφες. Το διάγραμμα αυτό χρησιμοποιεί ένα εναλλακτικό μοντέλο μήκους φλόγας που αναπτύχθηκε από τον Thomas (1962) και το μοντέλο καύσης μεγάλης καύσιμης ύλης από τον Albini (1976a). Το διάγραμμα χαρακτηριστικών για τις επικόρυφες πυρκαγιές περιλαμβάνει μεθόδους για την εκτίμηση της ενέργειας που παράγεται από τη φωτιά και ένα μέσο για τον υπολογισμό της πιθανότητας να παρασυρθούν οι επικόρυφες πυρκαγιές από τον άνεμο ή να κυριαρχούνται από τη στήλη καύσης (plume-dominated). Το διάγραμμα χαρακτηριστικών των επικόρυφων πυρκαγιών δείχνει τη διαφορά μεταξύ της έντασης έρπουσων και επικόρυφων πυρκαγιών και την πιθανή αλλαγή στη συμπεριφορά καθώς η φωτιά μετατρέπεται από έρπουσα σε επικόρυφη. Το διάγραμμα επίσης καταδεικνύει το μικρό εύρος συμπεριφορών μέσα στο οποίο αναμένεται να είναι επιτυχής ο έλεγχος των πυρκαγιών ( Εικόνα 14). 4. ΑΚΡΑΙΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ (EXTREME FIRE BEHAVIOR) Αρκετοί παράγοντες που εξαρτώνται από τη φωτιά ομαδοποιούνται εδώ για διαπραγμάτευση κάτω από την επιγραφή ακραία συμπεριφορά πυρκαγιάς. Είναι χαρακτηριστικά που πηγαίνουν ακόμα πιο πέρα από αυτά που παρουσιάζονται στην πλειονότητα των πυρκαγιών. Όψεις της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που περιλαμβάνονται εδώ ως ακραίες, συγκαταλέγουν πυρκαγιές κόμης, πυρκαγιές με προοδευτική καύση, στροβίλους που κυλούν οριζόντια 28

29 οριζόντιους στροβίλους (horizontal roll vortices), κηλίδωση και δίνες φωτιάς (fire whirls). Παρόλο που σχετικά λίγες πυρκαγιές εμφανίζουν χαρακτηριστικά ακραίας συμπεριφοράς, αυτές που το κάνουν είναι πολύ σημαντικές. Μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα που αφορούν την ασφάλεια, τον έλεγχο και την αποτελεσματικότητα της κατάσβεσης. Εικόνα 14. Διάγραμμα χαρακτηριστικών επικόρυφης πυρκαγιάς. Ο παρατηρούμενος ρυθμός εξάπλωσης και έντασης για τις πυρκαγιές Sundance και Black Tiger που περιλαμβάνονται ως παραδείγματα στο τέλος του κεφαλαίου. Από τον Rothermel (1991c). Επικόρυφες Πυρκαγιές Η επικόρυφη πυρκαγιά είναι αυτή που εξαπλώνεται διαμέσου του φυλλοστρώματος. Η πυρκαγιά κόμης είναι ένα από τα πιο θεαματικά φαινόμενα συμπεριφοράς που έχουν να επιδείξουν οι πυρκαγιές τοπίου. Οι επικόρυφες πυρκαγιές εξαπλώνονται γρήγορα και εκλύουν μία τεράστια ποσότητα από θερμική ενέργεια σε μία σχετικά μικρή χρονική περίοδο. Οι ρυθμοί εξάπλωσης υπερβαίνουν τα 11 km/h και έχουν καταγραφεί μήκη φλόγας πάνω από 45 m. Όταν ο άνεμος είναι δυνατός και παρατεταμένος (sustained) μία πολύ γρήγορα κινούμενη πυρκαγιά κόμης μπορεί να συνεχίζει να εξαπλώνεται για αρκετές ώρες κατακαίγοντας ολόκληρες λεκάνες απορροής και προσπερνώντας κορυφογραμμές που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα αποτελούσαν εμπόδια. Ο ρυθμός εξάπλωσης των πολύ γρήγορα κινούμενων πυρκαγιών κόμης μπορεί να 29

30 ποικίλει ευρέως όπως αποτυπώνεται για τις φωτιές Sundance και Mack Lake (Εικόνα 15). Και οι δύο αυτές πυρκαγιές περιλαμβάνονται στα παραδείγματα στο τέλος αυτού του κεφαλαίου. Ο Van Wagner (1977) περιγράφει τρία είδη επικόρυφων πυρκαγιών: εξαρτημένες (dependent), ενεργές (active) και ανεξάρτητες (independent), ανάλογα με το εάν η φωτιά στο φυλλόστρωμα εξαρτάται από τη θερμότητα της έρπουσας πυρκαγιάς, εάν εξαπλώνεται συγχρόνως με την έρπουσα πυρκαγιά, ή αν εξαπλώνεται ανεξάρτητα από τη φωτιά στην καύσιμη ύλη της επιφάνειας. Ο Rothermel (1991c) κατηγοριοποίησε περεταίρω της πλήρως ανεπτυγμένες πυρκαγιές κόμης ως φωτιές οδηγημένες από τον άνεμο (wind-driven fires), ή ως πυρκαγιές που κυριαρχούνται από τη στήλη καύσης τους, που ονομάζονται πυρκαγιές στήλης (plume dominated fires). Αυτά τα δύο είδη επικόρυφων πυρκαγιών βασίζονται στην ανάλυση του Bryan (1959) για τη σχέση ανάμεσα στη δύναμη της φωτιάς και τη δύναμη του ανέμου. Εικόνα 15. Ρυθμός εξάπλωσης για την πυρκαγιά Sundance (διακεκομμένη γραμμή) και την πυρκαγιά Mack Lake (συνεχόμενη γραμμή). Από τον (1991c). Η φύση της στήλης διάδοσης θερμότητας είναι το πιο εύκολα αναγνωρίσιμο χαρακτηριστικό για την υπόδειξη του τύπου της πυρκαγιάς (Εικόνα 21). Εάν η δύναμη του ανέμου είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη της φωτιάς, θα αναπτυχθεί μία πυρκαγιά οδηγημένη από τον άνεμο. Να σημειωθεί ότι το προφίλ της ταχύτητας του ανέμου δείχνει ότι η ταχύτητα αυξάνει ανάλογα με το ύψος. Συνεπώς, ο άνεμος όχι μόνο οδηγεί την πυρκαγιά αλλά κάμπτει και τη στήλη διάδοσης θερμότητας απότομα, προς την κατεύθυνση του ανέμου. Μία ισχυρή στήλη μετάδοσης θερμότητας που δημιουργείται κάθετα πάνω από τη φωτιά είναι χαρακτηριστικό μίας πυρκαγιάς στήλης. Υπάρχει η υπόθεση ότι η ανατροφοδότηση με κινητική ενέργεια (momentum feedback) 30

31 από την κάθετη ταχύτητα μέσα στη στήλη προκαλεί βίαια ρεύματα και στροβίλους προς τα έσω (turbulent in drafts), που προωθούν τη γρήγορη καύση. Η επακόλουθη αύξηση της διαταραχής και της έντασης της πυρκαγιάς αυξάνουν τη μεταφορά της θερμότητας (heat transfer) τόσο με επαγωγή (convective) όσο και με ακτινοβολία (radiant): για το λόγο αυτό η επιταχυνόμενη εξάπλωση της πυρκαγιάς είναι πιθανή. Αυτή είναι μία θετική διαδικασία ενδυνάμωσης που μπορεί να καταλήξει σε μία πανύψηλη στήλη διάδοσης θερμότητας και ρυθμούς διάδοσης που είναι απροσδόκητα γρήγοροι για τις συνθήκες ανέμου που επικρατούν. Μία παραλλαγή της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς στήλης που μπορεί να είναι άκρως επικίνδυνη είναι αυτή κατά την οποία ένα μεγάλο καθοδικό ρεύμα αέρα (downburst) ή μικρό (microburst) ξέσπασμα του ανέμου πνέει προς τα έξω, κοντά στο έδαφος από το επίπεδο του πυρήνα διάδοσης θερμότητας. Για μια σύντομη περίοδο, η φωτιά οδηγείται από τον άνεμο. Οι άνεμοι αυτοί μπορεί να είναι πολύ δυνατοί και μπορεί να επιταχύνουν πάρα πολύ μία πυρκαγιά. Οι συνθήκες στις οποίες κυριαρχεί μεγάλο καθοδικό ρεύμα αέρα μπορεί να προκληθούν από την ψύξη υδρατμών (evaporative cooling) και από κατακρημνίσματα που ψύχουν τον περιβάλλοντα αέρα, προκαλώντας τη γρήγορή πτώση τους και την οριζόντια διάδοσή τους στο επίπεδο του εδάφους. Η μετάβαση από μία έρπουσα σε μία επικόρυφη πυρκαγιά σηματοδοτεί μία δραματική αλλαγή στις δυναμικές της φωτιάς. Ο Van Wagner (1977) πρότεινε κριτήρια για την ανάφλεξη και τη διάδοση των επικόρυφων πυρκαγιών βασισμένα στην ένταση της γραμμής πυρός της έρπουσας πυρκαγιάς και την απόσταση ανάμεσα στη βάση του φυλλοστρώματος και του στρώματος της επιφανειακής καύσιμης ύλης. Όρισε την κρίσιμη ένταση μεταβολής της έρπουσας σε πυρκαγιά κόμης σε σχέση με το ύψος του φυλλοστρώματος και την περιεχόμενη υγρασία του (foliar moisture content). Ο Van Wagner αναγνώρισε επίσης μία συνθήκη που ικανοποιείται όταν μία επικόρυφη πυρκαγιά διαδίδεται, βασιζόμενη στη συνεχή ανάφλεξη από κάτω και οφειλόμενη στην καύση της επιφανειακής καύσιμης ύλης. Το κριτήριο αυτό προκύπτει από μία παράμετρο που δίνεται από το προϊόν του ρυθμού εξάπλωσης και την παγκόσμια πυκνότητα της μάζας της φυλλικής καύσιμης ύλης του φυλλοστρώματος: μπορεί να αναγνωριστεί και ως ένα ισχνό όριο ευφλεκτότητας (lean flammability limit). Με άλλα λόγια, το τέλος μίας επικόρυφης πυρκαγιάς μπορεί να προβλεφθεί εάν δεν εξαπλώνεται αρκετά γρήγορα. Οι Beighley και Bishop (1990) κατέγραψαν τις ευνοϊκές συνθήκες για μία επικόρυφη πυρκαγιά: ξερή καύσιμη ύλη, χαμηλή υγρασία και υψηλές θερμοκρασίες, μεγάλες συσσωρεύσεις νεκρών και πεσμένων υπολειμμάτων, αναπαραγωγή κώνων (conifer) και άλλη βαθμιδωτή καύσιμη ύλη (ladder fuels), απότομη κλίση του εδάφους, δυνατοί άνεμοι, ασταθής ατμόσφαιρα, συνεχές δάσος από κωνοφόρα δέντρα. Ανάλογα με το βαθμό κατά τον οποίο συναντώνται αυτές οι συνθήκες, η ένταση της φωτιάς στην επιφανειακή καύσιμη ύλη αυξάνει και οι φλόγες φτάνουν μέσα στις κόμες ή σκαρφαλώνουν τη βαθμιδωτή καύσιμη ύλη μέχρι το φυλλόστρωμα όπου το 31

32 βελονοειδές φύλλωμα θα αναφλεγεί και θα προκύψει η καύση μίας (ή παραπάνω) κόμης. Η προοδευτική καύση (torching) είναι όταν ξαφνικά το φυλλόστρωμα τυλίγεται στις φλόγες από τη βάση μέχρι την κορυφή του, μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Οι φλόγες μπορεί να καίνε ένα μόνο δέντρο ή μία μικρή ομάδα δέντρων. Εάν οι συνθήκες για τη συντήρηση της εξάπλωσης μέσω των φυλλοστρωμάτων δεν είναι ευνοϊκές, τα φλεγόμενα δέντρα θα καούν τελείως γρήγορα αλλά κατά τη διαδικασία αυτή μπορεί να παραχθεί βροχή από αποκαΐδια που ανέρχονται και εξαπλώνονται με τον άνεμο. Μία γρήγορα εξαπλώμενη επικόρυφη πυρκαγιά μπορεί να προκύψει όταν οι άνεμοι αυξάνουν και οι φλόγες από τα δέντρα που καίγονται οδηγούνται σε παρακείμενα δέντρα. Μία τέτοια πυρκαγιά οποιουδήποτε τύπου συνοδεύεται από βροχή αποκαϊδιών, φλεγόμενων δινών, καπνού και τη γρήγορη ανάπτυξη μίας στήλης διάδοσης θερμότητας. Η επιρροή της Τοπογραφίας στην Ταχύτητα και Κατεύθυνση του ανέμου (Effect of Topography on Wind speed and Direction) Οι διάφοροι τρόποι με τους οποίους η τοπογραφία μπορεί να επηρεάσει τον άνεμο μπορούν να μπουν σε τρεις κατηγορίες: μηχανικοί (mechanical), ταραχώδεις (turbulent) και επιρροές τριβής (frictional). Μηχανικές Επιδράσεις (Mechanical Effects) Η γη είναι στερεά και η ατμόσφαιρα είναι ένα υγρό. Όταν ο αέρας που κινείται συγκρούεται με ένα τοπογραφικό χαρακτηριστικό όπως μία οροσειρά (mountain range) ή κορυφή, η κίνηση του αέρα μεταβάλλεται. Η διοχέτευση κατεύθυνσης (directional channeling), το φαινόμενο Venturi και οι δράσεις κυμάτων (wave actions) είναι όλα παραλλαγές των μηχανικών και/ή των επιδράσεων εκτροπής (diverting effects) της τοπογραφίας. Η διοχέτευση κατεύθυνσης είναι η περίπτωση κατά την οποία μία μεγάλη λεκάνη απορροής σε ένα οροπέδιο ή οποιαδήποτε έκταση που επιτρέπει μία γενική ροή ανέμου και εκτρέπει κάποια από αυτή τη ροή, στέλνοντάς τη σε κατεύθυνση παράλληλη προς τη λεκάνη απορροής. Ο αέρας που χύνεται μέσα από ένα πέρασμα, ή χαράδρα (gorge), θα επιταχυνθεί λόγω του λεγόμενου φαινόμενου Venturi. Ο αέρας κινείται από ψηλότερες σε χαμηλότερες πιέσεις. Στην επιφάνεια, ο αέρας με την υψηλότερη ατμοσφαιρική πίεση είναι η πιο ψυχρή αέρια μάζα που σημαίνει ότι περιέχει το βαρύτερο και πιο πυκνό αέρα. Όταν δυνατοί άνεμοι κινούνται κατά μήκος μίας οροσειράς σε κατεύθυνση κάθετη στη διάταξη αυτή, μία κυματοειδής μορφή μπορεί να διαδοθεί στη γενική ροή αέρα στην κορυφογραμμή και πάνω από αυτή. Αυτό είναι περισσότερο πιθανό όταν η αέρια μάζα από πάνω είναι σταθερή (stable). Αυτά τα αποκαλούμενα ορεινά κύματα (mountain waves) μπορεί να εκτείνονται πολλά χιλιόμετρα προς τα κάτω καθώς υγραίνονται σταδιακά (Εικόνα 16). 32

33 Εικόνα 16. Ορεινά κύματα σχηματίζονται όταν δυνατοί άνεμοι πνέουν παράλληλα στις πλαγιές των βουνών. Σημαντικές αναταραχές και δυνατά ρεύματα προς τα άνω και προς τα κάτω συναντώνται στην υπήνεμη πλευρά. Οι κορυφές των κυμάτων μπορεί να δίδονται από καμπυλόσχημα κυματοειδή σύννεφα αλλά σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να μην υπάρχει επαρκής υγρασία για τον σχηματισμό τους. Από τον Schroeder και Buck (1970). Κάτω από την κορυφογραμμή, στην υπήνεμη πλευρά, η κίνηση του αέρα μπορεί να είναι αρκετά ταραχώδης. Ο κίνδυνος με τα ορεινά κύματα (mountain waves) είναι ότι καθώς προχωρά η θέρμανση στις λεκάνες της υπήνεμης πλευράς, ο αέρας εκεί γίνεται ολοένα και πιο ασταθής. Αρκετά συχνά, το αναμεμειγμένο στρώμα γίνεται αρκετά βαθύ ώστε να ενωθεί στο επίπεδο των ορεινών κυμάτων και μετά να τραβήξει τους δυνατούς ανέμους κάτω στην επιφάνεια. Ένας άλλος ατμοσφαιρικός παράγοντας που συνεισφέρει είναι η παρουσία υψηλής πίεσης και η συνδεόμενη υποχώρηση στην υπήνεμη (windward) πλευρά της οροσειράς. Επιδράσεις Διαταραχής (Turbulent Effects) Όποτε η ροή του αέρα εκτρέπεται πάνω ή γύρω από ένα προεξέχων εμπόδιο, είναι απίθανο να κάνει μία ομαλή μετάβαση πίσω σε έναν ομαλό ενοποιημένο άνεμο. Οι ζώνες διαταραχής γνωστές και ως eddies σχηματίζονται συνήθως στην υπήνεμη πλευρά ενός σημαντικού εμποδίου του ανέμου. Αυτές οι ζώνες μπορεί να βρίσκονται στο κάθετο ή στο οριζόντιο επίπεδο. Σχηματίζονται συχνά στις συμβολές των ποταμών (tributaries) κατά τη διάρκεια δυνατών ανέμων σε φαράγγια ή κοιλάδες. Μία ακόμα περιοχή διαταραχής βρίσκεται στην υπήνεμη πλευρά των κορυφογραμμών που εκτείνονται κάτω έως κυρίως φαράγγι. Το φαινόμενο αυτό συναντάτε κυρίως αργά το μεσημέρι όταν τοπικοί άνεμοι που πνέουν προς την κορυφή του φαραγγιού είναι στην αποκορύφωσή τους (peak). Θερμική Διαταραχή (Thermal Turbulence) προκαλείται από διαφορετική θέρμανση στην επιφάνεια και μπορεί να έχει μεγάλη επίδραση στον άνεμο που πνέει σε χαμηλό επίπεδο. Οι διαφορετικές επιφάνειες του εδάφους απορροφούν, αντανακλούν και ακτινοβολούν ποικίλες 33

34 ποσότητες θερμότητας. Ο ζεστός αέρας ανέρχεται και αναμειγνύεται με άλλον αέρα που κινείται πάνω από το τοπίο. Η μείξη αυτή έχει διαφορετικές επιδράσεις στους επιφανειακούς ανέμους αλλά συχνά τους μετατρέπει σε δυνατούς (gusty) και ασταθείς (erratic) ανέμους. Ανάσχεση Τριβής (Frictional Drag) Όλοι οι τύποι ανέμου επιβραδύνονται από την ανάσχεση που δημιουργεί η τριβή καθώς πλησιάζουν την επιφάνεια της γης. Η ποικιλία στην τραχύτητα του εδάφους προκαλεί και την ποικιλία στα ποσά της ανάσχεσης τριβής. Άνεμοι Μεγάλης Σημασίας στις Πυρκαγιές Τοπίου (Winds of Most Importance to Wild land Fire) Οι άνεμοι που αναφέρονται στο κομμάτι αυτό μπορούν να προκαλέσουν δριμείς συνθήκες στον καιρό που συνδέεται με την πυρκαγιά. Άνεμοι ψυχρού μετώπου (cold front winds), άνεμοι φοέν (foehn winds), καταιγίδα (thunderstorm), καθοδικά ρεύματα (downdrafts), μικρό-εξάρσεις (microbursts) και ρεύματα αέρα χαμηλού ύψους (low-level jets) μπορούν να κυριαρχήσουν ολοκληρωτικά στο περιβάλλον της πυρκαγιάς. Άνεμοι Ψυχρού Μετώπου (Cold Front Winds) Όταν δύο αέριες μάζες με διαφορετική θερμοκρασία και υγρασία έλθουν σε επαφή τότε δεν αναμειγνύονται μεταξύ τους, αλλά τείνουν να διατηρήσουν την αυτοτέλειά τους. Έτσι, διαχωρίζονται μεταξύ τους με μια διακριτή κεκλιμένη επιφάνεια που ονομάζεται μετωπική επιφάνεια (frontal surface). Η τομή της επιφάνειας αυτής με την επιφάνεια του εδάφους λέγεται μέτωπο (front) (Σημειώσεις του Μαθήματος Γενική Μετεωρολογία, Χ. Φείδας, Μυτιλήνη). Σε ένα ψυχρό μέτωπο, ο ψυχρότερος και πιο πυκνός αέρας πίσω από το μέτωπο αντικαθιστά το θερμότερο και ελαφρύτερο αέρα μπροστά από το μέτωπο (Εικόνα 17). Ένα τυπικό ψυχρό μέτωπο στην Ελλάδα κινείται με ταχύτητα Km/h, αλλά οι ταχύτητες μπορούν να είναι σημαντικά μικρότερες ή μεγαλύτερες. Οι άνεμοι μπροστά από ένα ψυχρό μέτωπο που πλησιάζει, συνήθως μεταβάλλονται από νοτιοανατολικούς σε νότιους και περεταίρω σε νοτιοδυτικούς. Καθώς το ψυχρό μέτωπο περνά, οι άνεμοι μετατρέπονται γρήγορα σε δυτικούς και ύστερα σε βορειοδυτικούς. Οι ταχύτητες του ανέμου αυξάνουν σε δύναμη καθώς το ψυχρό μέτωπο πλησιάζει και συνήθως γίνονται αρκετά ισχυροί και με ριπές (gusty) όταν το μέτωπο προσπερνάει μία περιοχή. Αυτό συμβαίνει καθώς οι βαθμίδες πίεσης (pressure gradients) είναι πυκνές και οι ισχυροί ανώτεροι άνεμοι αναμειγνύονται πιο εύκολα κάτω στην επιφάνεια σε πολύ ασταθή αέρα. Οι τυπικές ταχύτητες ανέμου ενός ψυχρού μετώπου ποικίλουν ανάμεσα στα 24 και 40 km/h, αλλά μπορεί να είναι αρκετά πιο μεγάλες σε ισχυρά ψυχρά μέτωπα. Τα ψυχρά μέτωπα μπορεί να προκαλέσουν καταιγίδες με πιθανά κατακρημνίσματα. Τα θερμά μέτωπα είναι σχετικά αδύναμα συγκρινόμενα με τα ψυχρά και έχουν μικρή σημασία κατά τη διάρκεια της εποχής των πυρκαγιών. Άνεμοι Foehn (Foehn Winds) Οι άνεμοι αυτοί είναι μία ειδική περίπτωση των γενικών ανέμων και συνδέονται με συστήματα οροσειρών. Εκδηλώνονται ως βαριές και σταθερές 34

35 ωθήσεις αέρα εγκαρσίως μίας οροσειράς και ύστερα κατέρχονται τις πλαγιές της υπήνεμης πλευράς, μεταβαλλόμενοι σε θερμότερους και ξηρότερους ανέμους λόγω συμπίεσης (compression). Οι άνεμοι Foehn τείνουν να είναι δυνατότεροι τη νύχτα καθώς συνδυάζονται με τοπικούς ανέμους που πνέουν προς το επίπεδο των φαραγγιών (down canyon). Εικόνα 17. Με γρήγορα κινούμενα ψυχρά μέτωπα, ο καιρός είναι πιο έντονος σε σχέση με αργά κινούμενα ψυχρά μέτωπα. Εάν ο θερμός αέρας είναι υγρός και σταθερός, όπως σε αυτή την περίπτωση, τότε διάσπαρτες καταιγίδες σχηματίζονται ακριβώς μπροστά από το ψυχρό μέτωπο. Από τον Schroeder και Buck (1970). Ρεύματα Εκροής Χαμηλού Επιπέδου (Low-Level Jet Streams) Είναι ρεύματα σχετικά γρήγορα κινούμενου αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης. Είναι όμοιοι με το γνωστό αεροχείμαρο (jet stream) στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Εντούτοις, η μέγιστη ταχύτητα ανέμου είναι σημαντικά μικρότερη και κυμαίνεται τυπικά από 40 έως 56 km/h. Η μέγιστη ταχύτητα επιτυγχάνεται σε υψόμετρο από 30 m έως αρκετά χιλιόμετρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους. Μπορούν να προκαλέσουν τη ραγδαία εξάπλωση της πυρκαγιάς όταν φτάνουν στην επιφάνεια της γης και την αύξηση των ταχυτήτων των επιφανειακών ανέμων μέσω του καθοδικής μεταφοράς της ορμής (downward transport of momentum). Από τις 64 μεγάλες πυρκαγιές που εξετάστηκαν από τον Haines (1988a), το 47% από τις ανατολικές και το 27% από τις δυτικές φωτιές συνδέονταν με ρεύματα εκροής χαμηλού επιπέδου. Επειδή η ταχύτητα του ανέμου φυσιολογικά αυξάνεται με το υψόμετρο, ένα στρώμα αέρα του οποίου τα κατώτερα στρώματα κινούνται πιο γρήγορα από τα ανώτερα, αποκαλείται πολλές φορές αντίστροφο προφίλ ανέμου (reverse wind profile). Το προφίλ αυτό επιτρέπει μία δυνατή, κάθετη στήλη διάδοσης θερμότητας να αναπτυχθεί κατευθείαν πάνω από τη φωτιά χωρίς να παρασύρεται από τους άνωθεν ανέμους. 35

36 ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟΥ Οι στόχοι του εγχειριδίου βασίζονται στις Ανάγκες Απόδοσης Εργασίας και καθορίζουν την απόδοση του συμμετέχοντα για την ολοκλήρωση της εκπαίδευσης αυτής. 1. Καθορίστε βασικά δεδομένα εισαγωγής για το έδαφος, την καύσιμη ύλη και τον καιρό, που απαιτούνται για την κατανόηση της συμπεριφοράς μιας πυρκαγιάς τοπίου, για διάφορες ώρες της ημέρας ή της νύχτας. 2. Περιγράψτε τις αιτίες για την ανάπτυξη ακραίων συνθηκών καύσης (κηλίδωση, επικόρυφες πυρκαγιές, στρόβιλοι πυρκαγιάς), λόγω καιρού, καύσιμης ύλης και/ή τοπογραφίας. 3. Εκτιμήστε τα δεδομένα της γραμμής πυρός, τις εκτιμήσεις συμπεριφοράς της πυρκαγιάς και αναγνωρίστε τις περιοχές όπου υπάρχουν περιορισμοί στις ενέργειες κατάσβεσης. 4. Περιγράψτε τις συνθήκες που συμβάλλουν στην εμφάνιση των πυρκαγιών που οδηγούνται από τον άνεμο και των πυρκαγιών στήλης. 5. Περιγράψτε τις συνδυασμένες επιρροές που θα πρέπει να παρακολουθούνται συνεχώς και που επηρεάζουν τη βασική συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς τοπίου. 6. Καταγράψτε επτά (7) περιβαλλοντικούς παράγοντες για τις πυρκαγιές τοπίου που θα πρέπει να παρακολουθούνται συνεχώς και περιγράψτε τους δείκτες μεταβολής για κάθε παράγοντα. 36

37 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 0 Εισαγωγή Εγχειριδίου. Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Α. Καλώς Ήρθατε. Β. Παρουσιάστε τους εκπαιδευτές και τους συμμετέχοντες. Γ. Σκοπός του εγχειριδίου. Εφοδιάστε τον συμμετέχοντα με γνώση για τη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου για την ασφαλή και αποτελεσματική λήψη μέτρων διαχείρισης. Το εγχειρίδιο S-290 δομείται γύρω από το Θέστε σε εφαρμογή όλες τις ενέργειες βασιζόμενοι στην παρούσα και αναμενόμενη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. Δ. Ανασκοπίστε τους στόχους του εγχειριδίου. Ε. Επτά Περιβαλλοντικοί Παράγοντες της Πυρκαγιάς Τοπίου. ΕΙΚΟΝΑ 1 - Επτά Περιβαλλοντικοί Παράγοντες της Πυρκαγιάς Τοπίου 37

38 ΙΙ. ΠΡΟΣΔΟΚΙΕΣ. Α. Παρακολούθηση σε όλες τις Συνεδρίες. Β. Να είστε σε ετοιμότητα να ξεκινήσετε εγκαίρως. Γ. Συμμετέχετε και μοιραστείτε τις ιδέες σας. ΙΙΙ. ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ (ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ). IV. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΑΤΕ ΤΗΝ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΔΙΑΤΑΞΗ ΚΑΙ ΤΙΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟΥ. Α. Ημερήσια Διάταξη. Β. Αξιολόγηση του συμμετέχοντα. Οι ασκήσεις των ενοτήτων και τα τεστ προόδου παρέχονται ώστε να γίνεται εξάσκηση των δεξιοτήτων και να εκτιμάται η γνώση του συμμετέχοντα στο υλικό που έχει παρουσιαστεί. Η επιτυχής ολοκλήρωση του S-290 θα εξαρτηθεί από τη βαθμολογία του συμμετέχοντα που πρέπει να συμπληρώσει 80% ή περισσότερο στην τελική εξέταση. Γ. Αξιολόγηση Εγχειριδίου (Προαιρετικό). Μπορεί να σας δοθεί ένα έντυπο αξιολόγησης του εγχειριδίου για να αξιολογήσετε το εγχειρίδιο. Δ. Βιβλίο Ασκήσεων Σπουδαστή (Student s Workbook). Ο πρωταρχικός στόχος του βιβλίου ασκήσεων του σπουδαστή είναι να βοηθήσει τη μάθηση του συμμετέχοντα. Ε. Γλωσσάρι Όρων. Στο τέλος του εγχειριδίου παρατείθεται ένα γλωσσάρι όρων. Ο συμμετέχων θα πρέπει να εξοικειωθεί με τη χρήση και την έννοια των όρων αυτών στη συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς τοπίου. 38

39 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 1 Το Περιβάλλον της Πυρκαγιάς ΣΤΟΧΟΙ 1. Περιγράψτε πώς τα τρία συστατικά του περιβάλλοντος της πυρκαγιάς τοπίου, μπορεί να ποικίλλουν στο χρόνο και στο χώρο για να προκαλέσουν μεταβολές στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. 2. Καταγράψτε και δώστε παραδείγματα των τριών μεθόδων μεταφοράς θερμότητας. 3. Καταγράψτε τρεις μεθόδους μαζικής μεταφοράς καυτρών στις πυρκαγιές τοπίου. 4. Περιγράψτε πρωταρχικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την ανάφλεξη, την ένταση και το ρυθμό εξάπλωσης των πυρκαγιών τοπίου. 5. Συζητήστε τη σχέση ανάμεσα στις πυρκαγιές τοπίου διαφόρων εντάσεων και των περιβάλλοντών τους. 6. Περιγράψτε τη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου με τη χρήση καθορισμένης ορολογίας. 39

40 Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Το Περιβάλλον της Πυρκαγιάς Τοπίου. Η συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου, που είναι το αντικείμενο μελέτης του εγχειριδίου αυτού, μπορεί να οριστεί ως ο τρόπος με τον οποίο αναφλέγεται η καύσιμη ύλη, αναπτύσσονται οι φλόγες, εξαπλώνεται η πυρκαγιά και παρουσιάζει άλλα φαινόμενα. Η ανάλυσή μας για τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς, αναγνωρίζει την πολυπλοκότητα των πολλών και μεταβαλλόμενων παραγόντων που την επηρεάζουν. Η συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου σχηματίζεται από το φυσικό της περιβάλλον. Οι ρυθμοί εξάπλωσης, η ένταση της πυρκαγιάς και άλλα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς, ανταποκρίνονται στον μοναδικό και πάντα μεταβαλλόμενο συνδυασμό των συστατικών του περιβάλλοντος της πυρκαγιάς. Όχι μόνο επηρεάζει το περιβάλλον τη συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς αλλά και η πυρκαγιά η ίδια μπορεί να επηρεάσει το περιβάλλον μέσα στο οποίο καίει. ΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ ΤΑ ΤΡΙΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΠΟΙΚΙΛΛΟΥΝ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ ΚΑΙ ΤΟ ΧΩΡΟ ΓΙΑ ΝΑ ΠΡΟΚΑΛΕΣΟΥΝ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΜΙΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Τα Τρία Κύρια Συστατικά στο Περιβάλλον της Πυρκαγιάς Τοπίου. Οι μεταβαλλόμενες καταστάσεις καθενός από τα συστατικά του περιβάλλοντος καύσιμη ύλη, τοπογραφία, καιρός, και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους αλλά και με την ίδια την πυρκαγιά, καθορίζουν τα χαρακτηριστικά και τη συμπεριφορά μίας πυρκαγιάς ανά πάσα στιγμή. Μεταβολές στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς στο χώρο και το χρόνο προκύπτουν σε σχέση με τις μεταβολές στα συστατικά του περιβάλλοντος. (Βλ. Εικόνα 1.) 40

41 ΕΙΚΟΝΑ 1: Συστατικά του περιβάλλοντος της πυρκαγιάς τοπίου. 1. Οι παράγοντες Καιρού που σχετίζονται με τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. Α. Θερμοκρασία Β. Σχετική Υγρασία Γ. Ατμοσφαιρική σταθερότητα Δ. Ταχύτητα και κατεύθυνση του ανέμου Ε. Κατακρημνίσματα 41

42 2. Σημαντικοί Τοπογραφικοί παράγοντες στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. Α. Υψόμετρο Β. Θέση της πλαγιάς Γ. Έκθεση Δ. Σχήμα της περιοχής Ε. Κλίση της πλαγιάς 3. Σημαντικοί παράγοντες Καύσιμης Ύλης στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. Α. Ποσότητα καύσιμης ύλης Β. Μέγεθος και σχήμα Γ. Συμπακτότητα Δ. Οριζόντια συνέχεια Ε. Κάθετη συνέχεια ΣΤ. Χημική σύσταση Β. Μεταβολή στο Χώρο και στο Χρόνο Εδώ θα αναφερθεί σύντομα πώς κάθε ένα από τα τρία κύρια συστατικά του περιβάλλοντος της πυρκαγιάς μεταβάλλονται στο χώρο και στο χρόνο και κατά συνέπεια επηρεάζουν τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. 1. Καιρός Χρόνος: Η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, η ατμοσφαιρική σταθερότητα και ο άνεμος, αλλάζουν συνεχώς. Αυτό επηρεάζει την ανάπτυξη της βλάστησης και την υγρασία της καύσιμης ύλης. Χώρος: Λαμβάνουν χώρα σημαντικές αλλαγές με την τοπογραφία και τα γενικά μοτίβα καιρού. Επίδραση στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς: Μπορεί να οδηγήσει στην αλλαγή του ρυθμού και της κατεύθυνσης εξάπλωσης και της έντασης της πυρκαγιάς. 42

43 2. Τοπογραφία. Χρόνος: Γενικά θεωρείται ως σταθερός. Χώρος: Οι αλλαγές μπορεί να είναι σημαντικές ειδικά σε ορεινά εδάφη. Επίδραση στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς: Επηρεάζεται η κατεύθυνση και ο ρυθμός εξάπλωσης. 3. Καύσιμη Ύλη. Χρόνος: Η υγρασία ζωντανής και νεκρής καύσιμης ύλης μεταβάλλεται. Οι αρρώστιες από έντομα, η συγκομιδή και η διαχείριση της βλάστησης, οι προδιαγεγραμμένες πυρκαγιές και ο καιρός μπορούν να μεταβάλλουν την καύσιμη ύλη. Χώρος: Ο καιρός και η τοπογραφία θα αλλάξουν τους τύπους της καύσιμης ύλης. Επίδραση στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς: Η ένταση της πυρκαγιάς θα αυξάνεται καθώς όλο και περισσότερη καύσιμη ύλη γίνεται διαθέσιμη προς καύση. Γ. Η πυρκαγιά επηρεάζει το περιβάλλον της. Μία από τις φυσικές δυνάμεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι η ίδια η πυρκαγιά. Οι επιρροές που μπορεί να έχει μία πυρκαγιά στο ίδιο της το περιβάλλον αποτυπώνονται στην Εικόνα 2. 43

44 ΕΙΚΟΝΑ 2 Η πυρκαγιά επηρεάζει το περιβάλλον της. ΙΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΚΑΙ ΔΩΣΤΕ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΤΩΝ ΤΡΙΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Α. Μετάδοση θερμότητας: Η διαδικασία κατά την οποία η θερμότητα κινείται από ένα σώμα σε ένα άλλο μέσω αγωγής, μεταφοράς και ακτινοβολίας. 44

45 ΕΙΚΟΝΑ 3 Τρόποι Μεταφοράς Θερμότητας. 1. Aγωγή (Conduction): Η μεταφορά της θερμότητας από μόριο σε μόριο μέσα στο ίδιο σώμα αλλά και από σώμα σε σώμα. 2. Μεταφορά (Convection): Η μεταφορά θερμότητας μέσω της κίνησης του αέρα. 3. Ακτινοβολία (Radiation): Η μεταφορά θερμότητας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η ποσότητα της θερμότητας που προσλαμβάνεται από τα καύσιμα μπροστά από την πυρκαγιά, εξαρτάται από την ένταση της φωτιάς και την απόσταση από αυτήν. 45

46 Οι ακόλουθοι παράγοντες μπορεί να οδηγήσουν στην αύξηση της ακτινοβολούμενης θερμότητας: α. Τα καύσιμα βρίσκονται πιο πάνω από τη φωτιά σε μια πλαγιά. β. Αυξανόμενοι άνεμοι. γ. Η καύσιμη ύλη είναι συγκεντρωμένη. Β. Συνδυασμένοι Μέθοδοι Μεταφοράς Θερμότητας. ΑΣΚΗΣΗ 1: Μέθοδοι Μεταφοράς Θερμότητας. Συμπληρώστε στην Εικόνα 4 την κατάλληλη μέθοδο μεταφοράς θερμότητας. Θυμηθείτε ότι η προθέρμανση της καύσιμης ύλης μπορεί να προκύπτει από όλες αυτές τις μεθόδους, την ίδια στιγμή και να εξαρτάται από τη διάταξη ή τον όγκο της καύσιμης ύλης. Και οι τρεις μέθοδοι μεταφοράς θερμότητας είναι σημαντικοί παράγοντες στον καθορισμό της εξάπλωσης μιας πυρκαγιάς τοπίου. ΕΙΚΟΝΑ 4 - Συνδυασμένοι Μέθοδοι Μεταφοράς Θερμότητας. 46

47 IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΤΡΕΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΜΑΖΙΚΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΑΠΟΚΑΪΔΙΩΝ ΣΕ ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΤΟΠΙΟΥ. Οι τρεις μέθοδοι μεταφοράς αποκαϊδιών είναι: Α. Μεταφορά Θερμότητας (Convection). Β. Άνεμος (Wind). Γ. Βαρύτητα (Gravity). ΕΙΚΟΝΑ 5 Μεταφορά Καυτρών μέσω Μεταφοράς Θερμότητας. 47

48 Μικρά κομμάτια υλικού που καίγεται μπορούν να ανυψωθούν μέσα σε μια στήλη διάδοσης θερμότητας και να μεταφερθούν σε κάποια απόσταση μπροστά από την πυρκαγιά. ΕΙΚΟΝΑ 6 Μεταφορά Καυτρών από τον Άνεμο. Ο ίδιος ο άνεμος μπορεί να προκαλέσει από τα αποκαΐδια κηλίδωση σε μικρή απόσταση από τη φωτιά. Ο συνδυασμός του ανέμου και των δυνατών ρευμάτων επαγωγής μπορούν να μεταφέρουν αποκαΐδια σε σημαντικές αποστάσεις προκαλώντας κηλίδωση σε μεγάλη έκταση. 48

49 ΕΙΚΟΝΑ 7 Μεταφορά Αποκαϊδιών από τη Βαρύτητα. Η βαρύτητα μπορεί να είναι υπεύθυνη για την κηλίδωση που προκαλείται από τα αποκαΐδια προς τα χαμηλότερα επίπεδα μιας πλαγιάς. Συνήθως, όσο πιο απότομη είναι η κλίση της πλαγιάς, τόσο πιο σημαντικό το πρόβλημα της κηλίδωσης που προκαλείται από τα καιγόμενα υλικά που κυλούν προς τα κάτω. V. ΣΤΟΧΟΣ 4: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΟΥΣ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΤΕΡΟΥΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΝΑΦΛΕΞΗ, ΤΗΝ ΕΝΤΑΣΗ ΚΑΙ ΤΟ ΡΥΘΜΟ ΕΞΑΠΛΩΣΗΣ ΜΙΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ. Αυτό που απασχολεί τον πυροσβέστη είναι πώς το περιβάλλον επηρεάζει την ανάφλεξη, την ένταση και το ρυθμό εξάπλωσης των πυρκαγιών τοπίου. Α. Ανάφλεξη Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάφλεξη της καύσιμης ύλης σε πυρκαγιές τοπίου είναι: 1. Μέγεθος και σχήμα της καύσιμης ύλης. 2. Η διάταξη και το πόσο συμπαγής είναι η καύσιμη ύλη. 49

50 3. Η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης. 4. Η θερμοκρασία της καύσιμης ύλης. Β. Ένταση της Πυρκαγιάς. Η ένταση μίας πυρκαγιάς που καίει μία πλαγιά με σταθερή ταχύτητα ανέμου επηρεάζεται από: 1. Τον όγκο της καύσιμης ύλης. 2. Η διάταξη και το πόσο συμπαγής είναι η καύσιμη ύλη. 3. Η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης. Η Ένταση της Γραμμής του Μετώπου της Πυρκαγιάς (Fire line Intensity) είναι η απόσταση που μετράτε από το μέσο ύψος της κορυφής της φλόγας μέχρι το μέσο της φλεγόμενης ζώνης, στη βάση της πυρκαγιάς. Γ. Ρυθμός Εξάπλωσης. Οι κυριότεροι παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό εξάπλωσης είναι: 1. Η αυξανόμενη ένταση της πυρκαγιάς. 2. Η ταχύτητα του ανέμου. 3. Η κλίση της πλαγιάς. 50

51 1. Εξάπλωση προς τα εμπρός και αύξηση της περιοχής. ΕΙΚΟΝΑ 8 Ανάπτυξη της Φωτιάς ΑΣΚΗΣΗ 2: Εξάπλωση προς τα εμπρός και αύξηση της περιοχής. Υποθέστε ότι αυτή η φωτιά εξαπλώνεται προς τα εμπρός με ρυθμό 160 m την ώρα για μία περίοδο άνω των τριών ωρών. Η ολική απόσταση εμπρόσθιας εξάπλωσης είναι 480 m. Σε αντίθεση με την εμπρόσθια εξάπλωση, οι ρυθμοί αύξησης της περιοχής δεν είναι γραμμικοί. Μία πρόχειρη εκτίμηση της αύξησης της περιοχής υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το εμβαδό που κάηκε την πρώτη ώρα επί τον αριθμό των ορών στο τετράγωνο, [(εμβαδό που κάηκε την πρώτη ώρα) * (αριθμός των ορών) 2 ], εάν η πυρκαγιά καίει ανεμπόδιστα. Στο παράδειγμά μας, η πυρκαγιά έκαψε 16 στρέμματα 51

52 μετά από μία ώρα. Πόσα στρέματα θα κάψει η φωτιά σε τρεις ώρες 16*3 2 =144 στρέμματα ; 2. Ελλειπτικό μοτίβο εξάπλωσης. ΕΙΚΟΝΑ 9 - Ελλειπτικά μοτίβα εξάπλωσης. Οι συνθήκες στο πεδίο που μπορεί να προκαλέσουν εναλλαγές στα σχήματα της πυρκαγιάς και απεικονίζονται πιο πάνω είναι: α. Η αλλαγή στον τύπο της καύσιμης ύλης δημιουργεί ακανόνιστη περίμετρο. β. Εμπόδια που σταματούν μερικώς ή ολικώς την εξάπλωση. γ. Οι επιδράσεις της πλαγιάς που είτε μειώνουν είτε αυξάνουν την εξάπλωση της πυρκαγιάς στο μέτωπο ή στις πτέρυγες. δ. Κηλίδωση μπροστά ή προς τα κατάντη μιας πλαγιάς. 52

53 VI. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΣΥΖΗΤΗΣΤΕ ΤΗ ΣΧΕΣΗ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΩΝ ΕΝΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΤΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΤΟΥΣ. Α. Κάθετη Διάσταση μιας Πυρκαγιάς Τοπίου. Τρεις παράγοντες που καθορίζουν την έκταση της κάθετης εξάπλωσης της στήλης καπνού ή της στήλης διάδοσης θερμότητας: 1. Ένταση της πυρκαγιάς ΕΙΚΟΝΑ 10 Πυρκαγιά Χαμηλής Έντασης α. Οι πυρκαγιές χαμηλής έντασης δημιουργούν αδύναμα ρεύματα προς το εσωτερικό της φωτιάς στο άκρο της πυρκαγιάς που τροφοδοτούν μία χαμηλή στήλη διάδοσης θερμότητας ή καπνού. Στις πυρκαγιές χαμηλής έντασης, το περιβάλλον ελέγχει τη φωτιά. Η επίδραση της πυρκαγιάς προκαλεί ελαφρό μετασχηματισμό στα καιρικά στοιχεία. 53

54 ΕΙΚΟΝΑ 11 Πυρκαγιά Υψηλής Έντασης β. Οι πυρκαγιές υψηλής έντασης δημιουργούν ισχυρά ρεύματα προς το εσωτερικό της φωτιάς στο άκρο της πυρκαγιάς που βοηθούν στην τροφοδότηση μίας στήλης διάδοσης θερμότητας που μπορεί να φτάσει αρκετές χιλιάδες μέτρα μέσα στην ατμόσφαιρα. Στις πυρκαγιές υψηλής έντασης, η φωτιά μπορεί να ελέγχει το περιβάλλον. Η επίδραση της πυρκαγιάς μπορεί να μετασχηματίζει τα καιρικά στοιχεία. 2. Σταθερότητα ή αστάθεια της κατώτερης ατμόσφαιρας. 3. Άνεμοι που πνέουν πάνω από την πυρκαγιά. 54

55 Β. Ανοιχτά και Κλειστά Περιβάλλοντα Πυρκαγιάς. ΕΙΚΟΝΑ 12 Ανοιχτό Περιβάλλον Πυρκαγιάς 1. Ανοιχτό περιβάλλον πυρκαγιάς. Σε ένα ανοιχτό περιβάλλον πυρκαγιάς, η καύσιμη ύλη και η φωτιά είναι ανοιχτά στα στοιχεία του καιρού. Η συμπεριφορά της πυρκαγιάς μπορεί να αντιδρά πρόθυμα σε αυτές τις αλλαγές του καιρού. 55

56 ΕΙΚΟΝΑ 13 Κλειστό Περιβάλλον Πυρκαγιάς 2. Κλειστό περιβάλλον πυρκαγιάς. Μία πυρκαγιά που καίει κάτω από ένα δασικό υπόροφο μπορεί να συγκριθεί με μία φωτιά που καίει σε ένα κλειστό κτήριο. Οι πυρκαγιές κλειστού περιβάλλοντος παραμένουν χαμηλές σε ένταση και έχουν χαμηλό ρυθμό εξάπλωσης. Από τη στιγμή που μία πυρκαγιά διεισδύσει στην οροφή ή στο φυλλόστρωμα, δημιουργώντας ένα ανοιχτό περιβάλλον πυρκαγιάς, η ένταση της φωτιάς και ο ρυθμός εξάπλωσής της μπορεί να αυξηθούν δραματικά. VII. ΣΤΟΧΟΣ #6: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ ΜΕ ΤΗ ΔΕΔΟΜΕΝΗ ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΣΥΜΠΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ. 56

57 ΑΣΚΗΣΗ 3: Περιγράφοντας τη Συμπεριφορά της Πυρκαγιάς. Αντιστοιχίστε τους όρους της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς (αριστερά) με του ορισμούς (δεξιά). Ι Κηλίδωση (Spotting) ΣΤ Έρπουσα Πυρκαγιά (Surface Fire) Θ Γρήγορη Εξάπλωση (Running) Η Έρπει (Creeping) Γ Καύση χωρίς φλόγα (Smoldering) Β Επικόρυφη Πυρκαγιά (Crown Fire) Α Υποεδάφια Πυρκαγιά (Ground Fire) Κ Ξαφνική Eεπιτάχυνση (Flareup) Ε Φλεγόμενο Μέτωπο (Flaming Front) Δ Στροβιλισμός (Fire whirl) Ζ Καψάλισμα (Torching) Α. Φωτιά που καταναλώνει την οργανική ύλη κάτω από τα επιφανειακά υλικά (π.χ τύρφη). Β. Φωτιά που αναπτύσσεται από κορυφή σε κορυφή σε δέντρα ή θάμνους, λίγο-πολύ ανεξάρτητα από την έρπουσα φωτιά. Γ. Φωτιά που εκδηλώνεται χωρίς φλόγα και εξαπλώνεται ελάχιστα. Δ. Μια στρωβιλωδώς κινούμενη στήλη αέρα που ανέρχεται μέσα σε μια δίνη και μεταφέρει πολύ καπνό, συντρίμμια και φλόγες. Ε. Εκείνη η ζώνη μίας κινούμενης πυρκαγιάς μέσα στην οποία η καύση εκδηλώνεται κυρίως με φλόγα. ΣΤ. Πυρκαγιά που καίει χαμηλή βλάστηση, χόρτα, βελόνες, ξερά φύλλα, κλαδιά κα. Ζ. Πυρκαγιά που κινείται από επιφανειακή καύσιμη ύλη στις κόμες μεμονωμένων δέντρων αλλά όχι απαραίτητα από τη μία κόμη στην άλλη. Η. Πυρκαγιά που καίει με χαμηλή φλόγα και εξαπλώνεται αργά. Θ. Πυρκαγιά που εξαπλώνεται γρήγορα με ένα καλώς καθορισμένο μέτωπο. Ι. Πυρκαγιά που δημιουργεί σπίθες και καύτρες που μεταφέρονται με τον άνεμο και ξεκινούν νέες φωτιές πίσω από την κύρια πυρκαγιά. Κ. Ξαφνική επιτάχυνση της εξάπλωσης ή της έντασης της πυρκαγιάς, αλλά σχετικά μικρής διάρκειας. 57

58 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Η τοπογραφία επηρεάζει περισσότερο τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς: Α. Τροποποιώντας απευθείας τα γενικά μοτίβα του καιρού. Β. Αυξάνοντας τη σταθερότητα μέσα στην ατμόσφαιρα. Γ. Προκαλώντας στην καύσιμη ύλη να μεγαλώνει πιο γρήγορα. Δ. Καθορίζοντας τα μήκη φλόγας και την κατεύθυνση του ανέμου. 2. Από τους τρεις περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς, ποιος είναι ο πιο ευμετάβλητος; Α. Τοπογραφία. Β. Καύσιμη ύλη. Γ. Καιρός. Δ. Γεωγραφία. 3. Η λιγότερο σημαντική μορφή της μετάδοσης θερμότητας που επηρεάζει το ρυθμό εξάπλωσης σε μία πυρκαγιά τοπίου που εξαπλώνεται γρήγορα είναι: Α. Μεταφορά. Β. Ακτινοβολία. Γ. Μαζική μεταγωγή. Δ. Επαγωγή. 4. Το σημείο στο οποίο ένα εύφλεκτο υλικό πρέπει να θερμανθεί για να αυτοσυντηρεί την καύση του είναι γνωστό και ως: Α. Ένταση γραμμής μετώπου. Β. Θερμοκρασία καύσιμης ύλης. Γ. Θερμοκρασία ανάφλεξης. Δ. Θερμοκρασία διατήρησης. 58

59 5. Η ένταση της γραμμής μετώπου εξαρτάται από: Α. Το μέγεθος της καύσιμης ύλης. Β. Την υγρασία της καύσιμης ύλης. Γ. Τη θερμοκρασία της καύσιμης ύλης. Δ. Τη διάταξη και το πόσο συμπαγής είναι η καύσιμη ύλη. Ε. Όλα τα παραπάνω. 5. Δύο προϋποθέσεις για την κηλίδωση σε μεγάλη απόσταση είναι ο άνεμος και μία καλά αναπτυγμένη στήλη διάδοσης θερμότητας. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 6. Μία πυρκαγιά που προχωρά μέσα από οροφές δέντρων και χαμόκλαδων είναι γνωστή και ως: Α. Πυρκαγιά φραγμού. Β. Πυρκαγιά κορυφογραμμής. Γ. Επικόρυφη πυρκαγιά. Δ. Στροβιλώδης πυρκαγιά. Στις ερωτήσεις από 8 έως 10, επιλέξτε τη σωστή ακολουθία συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που ταιριάζει στις δραστηριότητες που περιγράφονται. 7. Πυρκαγιά καίει υπολείμματα στο έδαφος, αλλά περιστασιακά μεταφέρεται στις κόμες μεμονωμένων δέντρων, και παράγει καύτρες που ξεκινούν νέες φωτιές έξω από την περίμετρο της πυρκαγιάς. Α. Επικόρυφη πυρκαγιά με στήλη διάδοσης θερμότητας και στροβιλισμούς. Β. Έρπουσα πυρκαγιά με καψάλισμα και κηλίδωση. Γ. Επικόρυφη πυρκαγιά με ξαφνική επιτάχυνση και καψάλισμα. Δ. Υποεδάφια πυρκαγιά με καύση χωρίς φλόγα και ξαφνικές επιταχύνσεις. Ε. Πυρκαγιά που εξαπλώνεται γρήγορα και οδηγείται από τον άνεμο με ενεργή κάυση στις κόμες. 8. Πυρκαγιά ξεκινάει να καίει στις κόμες και εξαπλώνεται στο φυλλόστρωμα. Υπάρχει μία ξαφνική αύξηση στην ένταση της γραμμής μετώπου όπου η φωτιά ελέγχει το περιβάλλον της. Σε κάποιο σημείο οι φλόγες μπορεί να παρατηρηθεί ότι μεταφέρονται στροβιλωδώς ψηλά μέσα στη στήλη διάδοσης θερμότητας. 59

60 Α. Επικόρυφη πυρκαγιά με στήλη διάδοσης θερμότητας και στροβιλισμούς. Β. Έρπουσα πυρκαγιά με καψάλισμα και κηλίδωση. Γ. Επικόρυφη πυρκαγιά με ξαφνική επιτάχυνση και καψάλισμα. Δ. Υποεδάφια πυρκαγιά με καύση χωρίς φλόγα και ξαφνικές επιταχύνσεις. Ε. Πυρκαγιά που εξαπλώνεται γρήγορα και οδηγείται από τον άνεμο με ενεργή καύση στις κόμες. 9. Πυρκαγιά καταναλώνει την οργανική ύλη κάτω από την επιφάνεια του εδάφους μετά το πέρασμα της κύριας φωτιάς και εξαπλώνεται στην επιφάνεια χωρίς την παρουσία φλόγας. Περιστασιακά, η φωτιά θα αναφλέξει περιοχές με καύσιμη ύλη στην επιφάνεια που δεν έχει καεί και μικρές εξάρσεις πυρκαγιάς θα λάβουν χώρα. Α. Επικόρυφη πυρκαγιά με στήλη διάδοσης θερμότητας και στροβιλισμούς. Β. Έρπουσα πυρκαγιά με καψάλισμα και κηλίδωση. Γ. Επικόρυφη πυρκαγιά με ξαφνική επιτάχυνση και καψάλισμα. Δ. Υποεδάφια πυρκαγιά με καύση χωρίς φλόγα και ξαφνικές επιταχύνσεις. Ε. Πυρκαγιά που εξαπλώνεται γρήγορα και οδηγείται από τον άνεμο με ενεργή καύση στις κόμες. 60

61 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Βασικές Διεργασίες του Καιρού ΣΤΟΧΟΙ 1. Περιγράψτε πώς η επιφάνεια της γης και η κατώτερη ατμόσφαιρα ψύχονται και θερμαίνονται. 2. Εξηγήστε τη σημασία του ισοζυγίου θερμότητας της γης. 3. Εξηγήστε την εναλλαγή των εποχών. 4. Συζητήστε γιατί υπάρχουν ημερήσιες και εποχικές καθυστερήσεις στη θερμοκρασία. 5. Περιγράψτε τη σχέση ανάμεσα στην ατμοσφαιρική πίεση, τον όγκο και τη θερμοκρασία. 61

62 I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Η Ατμόσφαιρα Τι Είναι; Σαν ένας ωκεανός από αέρα, η ατμόσφαιρα περιβάλλει τη Γη καθώς αυτή περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και κινείται σε τροχιά γύρω από τον ήλιο. Όλη η ζωή στη Γη εξαρτάται από την ατμόσφαιρα. Χωρίς αυτή, η Γη θα ήταν ένας νεκρός και άγονος πλανήτης. Μπορούμε να ζήσουμε για πολλές μέρες χωρίς τροφή, για λίγες μέρες χωρίς νερό αλλά μόνο μερικά λεπτά χωρίς αέρα. Η ατμόσφαιρα εκτείνεται για εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τη Γη αλλά φθίνει τόσο σταδιακά που είναι αδύνατο να πούμε που ακριβώς τελειώνει και που ξεκινάει το διάστημα. Η ατμόσφαιρα χωρίζεται σε αρκετά στρώματα, που βασίζονται κυρίως στα χαρακτηριστικά της θερμοκρασίας. Από τη στιγμή που όλα τα σύννεφα και ο καιρός προκύπτουν στην τροπόσφαιρα, θα εστιάσουμε την προσοχή μας σε αυτό το στρώμα. 1. Τροπόσφαιρα Το χαμηλότερο στρώμα της ατμόσφαιρας είναι η τροπόσφαιρα. Γενικά, η θερμοκρασία μειώνεται όσο αυξάνεται το ύψος με εξαίρεση περιστασιακά ρηχά στρώματα. Το ύψος της ποικίλει από 7-8 χιλιόμετρα πάνω από τους Πόλους έως και χιλιόμετρα πάνω από τον Ισημερινό. Μεταξύ της τροπόσφαιρας και του επόμενου στρώματος υπάρχει ένα στρώμα που ονομάζεται τροπόπαυση. Μία ελάχιστη θερμοκρασία συνήθως σηματοδοτεί την τροπόπαυση. Καταδεικνύει επίσης προσεγγιστικά το ανώτατο όριο της δραστηριότητας των καταιγίδων. 2. Σύσταση της τροπόσφαιρας Είναι η περιοχή του μεταβαλλόμενου καιρού και περιέχει τα τρία τέταρτα του βάρους της ατμόσφαιρας της γης. Ο αέρας στην τροπόσφαιρα αποτελείται κυρίως από δύο αέρια. Ο ξηρός αέρας περιέχει περίπου 78% άζωτο και 21% οξυγόνο. Ο υπόλοιπος αποτελείται από 0.93% αργό και 0.03 με 0.04% διοξείδιο του άνθρακα. Επιπρόσθετα σε αυτά τα αέρια, η τροπόσφαιρα περιέχει μία ποικίλη ποσότητα υδρατμών από κοντά στο μηδέν μέχρι 4 ή 5%. Οι υδρατμοί έχουν πολύ 62

63 σημαντική επίδραση στον καιρό επειδή χωρίς αυτούς δεν θα υπήρχαν τα σύννεφα ή η βροχή. Η διαφορά στην ποσότητα υδρατμών επηρεάζει την περιεχόμενη υγρασία και την ευφλεκτότητα της επιφανειακής καύσιμης ύλης. Η τροπόσφαιρα περιέχει επίσης αλάτι και μόρια σκόνης, καπνό και άλλους βιομηχανικούς ρύπους. Αυτοί οι ρύποι επηρεάζουν την ορατότητα μέσα στην ατμόσφαιρα και λειτουργούν επίσης ως πυρήνες για τη συμπύκνωση των υδρατμών και το σχηματισμό νεφών. Γ. Τυπική Ατμοσφαιρική Πίεση. Η τυπική τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης στην επιφάνεια της θάλασσας (μηδενικό υψόμετρο) είναι 1013hPa. Η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται γρήγορα με το ύψος. Περίπου το μισό από το βάρος της ατμόσφαιρας βρίσκεται μέσα στα 5,5 χιλιόμετρα από την επιφάνεια. Δ. Διεργασίες του Καιρού. Η ατμόσφαιρα είναι πολύ δυναμική με τις συνθήκες να αλλάζουν από λεπτό σε λεπτό. Αυτές οι ατμοσφαιρικές εναλλαγές μικρής διάρκειας είναι αυτό που αποκαλούμε καιρό. Η κατανόηση των διεργασιών του καιρού και η ικανότητα να δούμε και να ερμηνεύσουμε τις ατμοσφαιρικές συνθήκες αποτελούν μεγάλο πλεονέκτημα για τη διαχείριση της πυρκαγιάς. ΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ Η ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΚΑΙ Η ΚΑΤΩΤΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΘΕΡΜΑΙΝΕΤΑΙ ΚΑΙ ΨΥΧΕΤΑΙ. Α. Πηγή της Θερμότητας. Σχεδόν όλη η θερμότητα της επιφάνειας της γης και της ατμόσφαιράς της προέρχεται από τον ήλιο μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας. Σε πολύ μικρή κλίμακα, θερμότητα μπορεί να παράγεται από μία μεγάλη ενεργή δασική πυρκαγιά ή από άλλη δραστηριότητα που απελευθερώνει ενέργεια. Παρόλα αυτά, η επιρροή από αυτές τις πηγές θερμότητας, σε παγκόσμια κλίμακα, είναι πολύ μικρή. Η συζήτηση αυτή θα επικεντρωθεί στην ηλιακή ακτινοβολία. Β. Κατανομή της Ηλιακής Ακτινοβολίας 63

64 ΕΙΚΟΝΑ 1 Το Ισοζύγιο της Ηλιακής Ακτινοβολίας Η κατανομή της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας ποικίλει, εξαρτώμενη από την τοποθεσία και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες. Από τη συνολική ενέργεια που φτάνει από τον ήλιο, το 70% περίπου απορροφάτε από την επιφάνεια της γης και την ατμόσφαιρα. Το υπόλοιπο 30% χάνεται στο διάστημα καθώς ανακλάται στα σύννεφα και στην επιφάνεια της γης ή διασκορπίζεται από τα μόρια του αέρα. Γ. Άλλοι Παράγοντες που επηρεάζουν τη Θερμοκρασία της Γης. Η κυρίαρχη επίδραση της ηλιακής θέρμανσης κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι η θερμοκρασία που δημιουργεί στην επιφάνεια της γης και στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Αυτές οι θερμοκρασίες ποικίλουν σε ημερήσια βάση και εξαρτώνται κυρίως από τρεις παράγοντες. 1. Την ποσότητα της υγρασίας και των ρύπων στον αέρα. 64

65 Αυτά μπορούν να ανακλούν και/ή να απορροφούν την εισερχόμενη ακτινοβολία. Η παρουσία και το πάχος των νεφών, των υδρατμών, της ομίχλης και του καπνού, μπορούν να χαμηλώσουν τη θερμοκρασία της επιφάνειας της γης. 2. Τη γωνία και τη διάρκεια των ηλιακών ακτίνων που φτάνουν στη επιφάνεια. Αυτές επηρεάζονται από την ώρα της ημέρας και την εποχή του χρόνου και από την τοπογραφία. Το γεωγραφικό πλάτος, η κλίση, η έκθεση, το υψόμετρο και το σχήμα της χώρας μπορούν να μεταβάλλουν σημαντικά τη θερμοκρασία της γης. 3. Τις επιφανειακές ιδιότητες του εδάφους και της βλάστησης.. Αυτές ανακλούν και απορροφούν την εισερχόμενη ακτινοβολία. Παράγοντες μπορεί να είναι το χρώμα, η υφή, η διαφάνεια, η θερμική αγωγιμότητα και η θερμοχωρητικότητα. Οι όροι αυτοί που περιγράφουν τις ιδιότητες της επιφάνειας θα πρέπει να επεξηγηθούν. Η αύξηση ή η ελάττωση της θερμότητας στην επιφάνεια της γης εξαρτάται από: α. Χρώμα και Υφή. Και τα δύο επηρεάζουν την ικανότητα των ουσιών να απορροφούν ή να ανακλούν την ακτινοβολία. Για παράδειγμα, το μελανό χώμα κυρίως απορροφά ενώ το άσπρο χιόνι κυρίως ανακλά την ακτινοβολία. Μία επιφάνεια με τραχιά υφή απορροφά περισσότερη ενέργεια από μια λεία επιφάνεια, για παράδειγμα ένα δέντρο με τραχύ φλοιό. β. Διαφάνεια. Αυτή η ιδιότητα επηρεάζει τη διανομή της εισερχόμενης θερμότητας μέσα σε μια ουσία. Το νερό είναι διάφανο ενώ το έδαφος όχι. Για το λόγο αυτό το νερό θα διανείμει τη θερμότητα σε πολύ μεγαλύτερο βάθος συγκριτικά με το έδαφος. γ. Αγωγιμότητα. Αγωγιμότητα είναι η ικανότητα μεταφοράς θερμότητας μέσα σε ένα υλικό. Για παράδειγμα, ο βράχος έχει πολύ καλύτερη αγωγιμότητα από το ξύλο. 65

66 δ. Θερμοχωρητικότητα. Αυτή επηρεάζει την ικανότητα διαφόρων υλικών να περιέχουν, συγκροτούν ή να απορροφούν θερμότητα, συγκρινόμενα με το νερό. Για παράδειγμα, η θερμοχωρητικότητα του νερού είναι πέντε φορές μεγαλύτερη από αυτή του βράχου. Για το λόγο αυτό, το νερό θα συγκρατήσει τη θερμότητα για πολύ περισσότερο από το βράχο. ε. Επιφανειακή υγρασία. Η θερμότητα αυξάνεται ή ελαττώνεται λόγω μεταβολών στην υγρασία. Για παράδειγμα, η εξάτμιση ψύχει ενώ η συμπύκνωση εκλύει θερμότητα. Το θέμα αυτό θα αναλυθεί αργότερα. Δ. Πώς Ψύχεται η Γη ή Ακτινοβολεί Ενέργεια. Έχει ήδη αναφερθεί πως η γη και η κατώτερη ατμόσφαιρα θερμαίνονται από την ενέργεια του ηλίου. Τώρα θα αναφερθεί πώς η γη εκπέμπει ενέργεια στο διάστημα. ΕΙΚΟΝΑ 2 Η Απώλεια Θερμότητας της Γης στο Διάστημα 66

67 1. Απώλεια θερμότητας από την ακτινοβολία και το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Η γη εκπέμπει ακτινοβολία και για το λόγο αυτό χάνει θερμότητα κατά την ημέρα αλλά και τη νύχτα. Η θερμότητα από τη γη διαδίδεται στην ατμόσφαιρα και μετά στο διάστημα. Παρόλα αυτά, δεν πηγαίνει όλη αυτή η ενέργεια στο διάστημα. Ένα μέρος της ανακλάται στα σύννεφα και επιστρέφει στη γη και ένα άλλο μέρος της απορροφάτε στην ατμόσφαιρα από τους υδρατμούς. Η ικανότητα της ατμόσφαιρας να κατακρατεί τη θερμότητα μέσω της απορρόφησης από τους υδρατμούς ονομάζεται φαινόμενο του θερμοκηπίου. Έτσι, η πτώση της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της γης είναι σημαντικά λιγότερη σε βραδιές με σύννεφα συγκριτικά με ξάστερες βραδιές. 2. Άλλες διαδικασίες απώλειας θερμότητας. Η γη χάνει επίσης θερμότητα και από άλλες διαδικασίες εκτός της ακτινοβολίας. Κάποια από την επιφανειακή θερμότητα μεταφέρεται στον περιβάλλοντα αέρα μέσω μεταφοράς και επαγωγής. Καθώς το έδαφος ψύχεται, ο αέρας που βρίσκεται σε επαφή με αυτό ψύχεται επίσης. Η συμπύκνωση της δροσιάς απελευθερώνει επίσης θερμότητα καθώς μετατρέπεται από υδρατμούς σε υγρό. ΑΣΚΗΣΗ 1: Διαδικασίες Απώλειας Θερμότητας. Καθώς αυτή είναι μια σημαντική έννοια, απαντήστε στις ακόλουθες ερωτήσεις που σχετίζονται με το πώς η γη κερδίζει ή χάνει θερμότητα. Ερώτηση 1 Γιατί συνήθως τα ξηρότερα κλίματα έχουν μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας από τα υγρά κλίματα; 1. Η ατμοσφαιρική πίεση είναι συνήθως χαμηλότερη. 2. Υπάρχει λιγότερη ποσότητα υδρατμών στον αέρα για να κρατήσει τη θερμότητα τη νύχτα και ανακλούν την ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της ημέρας. 3. Οι άνεμοι είναι συνήθως πιο δυνατοί στα ξηρά κλίματα. 4. Υπάρχει πιο μεγάλη φυτοκάλυψη στα ξηρότερα κλίματα. 67

68 Ερώτηση 2 Η παρουσία και το πάχος των νεφών έχει μικρή επίδραση στη θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης. 1. Αληθές 2. Ψευδές Ερώτηση 3 Το μελανό χώμα ανακλά περισσότερο την ηλιακή ενέργεια από το χιόνι. 1. Αληθές. 2. Ψευδές. Ερώτηση 4 Ποιο υλικό θα κρατήσει τη θερμότητα την περισσότερη ώρα; 1. Βράχος. 2. Ξύλο. 3. Νερό. 4. Χώμα. 68

69 ΙΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΤΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ. Για τη διατήρηση ενός ευνοϊκού κλίματος, η ημερήσια εξερχόμενη ακτινοβολία θα πρέπει να είναι ίση με την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία κατά μέσο όρο. ΕΙΚΟΝΑ 3 Εξερχόμενη και Εισερχόμενη Ακτινοβολία Από τη στιγμή που το 70% της ηλιακής ενέργειας απορροφάτε από τη γη και την ατμόσφαιρα, μία ίση ποσότητα πρέπει να ακτινοβολείται πίσω στο διάστημα. Χωρίς αυτό, η γη θα γινόταν προοδευτικά θερμότερη και ψυχρότερη. Εάν η εξερχόμενη ακτινοβολία υπερέβαινε την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, η γη θα γίνει ψυχρότερη. Αντίθετα, εάν η εξερχόμενη ακτινοβολία είναι μικρότερη από την εισερχόμενη, τότε η γη θα γίνει θερμότερη. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται θερμική ισορροπία. Παρόλο που υπάρχει θερμική ισορροπία για τον πλανήτη ως σύνολο, δεν είναι όλα τα μέρη του πλανήτη σε ισοζύγιο ακτινοβολιών. Οι περιοχές στους πόλους χάνουν περισσότερη ενέργεια από ότι λαμβάνουν και ο ισημερινός λαμβάνει περισσότερη ενέργεια από ότι χάνει. 69

70 IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΤΗΝ ΕΝΑΛΛΑΓΗ ΤΩΝ ΕΠΟΧΩΝ. Α. Τι προκαλεί την εναλλαγή των εποχών; Όλοι γνωρίζουμε την εναλλαγή των τεσσάρων εποχών που συμβαίνει έξω από τους τροπικούς χειμώνα, άνοιξη, καλοκαίρι και φθινόπωρο. Οι εποχές αυτές προκαλούνται κυρίως από τη κλίση του άξονα της γης που προκαλεί εναλλαγές στην ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που προσλαμβάνεται στο Βόρειο και Νότιο ημισφαίριο. Η κλίση του άξονα είναι 23.5 μοίρες. Για το λόγο αυτό, ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς κάθετα στις 23.5 μοίρες βόρειο γεωγραφικό πλάτος την πρώτη μέρα του καλοκαιριού και ακριβώς κάθετα στις 23.5 μοίρες νότιο γεωγραφικό πλάτος την πρώτη μέρα του χειμώνα. Β. Η κλίση του άξονα της Γης. Η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνεται ανά μονάδα έκτασης ποικίλει εξαιτίας των διαφορετικών γωνιών με τις οποίες προσπίπτουν οι ηλιακές ακτίνες στην επιφάνεια της γης. Τα μεγαλύτερα ποσά λαμβάνονται εκεί όπου οι ακτίνες του ηλίου προσπίπτουν κάθετα. Η ποσότητα ελαττώνεται όσο οι ακτίνες προσπίπτουν στην επιφάνεια με μεγαλύτερη κλίση. Εάν ο άξονας της γης δεν είχε κλίση, η ποσότητα της ακτινοβολίας που θα λάμβανε οποιαδήποτε περιοχή στη γη, θα παρέμενε σχεδόν σταθερή για όλο το χρόνο. Εντούτοις, λόγω της κλίσης, οι ακτίνες του ήλιου προσπίπτουν στην επιφάνεια με μεγαλύτερη γωνία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού από ότι το χειμώνα. Για το λόγο αυτό, περισσότερη θερμότητα λαμβάνεται το καλοκαίρι και οι θερμοκρασίες είναι υψηλότερες. Λιγότερη θερμότητα λαμβάνεται το χειμώνα και οι θερμοκρασίες είναι χαμηλότερες. Επίσης, λόγω της κλίσης, οι μέρες είναι μεγαλύτερες κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού από ότι στο χειμώνα με αποτέλεσμα περισσότερη ενέργεια από τον ήλιο να είναι διαθέσιμη το καλοκαίρι. 70

71 ΕΙΚΟΝΑ 4 Γωνίες της Ηλιακής Ακτινοβολίας ανά Εποχή V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΣΥΖΗΤΗΣΤΕ ΓΙΑΤΙ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΗΜΕΡΗΣΙΕΣ ΚΑΙ ΕΠΟΧΙΑΚΕΣ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ. Α. Ημερήσιες και Εποχικές Καθυστερήσεις στη Θερμοκρασία. Οι στιγμές της μέγιστης και ελάχιστης θερμοκρασίας δεν συμπίπτουν με τις στιγμές της μέγιστης ή ελάχιστης ηλιακής ακτινοβολίας, ούτε σε ετήσια ούτε σε ημερήσια βάση. Στο Βόρειο ημισφαίριο, ο μήνας Ιούλιος είναι γενικά ο πιο θερμός του έτους, ενώ ο Ιανουάριος, ο πιο ψυχρός. Αυτό συμβαίνει αργότερα από τον Ιούνιο που είναι ο μήνας που λαμβάνει τη μεγαλύτερη ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας, ή τον Δεκέμβρη που λαμβάνει τη λιγότερη ακτινοβολία. Σε καθημερινή βάση, η υψηλότερη θερμοκρασία προκύπτει φυσιολογικά μεταξύ των ωρών 2 και 4 μετά μεσημβρίας, η μεγαλύτερη ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας όμως προκύπτει κάθε μέρα κοντά στο μεσημέρι. 71

72 Β. Τι Προκαλεί Αυτή την Καθυστέρηση στη Θερμοκρασία; Η καθυστέρηση τόσο στην ημερήσια όσο και στην εποχική θερμοκρασία μπορεί να εξηγηθεί με τον ακόλουθο τρόπο. Η γη χάνει συνεχώς θερμότητα μέσω της ακτινοβολίας. Κατά τη διάρκεια κάποιων μηνών το χρόνο και κάποιων ωρών τη μέρα, η εισερχόμενη ενέργεια από τον ήλιο υπερβαίνει την εκλυόμενη ενέργεια από τη γη. Καθώς συμβαίνει αυτό, η θερμοκρασία θα συνεχίσει να αυξάνεται από τη στιγμή που η γη λαμβάνει περισσότερη θερμότητα από όση χάνει. Η υψηλότερη θερμοκρασία θα προκύψει όταν η εισερχόμενη ενέργεια σταματήσει να είναι μεγαλύτερη από την εκλυόμενη. Μετά από αυτό, η θερμοκρασία θα ελαττώνεται καθώς η εκλυόμενη θερμότητα γίνεται μεγαλύτερη από την εισερχόμενη. Η ψύξη θα συνεχίσει μέχρι η ενέργεια από τον ήλιο να υπερβεί πάλι την εκλυόμενη ενέργεια της γης. Για το λόγο αυτό η ψυχρότερη θερμοκρασία θα προκύψει αμέσως μετά από την ανατολή σε ημερήσια βάση, ή κατά τον Ιανουάριο σε ετήσια βάση. ΕΙΚΟΝΑ 5 Καθαρή Εισερχόμενη εναντίον Καθαρής Εξερχόμενης Ακτινοβολίας 72

73 VI. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ, ΟΓΚΟΥ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Ο καιρός στη γη προκύπτει από τις διαφορές στην ποσότητα και στη χρήση της ηλιακής ενέργειας. Για να κατανοήσουμε πώς και γιατί μεταβάλλεται ο καιρός, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πώς αντιδρά ο αέρας στις αλλαγές τις θερμοκρασίας και πως αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν την πίεση αλλά και τον όγκο του αέρα. Όλοι οι άνεμοι, οι καταιγίδες και τα σύννεφα είναι αποτέλεσμα της σχέσης μεταξύ της ατμοσφαιρικής πίεσης, του όγκου και της θερμοκρασίας. Α. Η Συστολή και Διαστολή του Αέρα. Με ελάχιστες εξαιρέσεις, τα στερεά και τα υγρά διαστέλλονται όταν θερμαίνονται και συστέλλονται όταν ψύχονται. Για παράδειγμα, η συστολή και διαστολή ενός υγρού χρησιμοποιείται στο θερμόμετρο για να μετρώνται οι αλλαγές στη θερμοκρασία. Παρόλα αυτά, η αντίδραση του αέρα (που είναι αέριο) στην αλλαγή της θερμοκρασίας είναι πιο πολύπλοκη από ότι στα στερεά ή στα υγρά. Αυτό συμβαίνει καθώς η θερμοκρασία του αέρα μεταβάλλεται καθώς η πίεσή του και ο όγκος του μεταβάλλονται. Αυτή η σχέση μπορεί να περιγραφεί και από την ακόλουθη εξίσωση: PV=ΝRT, όπου P είναι η πίεση (pressure), V ο όγκος (volume), Ν ο αριθμός των μορίων, T η θερμοκρασία (temperature) και R μία σταθερά. Εφαρμόζοντας αυτή την εξίσωση για τον αέρα, βρίσκουμε ότι η θερμοκρασία και ο όγκος μεταβάλλονται καθώς μεταβάλλεται η ατμοσφαιρική πίεση. ΕΙΚΟΝΑ 6 Εξίσωση των Ιδανικών Αερίων PV = MRT P = πίεση (pressure) V = όγκος (volume) Ν = ο αριθμός των μορίων R = σταθερά (constant) T = θερμοκρασία (temperature) M/V = πυκνότητα (density) 73

74 Για παράδειγμα, εάν ένα μόριο του αέρα ανυψωθεί κάθετα στην ατμόσφαιρα, ο όγκος του θα αυξηθεί και η θερμοκρασία του θα μειωθεί λόγω μείωσης στην ατμοσφαιρική πίεση. Αντιστρόφως, ένα μόριο αέρα που κινείται προς χαμηλότερο ύψος, θα θερμανθεί και θα μειωθεί σε όγκο λόγω μείωσης στην ατμοσφαιρική πίεση. ΕΙΚΟΝΑ 7 Ψύξη / Διαστολή του Αέρα που Ανυψώνεται Κάθετα. Η εξίσωση των ιδανικών αερίων καταδεικνύει μία ακόμα σημαντική σχέση, αυτή τη φορά σε οριζόντιο επίπεδο. Από τη στιγμή που ο όγκος σχετίζεται με την πυκνότητα (μάζα ανά μονάδα όγκου ή m/v), μπορούμε να πούμε ότι η θέρμανση συνοδεύεται από μείωση στην πυκνότητα και η ψύξη από αύξηση στην πυκνότητα. Για το λόγο αυτό, ο ψυχρότερος αέρας είναι πιο πυκνός και βυθίζεται όταν περιβάλλεται από θερμότερο αέρα. 74

75 ΕΙΚΟΝΑ 8 Θερμοκρασία και Πυκνότητα του Αέρα Οι δύο αυτές έννοιες: 1. ότι η συστολή της ατμόσφαιρας οδηγεί σε θέρμανση και η διαστολή σε ψύξη, 2. και ότι ο ψυχρότερος αέρας είναι πιο πυκνός και βυθίζεται όταν περιβάλλεται από θερμότερο αέρα, είναι πολύ σημαντικές καθώς όλες οι διεργασίες του καιρού μπορούν να αποδοθούν η μία στην άλλη ή και τα δύο. Β. Η Σημασία της Θερμοκρασίας, της Πίεσης, του Όγκου και της Πυκνότητας στην Ατμοσφαιρική Σταθερότητα και τον Άνεμο. Η κατανόηση του πώς η θερμοκρασία, η πίεση, ο όγκος και η πυκνότητα επηρεάζουν το ένα το άλλο, είναι απαραίτητη για την κατανόηση της ατμοσφαιρικής σταθερότητας και του ανέμου. Στην ενότητα 4 θα συζητήσουμε για την ατμοσφαιρική σταθερότητα και τα σύννεφα. Η ατμοσφαιρική σταθερότητα εμπλέκει την κίνηση προς τα πάνω ή προς τα κάτω στην ατμόσφαιρα που έχει ως αποτέλεσμα την ψύξη ή τη θέρμανση του αέρα. Στην 75

76 ενότητα 5 θα μελετήσουμε τον άνεμο. Όλοι οι άνεμοι, μικρής και μεγάλης έντασης, προκαλούνται από διαφορές στην ατμοσφαιρική πίεση οι οποίες με τη σειρά τους προκαλούνται από διαφορές στη θερμοκρασία και στην πυκνότητα. ΑΣΚΗΣΗ 2: Διαστολή και Συστολή του Αέρα. Απαντήστε στις ακόλουθες ερωτήσεις που σχετίζονται με τη συστολή και διαστολή του αέρα. Ερώτηση 1 Όταν ο αέρας ανέρχεται σε μεγαλύτερο υψόμετρο, και. 1. συστέλλεται, ψύχεται 2. διαστέλλεται, θερμαίνεται 3. διαστέλλεται, ψύχεται 4. συστέλλεται, θερμαίνεται Ερώτηση 2 Ο αέρας που πνέει σε μια πλαγιά ενός βουνού προς τα κάτω θα. 1. θερμανθεί 2. ψυχθεί 3. θα παραμείνει στην ίδια περίπου θερμοκρασία 4. γίνει λιγότερο πυκνός Ερώτηση 3 Ο ψυχρός αέρας θα έχει πίεση από ότι ο θερμός αέρας στο ίδιο υψόμετρο. 1. μικρότερη 2. μεγαλύτερη 3. την ίδια 76

77 Ερώτηση 4 Όταν ο αέρας κατέρχεται σε χαμηλότερο υψόμετρο, η ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται. 1. Αληθές 2. Ψευδές VII. ΣΥΝΟΨΗ Σε αυτή την ενότητα παρουσιάστηκαν βασικές ιδιότητες της ατμόσφαιρας και της ενέργειας που είναι απαραίτητες για την κατανόηση του τρόπου που συμπεριφέρεται ο καιρός. Ο καιρός επιδρά σημαντικά στην ανάφλεξη, την εξάπλωση και την ένταση των πυρκαγιών τοπίου. Όσο πιο πολλά γνωρίζετε για τις επιδράσεις του καιρού σε μια πυρκαγιά τοπίου, τόσο πιο ασφαλής θα είναι η σταδιοδρομία σας ως πυροσβέστες. 77

78 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Ο κινούμενος προς τα πάνω αέρας διαστέλλεται και ψύχεται. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 2. Καθώς ο αέρας βυθίζεται: Α. Αυξάνει σε πίεση, ψύχεται και διαστέλλεται. Β. Ελαττώνεται σε πίεση, θερμαίνεται και συστέλλεται. Γ. Ελαττώνεται σε πίεση, ψύχεται και διαστέλλεται. Δ. Αυξάνει σε πίεση, θερμαίνεται και συστέλλεται. Ε. Αυξάνει σε πίεση, θερμαίνεται και διαστέλλεται. 3. Γιατί τα ξηρά κλίματα έχουν συνήθως χαμηλότερες θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της νύχτας σε σχέση με τα πιο υγρά κλίματα; Α. Επειδή η ατμοσφαιρική πίεση είναι συνήθως χαμηλότερη. Β. Επειδή υπάρχουν λιγότεροι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα για να απορροφήσουν και να ανακλάσουν τη θερμότητα πίσω στην επιφάνεια το βράδυ. Γ. Οι άνεμοι είναι συνήθως δυνατότεροι στα ξηρά κλίματα. Δ. Όλα τα παραπάνω. 78

79 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 3 Σχέσεις Θερμοκρασίας/Υγρασίας ΣΤΟΧΟΙ 1. Συγκρίνατε και αναφέρατε τις επιδράσεις της ημερήσιας ηλιακής ακτινοβολίας και της νυχτερινής απώλειας θερμότητας από διάφορες επιφάνειες. 2. Περιγράψτε τις τυπικές ημερήσιες μεταβολές στη θερμοκρασία και την υγρασία. 3. Καθορίστε τη σχτική υγρασία και το σημείο δρόσου χρησιμοποιώντας κατάλληλους ψυχομετρικούς πίνακες. 4. Περιγράψτε τις επιδράσεις του εδάφους, της βλάστησης, των νεφών και του ανέμου στη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. 79

80 I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Θερμοκρασία. Η θερμοκρασία ορίζεται ως ο βαθμός θερμότητας ή ψύχους μιας ουσίας: μία μέτρηση της κινητικότητας των μορίων της. Η μέτρηση πραγματοποιείται με θερμόμετρο σε μία συγκεκριμένη κλίμακα όπως Κελσίου ή Φαρενάιτ. II. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΣΥΓΚΡΙΝΑΤΕ ΚΑΙ ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΤΗΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΑΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗ ΝΥΧΤΕΡΙΝΗ ΑΠΩΛΕΙΑ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ. Α. Παράγοντες που Επηρεάζουν τις Θερμοκρασίες στην Επιφάνεια. 1. Η ποσότητα της υγρασίας και των ρύπων στον αέρα. 2. Η γωνία και η διάρκεια της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης. 3. Οι επιφανειακές ιδιότητες του εδάφους και της βλάστησης όπως το χρώμα, η υφή, η διαφάνεια, η θερμική αγωγιμότητα, η θερμοχωρητικότητα και η επιφανειακή υγρασία. Β. Πώς οι Ιδιότητες της Επιφάνειας Επηρεάζουν τις Επιφανειακές Θερμοκρασίες. Εδώ παρατίθεται μία μέση κατάσταση μίας καλοκαιρινής ημέρας. Οι τέσσερις επιφανειακές περιοχές και ο αέρας που επικοινωνεί άμεσα με αυτές τις επιφάνειες θα έχουν διαφορετική θερμοκρασία που απορρέει από τις ιδιότητες των επιφανειών τους. 80

81 ΕΙΚΟΝΑ 1 Η Θερμοκρασία της Επιφάνειας Εξαρτάται από τις Ιδιότητες της Επιφάνειας. 1. Η λίμνη έχει διάφανη επιφάνεια για το λόγο αυτό διανέμει τη θερμότητα βαθύτερα μέσα στη μάζα της. Το χρώμα και η υφή της επιφάνειάς της μπορεί να ανακλούν και να απορροφούν θερμότητα την ίδια στιγμή. Η θερμοχωρητικότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από αυτή του εδάφους. Για το λόγο αυτό, χρειάζεται περισσότερη θερμότητα για να αυξηθεί η θερμοκρασία του. Η αγωγιμότητα του νερού είναι καλή. Η εξάτμιση του νερού θα έχει ως αποτέλεσμα την ψύξη. 2. Η δασώδης περιοχή καλύπτεται από βλάστηση με μικρή αγωγιμότητα. Το χρώμα και η υφή της θα ανακλά και απορροφά συγχρόνως την ηλιακή ακτινοβολία. Αρκετό από το έδαφος στο δάσος καλύπτεται από σκιά οπότε και η θερμοκρασία του διατηρείται χαμηλή. Η διαπνοή ή η απώλεια υγρασίας από τα δέντρα και η ανάδευση του αέρα μέσα στο φυλλόστρωμα, θα έχει ως αποτέλεσμα την ψύξη. Γενικά, οι θερμοκρασίες θα είναι πιο υψηλές από ότι στη λίμνη. 3. Οι θερμοκρασίες στις περιοχές με γρασίδι και θάμνους θα είναι σημαντικά υψηλότερες εξαιτίας τις λιγότερης βλάστησης και σκίασης του εδάφους. Το έδαφος θα λαμβάνει περισσότερη απευθείας ακτινοβολία και θα απορροφά σημαντικά ποσά θερμότητας λόγω του χρώματος, της απουσίας διαφάνειας, της μικρότερης θερμοχωρητικότητας και της χαμηλότερης επιφανειακής υγρασίας. 81

82 4. Τέλος, το οργωμένο χωράφι θα έχει την υψηλότερη επιφανειακή θερμοκρασία λόγω κυρίως του χρώματος και της υφής του, την έλλειψη σκίασης και της απουσίας διαφάνειας. Γ. Απώλεια Θερμότητας τη Νύχτα. Εάν ο ουρανός είναι καθαρός, αρκετή από τη θερμότητα που έχει απορροφηθεί από την επιφάνεια θα ακτινοβοληθεί πίσω στο διάστημα. Όσο μεγαλύτερη η απώλεια θερμότητας τόσο χαμηλότερες θερμοκρασίες θα προκύπτουν στο οργωμένο χωράφι ενώ η μικρότερη απώλεια θερμότητας και η υψηλότερη θερμοκρασία το βράδυ θα συμβαίνει στη λίμνη. Οι περισσότερες ιδιότητες της επιφάνειας που ευθύνονται για τις αυξήσεις της θερμότητας κατά τη διάρκεια της ημέρας θα επηρεάζουν επίσης και τις απώλειες θερμότητας. Η φυτοκάλυψη έχει κάποια μονωτική επίδραση και βοηθά στη διατήρηση της επιφανειακής θερμότητας. III. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΣΧΕΣΗ ΑΝΑΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΞΗΡΟΥ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟΥ, ΤΟ ΣΗΜΕΙΟ ΔΡΟΣΟΥ, ΤΗΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΥΓΡΟΥ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΤΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ. Η υγρασία μπορεί να εμφανιστεί στην ατμόσφαιρα σε τρεις μορφές: στερεά, υγρή και αέρια. Η ποσότητα της υγρασίας στον αέρα επηρεάζει την υγρασία της νεκρής καύσιμης ύλης με την ύγρανση ή την ξήρανση της καύσιμης ύλης. Η χαμηλή υγρασία στην καύσιμη ύλη αυξάνει την ταχύτητα της πυρκαγιάς ενώ η υψηλή υγρασία τη μειώνει. Η κυρίαρχη πηγή της ατμοσφαιρικής υγρασίας είναι οι ωκεανοί αλλά και η διαπνοή από τα φυτά είναι επίσης σημαντική. Παρόλα αυτά, σε ξηρές περιοχές, η διαπνοή των φυτών προσθέτει λίγη υγρασία στην ατμόσφαιρα. Όταν συζητάμε για την ατμοσφαιρική υγρασία είναι επιθυμητό να έχουμε ένα σημείο αναφοράς ή μέσα για να ποσοτικοποιούμε την παρουσία της οποτεδήποτε και οπουδήποτε. Τα πιο συχνά σημεία αναφοράς είναι το σημείο δρόσου, η σχετική υγρασία και η θερμοκρασία υγρού και ξηρού θερμομέτρου. Α. Σημείο Δρόσου. Η θερμοκρασία στην οποία πρέπει να ψυχθεί ο αέρας για να φτάσει το σημείο κορεσμού του ονομάζεται σημείο δρόσου. Αυτή η πληροφορία είναι σημαντική καθώς είναι μία μέτρηση της απόλυτης υγρασίας του αέρα ή της ποσότητας των υδρατμών που υπάρχουν στον αέρα. Όταν η θερμοκρασία του σημείου δρόσου 82

83 είναι υψηλή, για παράδειγμα 18 ο ή 24 ο C, υπάρχει πολλή περισσότερη υγρασία στον αέρα από όταν το σημείο δρόσου είναι 0 ο ή 4 ο C. Εάν ο αέρας ψυχθεί μέχρι το σημείο δρόσου του, γίνεται συμπύκνωση και σχηματίζονται δροσιά, ομίχλη η σύννεφα. Σε μία στατική αέρια μάζα, το σημείο δρόσου και η ποσότητα υγρασίας συνήθως παραμένουν σταθερά. Παρόλα αυτά, ένα σημείο δρόσου που αυξάνεται υποδεικνύει αυξημένη υγρασία που μπορεί τελικά να οδηγήσει σε κατακρημνίσματα. Αντίθετα, ένα σημείο δρόσου που μειώνεται καταδεικνύει πτώση στην ατμοσφαιρική υγρασία ή την ξήρανση του αέρα. Εάν είναι γνωστά η θερμοκρασία και το σημείο δρόσου, η σχετική υγρασία μπορεί να υπολογιστεί με τη χρήση πινάκων. Το σημείο δρόσου μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης για τον υπολογισμό της σχετικής υγρασίας αργότερα στη μέρα ή σε διαφορετικό υψόμετρο. Β. Σχετική Υγρασία. Για να καθοριστεί ακριβώς πόσο ξηρός ή υγρός είναι ο αέρας σε οποιοδήποτε χώρο ή χρόνο χρησιμοποιούμε μία μονάδα μέτρησης που ονομάζεται σχετική υγρασία. Η σχετική υγρασία ορίζεται ως ο λόγος της ποσότητας της υγρασίας στον αέρα προς την ποσότητα που θα μπορούσε να συγκρατήσει ο αέρας στην ίδια θερμοκρασία εάν ήταν κορεσμένος. Η σχετική υγρασία εκφράζεται πάντα ως ποσοστό. 1. Ο θερμός αέρας μπορεί να συγκρατεί περισσότερη υγρασία. ΕΙΚΟΝΑ 2 Η Χωρητικότητα Υδρατμών Αυξάνεται με τη Θερμοκρασία. 83

84 2. Η σχετική υγρασία μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία. ΕΙΚΟΝΑ 3 Η Σχετική Υγρασία Μειώνεται όσο Αυξάνεται η Θερμοκρασία. Γ. Σχέση Μεταξύ Θερμοκρασίας, Σημείου Δρόσου και Σχετικής Υγρασίας. Η σημασία της θερμοκρασίας του αέρα και του σημείου δρόσου στη σχετική υγρασία είναι εμφανής. Ελάχιστη ή καθόλου αλλαγή στο σημείο δρόσου έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της σχετικής υγρασίας καθώς αυξάνει η θερμοκρασία ή την αύξησή της καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. ΕΙΚΟΝΑ 4 Σχέση Θερμοκρασίας/ Σημείου Δρόσου/ Σχετικής Υγρασίας. 84

85 Στο παράδειγμά μας ξεχωρίζει άλλη μία ενδιαφέρουσα σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας. Αυτή είναι ότι η σχετική υγρασία διπλασιάζεται για κάθε μείωση της θερμοκρασίας κατά 6 ο C ή μειώνεται στο μισό με κάθε αύξηση 6 ο C της θερμοκρασίας σε μία στατική αέρια μάζα. Δ. Θερμοκρασία υγρού και ξηρού θερμομέτρου Η ποσότητα υγρασίας στον αέρα μπορεί επίσης να καθοριστεί και από την θερμοκρασία υγρού και ξηρού θερμομέτρου. Ορίζεται ως η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία ο αέρας μπορεί να ψυχθεί εξατμίζοντας νερό σε σταθερή πίεση. Μετράτε με το ψυχρόμετρο που αποτελείται από ένα υγρό και ένα ξηρό θερμόμετρο. Όσο μεγαλύτερη η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών, τόσο πιο ξηρός είναι ο αέρας. Η σχετική υγρασία του αέρα μπορεί να καθοριστεί με τη χρήση πινάκων, εάν οι υγρού και ξηρού θερμομέτρου θερμοκρασίες είναι γνωστές. IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΙΣ ΤΥΠΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΚΑΙ ΤΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ. Α. Ημερήσιες Αλλαγές στη Θερμοκρασία. Η χαμηλότερη ημερήσια θερμοκρασία συνήθως προκύπτει κοντά στην ανατολή του ηλίου και η ψηλότερη κατά τη διάρκεια της μέσης του μεσημεριού. 85

86 Η διαφορά ανάμεσα σε αυτές τις υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες διαφέρει στις διάφορες περιοχές της χώρας λόγω της τοπικής τοπογραφίας και των κλιματικών συνθηκών. Β. Ημερήσιες Αλλαγές στη Σχετική Υγρασία. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, συνήθως η σχετική υγρασία ελαττώνεται και αντίστροφα. Η υψηλότερη υγρασία συνήθως προκύπτει γύρω στη δύση του ηλίου, τη στιγμή της χαμηλότερης θερμοκρασίας. Μετά την ανατολή, η υγρασία ελαττώνεται γρήγορα και φτάνει το ελάχιστο περίπου την ώρα που η θερμοκρασία φτάνει το μέγιστο. Αυξάνει σταδιακά από αργά το μεσημέρι έως το βράδυ. V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΚΑΘΟΡΙΣΤΕ ΤΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΚΑΙ ΤΟ ΣΗΜΕΙΟ ΔΡΟΣΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΥΣ ΨΥΧΡΟΜΕΤΡΙΚΟΥΣ ΠΙΝΑΚΕΣ. Για να υπολογίσετε τη σχετική υγρασία θα χρειαστείτε ένα όργανο που ονομάζεται ψυχρόμετρο το οποίο έχει δύο θερμόμετρα. Ένα θερμόμετρο με μία υγρή βαμβακερή θρυαλλίδα, θα δείχνει τις ενδείξεις του υγρού θερμομέτρου. Το άλλο θα δείχνει τις ενδείξεις του ψυχρού θερμομέτρου. Το υγρό θερμόμετρο θα πρέπει να αερίζεται με ένα μικρό ανεμιστήρα ή άλλο μέσο για να προκαλείται γρήγορη εξάτμιση του νερού της θρυαλλίδας. Με αυτόν τον τρόπο, θα ψύχεται καθώς αερίζεται οπότε και θα προκαλείται εξάτμιση. Όσο ξηρότερη η αέρια μάζα, τόσο και μεγαλύτερη η διαφορά των ενδείξεων των δύο θερμομέτρων. Όταν προκύψει η χαμηλότερη ένδειξη στο ψυχρό θερμόμετρο(,wet bulb) διαβάστε και σημειώστε τις ενδείξεις και από τα δύο θερμόμετρα. Οι ενδείξεις αυτές θα μπουν σε έναν ειδικό πίνακα ώστε να βρεθεί η σχετική υγρασία. Α. Καθορίζοντας τη Σχετική Υγρασία από τους Πίνακες. Πιο κάτω παρατίθενται τα έξι βήματα για τον τρόπο της χρήσης αυτών των πινάκων. 1. Επιλέξτε τον κατάλληλο πίνακα για το υψόμετρό σας. 2. Διαβάστε τις ενδείξεις και από τα δύο θερμόμετρα του ψυχρομέτρου. 3. Βρείτε τη wet bulb θερμοκρασία στην κορυφή του πίνακα και ύστερα κινηθείτε προς τα κάτω στη στήλη. 86

87 4. Βρείτε τη dry bulb θερμοκρασία στο αριστερό μέρος του πίνακα και ύστερα κινηθείτε προς τα δεξιά. 5. Βρείτε τη διασταύρωση των δύο στηλών που είναι ένα κουτί με δύο αριθμούς. 6. Ο χαμηλότερος αριθμός στο κουτί είναι η σχετική υγρασία και ο πάνω αριθμός είναι η θερμοκρασία του σημείου δρόσου. (Σημειώστε: η μέγιστη σχετική υγρασία είναι 100%) VI. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΙΣ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΑΝΑΓΛΥΦΟΥ, ΤΗΣ ΒΛΑΣΤΗΣΗΣ, ΤΩΝ ΝΕΦΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΑΝΕΜΟΥ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΚΑΙ ΤΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ. Η θερμοκρασία και η υγρασία έιναι σπάνια ομοιογενείς μέσα σε μία περιοχή, ειδικά σε ορεινή τοπογραφία. Μεταβολές στο ανάγλυφο, τη βλάστηση, τα νέφη και τον άνεμο μπορούν να δημιουργήσουν μεγάλα εύρη στις θερμοκρασίες και τη σχετική υγρασία σε μία μικρή περιοχή. Ο καθοριστικός παράγοντας είναι πώς αυτές οι παράμετροι επηρεάζουν την ποσότητα της εισερχόμενης και εξερχόμενης ακτινοβολίας που προσπίπτει στο έδαφος. Στην περίπτωση του ανέμου, είναι η ποσότητα της ανάμειξης του αέρα κοντά στο έδαφος που επηρεάζει το βαθμό στον οποίο αυτός επηρεάζει τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. Α. Ανάγλυφο. Η έκθεση και το υψόμετρο επηρεάζουν σημαντικά τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. Οι νότιες πλαγιές είναι θερμότερες από τις βόρειες. Ο Geiger (1965) ισχυρίζεται ότι κάτω από πλήρη ηλιοφάνεια, η μέγιστη θερμοκρασία των νοτίων πλαγιών είναι κατά μέσο όρο 2.7 o C υψηλότερη από αυτή των βόρειων μόνο λόγω της επίδρασης της έκθεσης. Επειδή οι νότιες πλαγιές είναι θερμότερες, έχουν επίσης και χαμηλότερη σχετική υγρασία. Το υψόμετρο επηρεάζει επίσης τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. Κατά κανόνα, οι ημερήσιες θερμοκρασίες μειώνονται με το υψόμετρο με μία αντίστοιχη αύξηση στη σχετική υγρασία. Όταν ξεκινά η ψύξη κατά τη νύχτα με ξαστεριά, η μεταβολή της θερμοκρασίας με το υψόμετρο συνήθως αντιστρέφεται. Ο ψυχρός αέρας ρέει καθοδικά, συγκεντρώνεται μέσα σε μια κοιλάδα, 87

88 προκαλώντας ψυχρότερο αέρα και υψηλότερη σχετική υγρασία σε χαμηλότερο υψόμετρο παρά σε μεγαλύτερο. Β. Βλάστηση. Η βλάστηση επηρεάζει τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία με την παρεμβολή της στην εισερχόμενη ηλιακή ατινοβολία τη μέρα και την εξερχόμενη τη νύχτα. Η χαμηλή και η αραιή βλάστηση επιδρά πολύ λιγότερο από ότι η πυκνή και ψηλή βλάστηση, λόγω του βαθμού σκίασης. Σε ένα πυκνό δάσος, οι υψηλότερες ημερήσιες θερμοκρασίες και η χαμηλότερη σχετική υγρασία βρίσκονται κοντά στην κορυφή του φυλλοστρώματος. Η θερμοκρασία θα μειωθεί σταδιακά και η υγρασία θα αυξηθεί μεταξύ αυτού του επιπέδου και του εδάφους. Οι θερμοκρασίες μέσα σε ένα πυκνό δάσος είναι 2.7 με 4.4 o C χαμηλότερες (Schroeder and Buck, 1970) από τις θερμοκρασίες σε κοντινές περιοχές χωρίς βλάστηση και η σχετική υγρασία θα είναι 5 με 20% μεγαλύτερη. Τη νύχτα συμβαίνει συνήθως το αντίθετο. Γ. Σύννεφα. Τα σύννεφα επηρεάζουν τη θερμοκρασία και τη σχέτική υγρασία σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως η βλάστηση. Μία πυκνή νεφοκάλυψη που σκιάζει πλήρως το έδαφος, μπορεί να μειώσει την ημερήσια θερμοκρασία το καλοκαίρι μέχρι και 8 ή και 11 o C με μία αύξηση της σχετικής υγρασίας κατά 15 με 20%. Αντίθετα, η νεφοκάλυψη τη νύχτα κατακρατά τη θερμοκρασία της γης με αποτέλεσμα υψηλότερες θερμοκρασίες τη νύχτα και χαμηλότερη σχετική υγρασία. Δ. Άνεμος. Ο άνεμος επηρεάζει τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία αναμειγνύοντας τον αέρα κοντά στο έδαφος με τον αέρα σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Αυτό έχει μία επίδραση μετριασμού στη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία κατά τη διάρκεια της μέρας αλλά και της νύχτας. Οι ημερήσιες θερμοκρασίες θα είναι χαμηλότερες και η σχετική υγρασία υψηλότερη όταν υπάρχει άνεμος. Τη νύχτα, ο άνεμος έχει το αντίθετο αποτέλεσμα κρατώντας τη θερμοκρασία σε υψηλότερα επίπεδα και τη σχετική υγρασία σε χαμηλότερα από όταν ο άνεμος είναι ήρεμος. Αναφορές: Geiger, R., The Climate Near the Ground, Harvard University Press, Cambridge, Mass., Schroeder, M. and Buck, C., Fire Weather, USDA, Forest Service,

89 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Κατά μέσο όρο η σχετική υγρασία διπλασιάζεται για κάθε μείωση 11 o C της θερμοκρασίας, ή υποδιπλασιάζεται για κάθε αύξηση 11 o C της θερμοκρασίας. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 2. Η μεγαλύτερη σχετική υγρασία προκύπτει με την υψηλότερη θερμοκρασία. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 3. Η σχετική υγρασία είναι συνήθως χαμηλότερη στις βόρειες πλαγιές. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 4. Η απουσία νεφών έχει μικρή επίδραση στη σχετική υγρασία και τη θερμοκρασία. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 5. Ο τύπος της βλάστησης έχει μικρή επίδραση στη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 6. Η σχετική υγρασία μετρά την ποσότητα της υγρασίας στον αέρα. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 89

90 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 4 Ατμοσφαιρική σταθερότητα και Σύννεφα. ΣΤΟΧΟΙ 1. Ορίστε τις συνθήκες ατμοσφαιρικής ευστάθειας και αστάθειας και εξηγήστε τη σημασία τους στη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου. 2. Αναφέρατε τρεις τύπους αναστροφών και περιγράψτε τις επιδράσεις τους στη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου. 3. Περιγράψτε τη θερμική ζώνη και εξηγήστε τη σημασία της στη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου. 4. Ορίστε την κατολίσθηση και περιγράψτε δύο περιπτώσεις όπου μπορεί να εντείνει τη συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς τοπίου. 5. Αναφέρατε και περιγράψτε τις τέσσερις διαδικασίες ανύψωσης που μπορούν να προκαλέσουν την ανάπτυξη καταιγίδων. 6. Αναφέρατε και περιγράψτε τα τρία στάδια των καταιγίδων. 7. Καθορίστε την ατμοσφαιρική ευστάθεια ή αστάθεια βασιζόμενοι σε οπτικούς δείκτες. 8. Αναφέρατε έξι τύπους νεφών και περιγράψτε την πιθανή επίπτωσή τους στον καιρό που σχετίζεται με την πυρκαγιά. 90

91 I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Ορισμός Τι είναι η Ατμοσφαιρική Σταθερότητα; Η ατμοσφαιρική σταθερότητα είναι απλά η αντίσταση της ατμόσφαιρας στην κάθετη κίνηση. Ο σταθερός αέρας αντιστέκεται στην κάθετη κίνηση ενώ ο ασταθής αέρας την ενθαρρύνει. II. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΟΡΙΣΤΕ ΤΙΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΚΑΙ ΑΣΤΑΘΕΙΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΙ ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΤΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΣΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Θερμοβαθμίδες (Lapse Rates). Η θερμοβαθμίδα ορίζεται ως η μεταβολή της θερμοκρασίας με το υψόμετρο. Συνήθως η θερμοκρασία ελαττώνεται με το ύψος αλλά αυτό μπορεί να αλλάξει καθώς η ημερήσια ηλιακή θέρμανση και η ψύξη κατά τη διάρκεια της νύχτας μεταβάλλουν την κατανομή της θερμοκρασίας της κατώτερης ατμόσφαιρας. Η θερμοβαθμίδα σε ένα στρώμα της ατμόσφαιρας μπορεί να ποικίλει σε ένα εύρος από περίπου συν 8 o C ανά 300 μέτρα έως μείον 8 o C ανά 300 μέτρα. Η θερμοβαθμίδα μεταβάλλεται συνεχώς καθώς ο αέρας κινείται ανοδικά ή καθοδικά μέσα στην ατμόσφαιρα και θερμαίνεται από τη συμπίεση ή ψύχεται από τη διαστολή. Όταν συζητούμε για την ατμοσφαιρική σταθερότητα, μας απασχολούν τρεις θερμοβαθμίδες. 1. Ξηρή θερμοβαθμίδα (Dry lapse rate). Μία μάζα ή ένα στρώμα από ξηρό (ακόρεστο) αέρα θα έχει πάντα ελάττωση 1 o C ανά 100 μέτρα όταν ανέρχεται, λόγω της μειούμενης πίεσης και της διαστολής. Από την άλλη, θα έχει αύξηση 1 oc ανά 100 μέτρα εάν υποχρεώνεται σε καθοδική κίνηση και συμπιέζεται. Αυτός ο ρυθμός του ενός βαθμού ανά 100 μέτρα ονομάζεται ξηρή θερμοβαθμίδα. 91

92 ΕΙΚΟΝΑ 1 Ξηρή Θερμοβαθμίδα 2. Υγρή θερμοβαθμίδα (Moist lapse rate). Στην ενότητα 3 μάθαμε ότι όταν ο αέρας ψύχεται, η σχετική του υγρασία αυξάνεται. Όταν μία μάζα ή στρώμα αέρα ανέρχεται στην ατμόσφαιρα, ψύχεται επίσης με μία αντίστοιχη αύξηση στη σχετική υγρασία. Εάν η σχετική υγρασία φτάσει στο 100%, ο αέρας γίνεται κορεσμένος και σχηματίζονται νέφη. Ο κορεσμένος αυτός αέρας ψύχεται τώρα με μικρότερο ρυθμό, περίπου 0,5 o C ανά 100 μέτρα λόγω της εκλυόμενης λανθάνουσας θερμότητας της συμπύκνωσης. Αυτός ο ρυθμός του 0,5 βαθμού ανά 100 μέτρα ονομάζεται υγρή θερμοβαθμίδα. Ο αέρας ανέρχεται και ψύχεται στην ξηρή θερμοβαθμίδα μέχρι να φτάσει το σημείο κορεσμού του. Εάν συνεχίσει να ανέρχεται, θα ψυχθεί έως την υγρή θερμοβαθμίδα. 3. Μέση θερμοβαθμίδα (Average lapse rate). Η ατμόσφαιρα μπορεί ή όχι να έχει μία κατανομή θερμοκρασιών που ταιριάζει στην ξηρή ή την υγρή θερμοβαθμίδα. Συνήθως δεν την έχει. Η μέση μεταβολή της θερμοκρασίας στην κατώτερη ατμόσφαιρα χωρικά και χρονικά είναι περίπου 0.62 o C ανά 100 μέτρα. Μεταβάλλεται ανάλογα με την ώρα της ημέρας και εξαρτάται από την ποσότητα της επιφανειακής θέρμανσης από τον ήλιο και την κατακόρυφη θερμική σύσταση της αέριας μάζας. 92

93 Β. Συνθήκες Ευστάθειας και Αστάθειας της Ατμόσφαιρας. Ως ευσταθής ορίζεται ο αέρας που αντιστέκεται σε οποιαδήποτε ανοδική κίνηση. Από την άλλη, ο ασταθής αέρας χαρακτηρίζεται από έντονες ανοδικές κινήσεις του αέρα. Εάν ο αέρας είναι ευσταθής ή ασταθής εξαρτάται από τη θερμοβαθμίδα του. Σε αυτή την ενότητα θα συγκρίνουμε τις θερμοβαθμίδες μίας αέριας μάζας με την υγρή αδιαβατική θερμοβαθμίδα για να καθορίσουμε εάν ο αέρας είναι ευσταθής ή ασταθής. 1. Εάν η μείωση της θερμοκρασίας στην αέρια μάζα είναι πάνω από 1 o C ανά 100 μέτρα, ο αέρας είναι ασταθής. Ο ασταθής αέρας ενθαρρύνει την κατακόρυφη κίνηση του αέρα και τείνει να αυξάνει τη δραστηριότητα της πυρκαγιάς. 2. Εάν η μείωση της θερμοκρασίας στην αέρια μάζα είναι μικρότερη από 1 o C ανά 100 μέτρα, ο αέρας είναι ευσταθής. Ο ευσταθής αέρας αποθαρρύνει την κατακόρυφη κίνηση του αέρα και συνήθως μειώνει ή συγκρατεί τη δραστηριότητα της πυρκαγιάς. 3. Όταν η μεταβολή της θερμοκρασίας είναι 1 o C ανά 100 μέτρα, ο αέρας κατηγοριοποιείται ως ουδέτερος. Αυτή είναι συνήθως μία πολύ σύντομη περίοδος μεταξύ των συνθηκών ευστάθειας και αστάθειας. ΕΙΚΟΝΑ 2 Ατμοσφαιρικές Θερμοβαθμίδες 93

94 Η εικόνα 3 απεικονίζει δύο γενικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, ευσταθή και ασταθή αέρα. Ο ευσταθής αέρας τείνει να αντιστέκεται στην κατακόρυφη κίνηση του αέρα. Εάν ένα στρώμα αέρα ανέρχεται ή αναγκάζεται σε άνοδο, όπως για να περάσει ένα βουνό, το στρώμα αυτό τείνει να επιστρέψει στο αρχικό του επίπεδο. Είναι βαρύτερο από τον περιβάλλοντα αέρα οπότε και θα βυθιστεί προς τα πίσω και αν είναι δυνατόν στο επίπεδο από όπου ξεκίνησε. Εάν η ατμόσφαιρα είναι ασταθής, οποιαδήποτε μάζα ή στρώμα αέρα που ανέρχεται τείνει να ανεβαίνει σαν αερόστατο. Καθώς αυτή η μάζα ανέρχεται, ελαττώνεται σε θερμοκρασία με ρυθμό 1 o C ανά 100 μέτρα και θα συνεχίσει να ανέρχεται έως ότου φτάσει σε ένα επίπεδο όπου η νέα θερμοκρασία της εξισωθεί με αυτή του περιβάλλοντα αέρα. Υπάρχουν μέθοδοι, εκτός από την έντονη θέρμανση ή ψύξη της επιφάνειας, που μπορούν να μεταβάλλουν την ατμοσφαιρική σταθερότητα. Ψύχοντας τα ανώτερα μέρη της ατμόσφαιρας θα ωθήσει επίσης την ατμόσφαιρα να γίνει πιο ασταθής ενώ η θέρμανση θα προκαλέσει πιο σταθερές συνθήκες. ΕΙΚΟΝΑ 3- Κατακόρυφη Κίνηση του Αέρα στην Ατμόσφαιρα. 94

95 Γ. Η Επιρροή του Ασταθούς Αέρα στη Συμπεριφορά της Πυρκαγιάς. Η ακραία συμπεριφορά της πυρκαγιάς είναι συχνά συνδεδεμένη με τις συνθήκες ασταθούς αέρα. Σε μία ασταθή ατμόσφαιρα, η πραγματική θερμοβαθμίδα είναι μεγαλύτερη από την ξηρή. Για το λόγο αυτό, κάθε μόριο του ανερχόμενου αέρα θα συνεχίσει να είναι θερμότερο και ελαφρύτερο από τον περιβάλλοντα αέρα. Ο ασταθής αέρας μπορεί να συμβάλλει στην εντονότερη συμπεριφορά της πυρκαγιάς αυξάνοντας: 1. Τις πιθανότητες σχηματισμού ανεμοστροβίλων μικρής κλίμακας (dust devils) και φλεγόμενων στροβίλων. 2. Το ενδεχόμενο παρουσίας δυνατών επιφανειακών ανέμων. 3. Το ύψος και τη δύναμη των στηλών διάδοσης θερμότητας. 4. Την πιθανότητα ανύψωσης αποκαϊδιών από τη στήλη. Θα εξετάσουμε κάθε μία από τις προβληματικές περιπτώσεις. α. Οι ανεμοστρόβιλοι μικρής κλίμακας είναι κοινοί, κάποιες φορές αλλοπρόσαλλοι στην κίνησή τους και είναι γνωστοί ότι διασκορπίζουν την πυρκαγιά και προκαλούν κηλίδωση κατά μήκος των αντιπυρικών ζωνών. Οι φλεγόμενοι στρόβιλοι είναι λιγότερο κοινοί αλλά παρουσιάζουν σοβαρά προβλήματα ασφάλειας στη γραμμή πυρός. Οι φλεγόμενοι στρόβιλοι θα αναλυθούν περεταίρω στις ενότητες 5 και 11. β. Με τον ασταθή αέρα, δυνατοί άνεμοι από επάνω μπορεί να μεταφερθούν προς τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας προκαλώντας πιο δυνατούς και ισχυρούς ανέμους. γ. Οι στήλες διάδοσης θερμότητας και καπνού ανέρχονται πολύ ψηλότερα σε ασταθή αέρα. Καμινάδες αναπτύσσονται με ρεύματα αέρος προς τα έσω τροφοδοτώντας την πυρκαγιά στη βάση της στήλης και δυνατά ρεύματα διάδοσης της θερμότητας ανέρχονται μέσω της στήλης. Όσο μεγαλύτερη η αστάθεια και η ένταση της πυρκαγιάς, τόσο ισχυρότερα είναι και τα ρεύματα αέρος προς τα έσω και τα ανοδικά ρεύματα της στήλης διάδοσης θερμότητας. 95

96 δ. Πρωταρχικής σημασίας είναι το ενδεχόμενο κηλίδωσης των ψηλών και καλά ανεπτυγμένων στηλών διάδοσης θερμότητας λόγω της ανύψωσης αποκαϊδιών στη στήλη. Η ανάπτυξη της στήλης διάδοσης θερμότητας και η κηλίδωση από αποκαΐδια θα συζητηθούν περεταίρω στην ενότητα 11. III. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΤΡΕΙΣ ΤΥΠΟΥΣ ΑΝΑΣΤΡΟΦΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΙΣ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥΣ ΣΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Ορισμός Τι είναι μία Αναστροφή; Αναστροφή είναι ένα στρώμα πολύ ευσταθούς αέρα όπου η θερμοκρασία αυξάνεται με το υψόμετρο. Οι αναστροφές λειτουργούν ως ένα καπάκι και ελαττώνουν κατά πολύ την ποσότητα των κάθετων κινήσεων στην ατμόσφαιρα. Κάτω από μία αναστροφή, ο καπνός που δημιουργείται από μία φωτιά θα ανέλθει έως την αναστροφή και ύστερα θα γίνει επίπεδος και θα εξαπλωθεί οριζοντίως επειδή έχει χάσει την ανύψωσή του. Β. Τύποι Αναστροφών. Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι αναστροφών. Κατηγοριοποιούνται ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού τους και με το εάν εντοπίζονται στην επιφάνεια της γης ή πιο ψηλά. 1. Αναστροφές Ακτινοβολίας. Είναι οι πιο συχνοί τύποι αναστροφών. Σχηματίζονται όταν ο αέρας ψύχεται κατά τη διάρκεια της νύχτας, πρωτίστως με την επαφή με την επιφάνεια της γης. Καθώς η γη χάνει τη θερμότητα της τη νύχτα μέσω της ακτινοβολίας, ο αέρα που είναι σε επαφή με το έδαφος ψύχεται και αυτός. Αυτό δημιουργεί ένα στρώμα ψυχρότερου αέρα κάτω από πιο θερμό αέρα. Το στρώμα αυτό ψυχρού αέρα κοντά στην επιφάνεια βαθαίνει όσο προχωρά η νύχτα (εικόνα 4). 96

97 ΕΙΚΟΝΑ 4 Εξέλιξη Αναστροφής τη Νύχτα Αυτό προκαλεί πολύ σταθερές συνθήκες. Σε ορεινό έδαφος, η κατάσταση αυτή είναι περισσότερο εμφανής στις κοιλάδες καθώς η ροή του ψυχρού αέρα από τις ψηλότερες πλαγιές βοηθά στην εκβάθυνση του στρώματος του ψυχρού αέρα. Η εκβάθυνση του ψυχρού αέρα επηρεάζεται επίσης και από το ποσοστό της νεφοκάλυψης το βράδυ. Ο αέρας ψύχεται ταχύτερα τις νύχτες με ξαστεριά, με λίγο ή καθόλου άνεμο, από ότι τα βράδια με σύννεφα και άνεμο. Οι συνθήκες συνήθως ξεκινούν να αντιστρέφονται μετά την ανατολή του ηλίου. Καθώς η επιφάνεια της γης θερμαίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία, θερμαίνει και τον αέρα που βρίσκεται σε επαφή με αυτήν μέσω επαγωγής και μεταφοράς. Ο ευσταθής αέρας στα χαμηλότερα επίπεδα θερμαίνεται και γίνεται λιγότερο σταθερός. 97

98 ΕΙΚΟΝΑ 5 Διάλυση της Νυχτερινής Αναστροφής Οι αναστροφές συνήθως εξαφανίζονται κάποια στιγμή πριν από το απόγευμα καθώς οι ασταθείς συνθήκες συνεχίζουν να αναπτύσσονται. Όταν η αναστροφή διαλύεται και αναπτύσσονται ασταθείς συνθήκες, η δραστηριότητα της πυρκαγιάς αυξάνεται και μπορεί να προκύψουν τεράστια προβλήματα. Οι αλλαγές του καιρού που προκύπτουν καθώς διαλύεται η αναστροφή μπορεί να είναι σταδιακές ή να προκύψουν αρκετά απότομα. Κάποιες από τις επιπτώσεις της διάλυσης της αναστροφής περιλαμβάνουν: α. Την απότομη αύξηση των ανέμων. β. Την άνοδο των θερμοκρασιών. γ. Τη μείωση της σχετικής υγρασίας. Ένας τρόπος για να είμαστε ενήμεροι για τη διάλυση των αναστροφών και των ακολούθων μεταβολών του καιρού είναι να ελέγχουμε τον καιρό. Ένας επαρκής έλεγχος του καιρού απαιτεί συνεχή ή συχνή παρατήρηση των στοιχείων του καιρού για τον εντοπισμό μεταβαλλόμενων συνθηκών που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά μίας πυρκαγιάς. Η παρακολούθηση του καιρού θα αναλυθεί περισσότερο στο κεφάλαιο 9. Η κατώτερη ατμόσφαιρα είναι συνήθως σταθερή κατά τη διάρκεια της νύχτας, ενώ κατά τη διάρκεια της μέρας είναι συνήθως ασταθής. Αυτό 98

99 συμβαίνει κυρίως όταν ο καιρός είναι αίθριος με καθαρό ουρανό στο μεγαλύτερο μέρος του. Συνθήκες ευστάθειας ή αστάθειας μπορούν να αναπτυχθούν κάτω από νεφοσκεπή ουρανό αλλά το ποσοστό της ανάπτυξης είναι συνήθως μικρότερο σε αίθριο ή καιρό με λίγες νεφώσεις. Γενικά, η ψύξη από κάτω προάγει τη σταθερότητα ενώ η θέρμανση από κάτω προάγει τον ασταθή αέρα. (βλ. Εικόνα 6.) ΕΙΚΟΝΑ 6 Η ψύξη και η Θέρμανση από Κάτω Μεταβάλλει την Ευστάθεια. 2. Θαλάσσιες Αναστροφές. Οι θαλάσσιες αναστροφές είναι ένας κοινός τύπος αναστροφής που εντοπίζεται κατά μήκος της ακτογραμμής. Σε αυτή την περίπτωση, ψυχρός, υγρός αέρας μπορεί να ποικίλλει σε βάθος από μερικές εκατοντάδες μέτρα έως αρκετές χιλιάδες μέτρα. Όταν η θαλάσσια αναστροφή είναι μερικές χιλιάδες μέτρα βαθιά, ο θαλάσσιος αέρας μπορεί να επεκταθεί πάνω από βουνά που βρίσκονται στις ακτές έως μέσα στην ενδοχώρα. 99

100 ΕΙΚΟΝΑ 7 Θαλάσσια Αναστροφή. Το θαλάσσιο στρώμα σκεπάζεται από έναν πολύ θερμότερο, ξηρότερο και σχετικά ασταθή αέρα. Οι θαλάσσιες αναστροφές μπορεί να παραμένουν κατά μήκος της ακτής κατά τη διάρκεια της ημέρας αλλά είναι πιο δυνατές και παρατηρήσιμες κατά τη νύχτα. Ομίχλη και νέφη τύπου στρώματος (stratus) σχηματίζονται συχνά στον ψυχρό αέρα της θάλασσας τη νύχτα και κινούνται προς την ενδοχώρα σε θαλάσσιους κόλπους και κοιλάδες. 3. Αντικυκλωνικές Αναστροφές. Οι αντικυκλωνικές αναστροφές συνδέονται με συστήματα υψηλής πίεσης στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Ο αέρας που βυθίζεται σε συστήματα υψηλής πίεσης θερμαίνεται και ξηραίνεται καθώς κατέρχεται σε χαμηλότερο υψόμετρο. 100

101 ΑΣΚΗΣΗ 1: Αναστροφές σε Ασταθή και Ευσταθή Αέρα. Απαντήστε στις ακόλουθες ερωτήσεις για τις αναστροφές ευσταθούς και ασταθούς αέρα. 1. Συμπληρώστε τα ακόλουθα: Η ξηρή θερμοβαθμίδα είναι 1 βαθμοί ανά 100 μέτρα. Η υγρή θερμοβαθμίδα είναι 0,5 βαθμοί ανά 100 μέτρα. Η μέση θερμοβαθμίδα είναι 0,62 βαθμοί ανά 100 μέτρα. 2. Εάν μία αέρια μάζα είναι καθορισμένη ότι είναι σταθερή κατά τη διάρκεια του πρωινού, θα παραμείνει σταθερή για την υπόλοιπη ημέρα. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 3. Ποιο από τα παρακάτω κάνει την ατμόσφαιρα πιο σταθερή; Α. Θέρμανση των κατώτερων μερών της ατμόσφαιρας. Β. Ψύξη των ανώτερων μερών της ατμόσφαιρας. Γ. Και τα δύο. Δ. Κανένα από τα δύο. 4. Ποιο από τα παρακάτω είναι παράδειγμα αναστροφής; Α. Θερμός αέρας πάνω από ψυχρό αέρα. Β. Ψυχρός αέρας πάνω από θερμό αέρα. 5. Οι αναστροφές γενικά με ποιο τύπο συμπεριφοράς της πυρκαγιάς συνδέονται; Α. Ενεργή. Β. Ανενεργή. 101

102 IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΖΩΝΗ ΚΑΙ ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΤΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΣΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Θερμικές Ζώνες Πώς Σχηματίζονται. Ο αέρας που βρίσκεται σε επαφή με τις πλαγιές σε μεγάλο υψόμετρο ψύχεται και ρέει προς τα κάτω κατά μήκος της πλαγιάς όπως το νερό, αναζητώντας το χαμηλότερο υψόμετρο. Η συσσώρευση του ψυχρού αέρα μπορεί να είναι αρκετές εκατοντάδες μέτρα βαθιά, ανάλογα με το μέγεθος της κοιλάδας. Η αναστροφή αναπτύσσεται πάνω από τον λιμνάζοντα ψυχρό αέρα. Εκεί που το στρώμα αναστροφής έρχεται σε επαφή με τις πλαγιές των βουνών, υπάρχει μία σχετικά θερμή περιοχή που ονομάζεται θερμική ζώνη. Τη νύχτα, η θερμοκρασία σε αυτή την περιοχή είναι πιο ψηλή από ότι στις πλαγιές πάνω ή κάτω από αυτή. Το υψόμετρο της θερμικής ζώνης ποικίλλει ανάλογα με την τοποθεσία και εξαρτάται από την ώρα της νύχτας και το μέγεθος της κοιλάδας από κάτω. Επιπροσθέτως, το βάθος της ποικίλλει επίσης. ΕΙΚΟΝΑ 8 Θερμική Ζώνη. 102

103 Β. Πώς επηρεάζει η Θερμική Ζώνη τη Συμπεριφορά της Πυρκαγιάς. Οι θερμικές ζώνες μπορούν και συχνά το κάνουν, να έχουν σημαντική επίδραση στις προσπάθειες ελέγχου της πυρκαγιάς. Για τον πυροσβέστη, η θερμική ζώνη είναι μια περιοχή σε μία πλαγιά ενός βουνού στην οποία λαμβάνει χώρα: 1. Η μικρότερη διαφορά στην ημερήσια θερμοκρασία. 2. Η μεγαλύτερη μέση θερμοκρασία. 3. Η μικρότερη μέση σχετική υγρασία. Συνολικά, η περιοχή αυτή μπορεί να παρουσιάσει τη μεγαλύτερη μέση επικινδυνότητα πυρκαγιάς. Περισσότερο σημαντική είναι η ενεργή καύση κατά τη διάρκεια της νύχτας. V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΟΡΙΣΤΕ ΤΗΝ ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΔΥΟ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΟΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΝΤΕΙΝΕΙ ΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΜΙΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Κατολίσθηση (subsidence) Ορισμός. Ένας άλλος παράγοντας του ευσταθούς καιρού που μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στους πυροσβέστες είναι η κατολίσθηση. Η κατολίσθηση είναι μία αργή καθοδική κίνηση του αέρα που βρίσκεται σε μεγάλο ύψος πάνω από μία ευρεία περιοχή, που συμβαίνει σε συστήματα υψηλής πίεσης. Ο αέρας που κατολισθαίνει θερμαίνεται λόγω συμπίεσης και γίνεται περισσότερο σταθερός. 103

104 ΕΙΚΟΝΑ 9 Αναστροφή Κατολίσθησης. Κατολίσθηση Θερμαίνει, Συμπιέζει, Σταθεροποιεί. Εάν το σύστημα υψηλής πίεσης υφίσταται για ημέρες, μία κατολίσθηση αναστροφής από επάνω χαμηλώνει αργά προς την επιφάνεια. Ο ψυχρός και ξηρός αέρας σε πολύ μεγάλο υψόμετρο θερμαίνεται με την ξηρή θερμοβαθμίδα, 1 o C ανά 100 μέτρα. Οι κορυφές των βουνών θα νιώσουν πρώτα τον θερμό, πολύ ξηρό αέρα. Εάν αυτή η κατάσταση παραμείνει, η καύσιμη ύλη ξηραίνεται και οι συνθήκες καύσης γίνονται δριμείς. Β. Κατολίσθηση και Άνεμοι Φοέν (Foehn Winds). Μία άλλη επίδραση της κατολίσθησης μπορεί να είναι οι άνεμοι φοέν. Οι άνεμοι αυτοί μπορεί να προκύψουν στις υπήνεμες πλευρές των οροσειρών που προεξέχουν όταν ευσταθής αέρας ρέει πάνω από τις κορυφές και μέσα στις κοιλάδες, προκαλώντας πολύ ισχυρούς και ξηρούς ανέμους. Ο χαρακτήρας και οι 104

105 επίδραση των ανέμων φοέν θα συζητηθούν περεταίρω στην ενότητα 5. ΕΙΚΟΝΑ 10 Άνεμοι Φοέν που Προκαλούνται από Περιοχές Κατολίσθησης. VI. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΙΣ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΠΟΥ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΠΡΟΚΑΛΕΣΟΥΝ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΤΑΙΓΙΔΩΝ. Το σύννεφο που μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στον πυροσβέστη είναι ο Σωρειτομελανίας (Cumulonimbus). Τέσσερις είναι οι διαδικασίες ανύψωσης που μπορούν να προκαλέσουν την ανάπτυξη καταιγίδων: θερμική, ορεογραφική, μετωπική και ανύψωση σύγκλισης. Α. Θερμική Ανύψωση (Thermal Lifting). Η έντονη θέρμανση του αέρα κοντά στο έδαφος έχει ως αποτέλεσμα τη θερμική ανύψωση. Καθώς ο αέρας θερμαίνεται, γίνεται ελαφρύτερος και ψύχεται καθώς αναγκάζεται σε άνοδο. Εάν ο θερμαινόμενος αέρας περιέχει αρκετή υγρασία και ανυψωθεί σε μεγάλο ύψος στην ατμόσφαιρα, θα φτάσει στο σημείο κορεσμού του και θα σχηματιστούν νέφη σωρειτών (cumulus clouds). 105

106 Β. Ορεογραφική Ανύψωση (Orographic Lifting). Η ορεογραφική ανύψωση προκύπτει σε ορεινό έδαφος όταν μία μάζα κινούμενου αέρα αναγκάζεται να ανυψωθεί λόγω της παρουσίας μίας πλαγιάς. Ο αέρας που αναγκάζεται σε άνοδο ψύχεται με το ρυθμό της ξηρής θερμοβαθμίδας. Εάν ο αέρας αυτός φτάσει στο σημείο κορεσμού του θα σχηματιστούν νέφη. Η ορεογραφική και η θερμική ανύψωση συχνά λειτουργούν παράλληλα για να δημιουργήσουν νέφη σωρειτών σε ορεινές περιοχές. Γ. Ανύψωση Μετώπου (Frontal Lifting). Η τρίτη διαδικασία είναι η ανύψωση μετώπου. Στην περίπτωση αυτή μία κινούμενη ψυχρή αέρια μάζα σπρώχνει από κάτω και ανυψώνει μία θερμότερη αέρια μάζα. Πάλι, αυτή η κίνηση ανύψωσης μπορεί να προκαλέσει νέφη σωρειτών εάν προκύψει κορεσμός. Ο σχηματισμός σωρειτών συνήθως συσχετίζεται με το πέρασμα ψυχρών μετώπων ενώ τα στρώματα (stratus) συνήθως συνοδεύουν ένα θερμό μέτωπο. Δ. Ανύψωση λόγω Σύγκλισης (Lifting by Convergence). Η σύγκλιση είναι παρούσα κατά τη διάρκεια και των τριών προαναφερθέντων διαδικασιών ανύψωσης αλλά μπορεί να αποτελέσει και ανεξάρτητο μηχανισμό ανύψωσης. Η σύγκλιση προκύπτει όταν περισσότερος αέρας κινείται οριζοντίως σε μία περιοχή από όσος εξέρχεται από αυτή. Ο περίσσιος αέρας αναγκάζεται να κινηθεί προς τα πάνω. Η ανύψωση λόγω σύγκλισης προκύπτει πάντα γύρω από συστήματα χαμηλής πίεσης. 106

107 ΕΙΚΟΝΑ 11 Τύποι Ανύψωσης. ΑΣΚΗΣΗ 2: Διαδικασίες Ανύψωσης. 1. Αντιστοιχίστε τις διάφορες διαδικασίες ανύψωσης με τους ορισμούς τους. Γ Ορεογραφική Α. Ρεύμα ανοδικού αέρα λόγω συμπίεσης προκύπτει από αέρα που προέρχεται από ένα σημείο όπως το κέντρο μίας περιοχής με χαμηλή πίεση. Α Σύγκλισης Β. Η ανύψωση θερμού αέρα στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της θέρμανσης της επιφάνειας. Β Θερμική Γ. Αέρας που υποχρεώνεται σε άνοδο καθώς σπρώχνεται σε ορεινό ανάγλυφο. 107

108 Δ Μετώπου Δ. Ανύψωση που προκύπτει όταν μία αέρια μάζα συγκεκριμένης θερμοκρασίας συναντά μία άλλη διαφορετικής θερμοκρασίας και άλλων χαρακτηριστικών. 2. Ποιο από τα παρακάτω περιγράφει καλύτερα μία καθίζηση αναστροφής; Α. Θέρμανση, ξήρανση, βύθιση, δυνατοί άνεμοι. Β. Θέρμανση, ξήρανση, άνοδος, αστάθεια. Γ. Θέρμανση, ξήρανση, ελαφρείς άνεμοι, αστάθεια. VII. ΣΤΟΧΟΣ #6: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΑ ΤΡΙΑ ΣΤΑΔΙΑ ΤΩΝ ΚΑΤΑΙΓΙΔΩΝ. Οι καταιγίδες μπορεί να έχουν πολλές εναλλαγές στην ανάπτυξη και τη συμπεριφορά τους αλλά περνάνε τυπικά από τρία στάδια ανάπτυξης και φθοράς. Α. Το στάδιο σωρειτών (the cumulus stage). Το στάδιο αυτό ξεκινά με μία ανοδική στήλη υγρού αέρα που σχηματίζει ένα νέφος σωρείτη το οποίο αναπτύσσεται κάθετα. Το αυξανόμενο σε ύψος σύννεφο παίρνει τη μορφή κουνουπιδιού με ευδιάκριτες κορυφές. Αυτά τα σύννεφα έχουν δυνατά ρεύματα προς τα έσω στη βάση τους τα οποία μπορούν να ισχυροποιήσουν τους επιφανειακούς ανέμους. 108

109 ΕΙΚΟΝΑ 12 Το Στάδιο Σωρειτών. Β. Το στάδιο ωρίμανσης. Το στάδιο αυτό, το πιο ενεργό κομμάτι ου κύκλου των καταιγίδων, ξεκινά όταν βροχή ξεκινά να πέφτει από τη βάση του νέφους. Το τράβηγμα λόγω τριβής που ασκεί η βροχή, δημιουργεί ένα καθοδικό ρεύμα. Τώρα υπάρχει ένα καθοδικό ρεύμα σε ένα μέρος του σύννεφου και ένα ανοδικό ρεύμα στο υπόλοιπο μέρος του. Το ανοδικό ρεύμα είναι θερμότερο και το καθοδικό ρεύμα είναι ψυχρότερο από τον περιβάλλοντα αέρα μέσα στο σύννεφο. Μία κορυφή σε σχήμα αμονιού που αποτελείται από παγοκρυστάλλους, σχηματίζεται στην κορυφή του νέφους και συνήθως προκύπτουν κεραυνοί. Τώρα είναι πια 109

110 καταιγίδα και το σύννεφο λέγεται σωρειτομελανίας (cumulonimbus). Τα καθοδικά ρεύματα που φτάνουν στο έδαφος καταλήγουν σε ψυχρούς και δυνατούς επιφανειακούς ανέμους που μπορούν να προκύψουν μέσα σε απόσταση περίπου 15 χιλιομέτρων από την καταιγίδα. Οι ταχύτητες των επιφανειακών ανέμων συχνά είναι μεταξύ 40 και 55 km/h αλλά μπορούν να φτάσουν και ως τα 95 km/h περίπου. Οι ισχυροί άνεμοι που προκύπτουν στα καθοδικά ρεύματα μπορούν να οδηγήσουν σε ακραία συμπεριφορά της πυρκαγιάς προκαλώντας γρήγορους ρυθμούς εξάπλωσης και πιθανή απώλεια του ελέγχου της πυρκαγιάς. ΕΙΚΟΝΑ 13 Στάδιο Ωρίμανσης. 110

111 Γ. Το στάδιο της διάλυσης. Σε αυτό το στάδιο, ολόκληρη η καταιγίδα γίνεται μία περιοχή καθοδικών ρευμάτων. Καθώς τα ανοδικά ρεύματα σταματούν, η πηγή της υγρασίας και της ενέργειας για τη συνέχιση της δραστηριότητας διακόπτεται. Βροχή πέφτει από το σύννεφο αλλά γίνεται ελαφρύτερη και τελικά σταματά. Σταδιακά, το καθοδικό ρεύμα εξασθενεί, η βροχή σταματά και το σύννεφο αρχίζει να διαλύεται. ΕΙΚΟΝΑ 14 Το Στάδιο της Διάλυσης. 111

112 ΑΣΚΗΣΗ 3: Τα Στάδια της Καταιγίδας. Αναγνωρίστε τα στάδια της καταιγίδας με τη βοήθεια των περιγραφών. (Επιλέξτε την κατάλληλη απάντηση.) 1. Στάδιο Σωρειτών. 2. Στάδιο Ωρίμανσης. 3. Στάδιο Διάλυσης. 3 μόνο καθοδικά ρεύματα. 3 διακοπή της βροχής. 2 βροχή. 2 ανοδικά και καθοδικά ρεύματα. 1 μόνο ανοδικά ρεύματα. 2 πρώτος ήχος της καταιγίδας. VIII. ΣΤΟΧΟΣ #7: ΚΑΘΟΡΙΣΤΕ ΤΗΝ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ Η ΤΗΝ ΑΣΤΑΘΕΙΑ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΒΑΣΙΣΜΕΝΟΙ ΣΕ ΟΠΤΙΚΟΥΣ ΔΕΙΚΤΕΣ. Οι οπτικοί δείκτες είναι ο πιο εύκολος τρόπος για να αναγνωρίσουμε εάν ο αέρας είναι ευσταθής ή ασταθής. Εναλλακτικοί τρόποι περιλαμβάνουν τη συμβουλή ενός δελτίου πρόγνωσης πυρκαγιών ή έναν πυρομετεωρολόγο και τη λήψη μετρήσεων θερμοκρασίας σε διάφορα υψόμετρα στο πεδίο. 112

113 ΕΙΚΟΝΑ 15 Οπτικοί Δείκτες του Ευσταθούς Αέρα. ΕΙΚΟΝΑ 16 Οπτικοί Δείκτες του Ασταθούς Αέρα. ΑΣΚΗΣΗ 4: Οπτικοί δείκτες. Οι στήλες καπνού είναι οι καλύτεροι οπτικοί δείκτες της ευστάθειας ή της αστάθειας στην ατμόσφαιρα. Η άσκηση αυτή παρουσιάζει αρκετές ατμοσφαιρικές περιπτώσεις που θα συναντήσετε σε μία πυρκαγιά. 113

114 Αντιστοιχίστε τη στήλη καπνού με την καλύτερη περιγραφή. 3 Η ατμόσφαιρα είναι ασταθής με ψαλίδισμα του ανέμου και ισχυρούς ανέμους από επάνω. 1 Μία αναστροφή επιφανείας ή ευσταθής άνεμος στα κατώτερα επίπεδα. 5 Η ατμόσφαιρα είναι ασταθής σε όλα τα επίπεδα. 4 Η σταθερότητα της κατώτερης ατμόσφαιρας είναι ουδέτερη με μέτριους έως ισχυρούς ανέμους. 6 Στις πλαγιές αυτής της ράχης υπάρχει αναστροφή και θερμική ζώνη, έχοντας ως αποτέλεσμα πολύ σταθερό αέρα. Ασταθείς συνθήκες προκύπτουν στην κορυφογραμμή. 2 Η κατώτερη ατμόσφαιρα είναι ασταθής με μία αναστροφή από επάνω. IX. ΣΤΟΧΟΣ #8: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΕΞΙ ΤΥΠΟΥΣ ΝΕΦΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗΝ ΠΙΘΑΝΗ ΤΟΥΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΑΙΡΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ. Τα σύννεφα που αποτελούνται από πολλά μικροσκοπικά μόρια νερού και/ή πάγου στην ατμόσφαιρα, είναι το αποτέλεσμα της συμπύκνωσης των υδρατμών του αέρα. 114

115 Α. Κατηγοριοποίηση των Νεφών. Τα σύννεφα κατηγοριοποιούνται σύμφωνα με: 1. Τη δομή. 2. Το ύψος στο οποίο βρίσκεται η βάση τους. Οι τρεις τύποι των νεφών είναι: 1. Ανώτερα. 2. Μέσα. 3. Κατώτερα. Τα ανώτερα νέφη (cirro) είναι σύννεφα που αναπτύσσουν βάσεις πάνω από τα 6000 μέτρα. Θύσανοι (Cirrus ή Ci), Θυσανοστρώματα (cirrostratus ή Cs) και Θυσανοσωρείτες (Cirrocumulus ή Cc) είναι παραδείγματα ανώτερων νεφών. Τα μέσα νέφη είναι σύννεφα που αναπτύσσουν βάσεις μεταξύ 2000 και 6000 μέτρων. Τα Υψιστρώματα (Altostratus ή As) και Υψισωρείτες (Altocumulus ή Ac) είναι μέσα νέφη. Τα κατώτερα νέφη αναπτύσσουν βάσεις από την επιφάνεια του εδάφους έως και 2000 μέτρα. Τα Στρώματα (Stratus ή St), οι Στρωματοσωρείτες (Stratocumulus ή Sc) και τα Μελανοστρώματα (Nimbostratus ή Ns) είναι παραδείγματα κατώτερων νεφών. Τα σύννεφα που αναπτύσσονται κάθετα έχουν βάσεις που διαφέρουν από 500 έως 3000 μέτρα και κορυφές από μέτρα και πάνω. Οι Σωρείτες (Cumulus ή Cu) και οι Σωρειτομελανίες (Cumulonimbus ή Cb) είναι νέφη κάθετης ανάπτυξης. Η ομίχλη είναι ένα σύννεφο που αναπτύσσεται και ακουμπά την επιφάνεια του εδάφους. Β. Πώς Σχηματίζονται τα Σύννεφα. Πώς σχηματίζονται τα σύννεφα; Δύο είναι οι κύριοι τρόποι με τους οποίους ο αέρας φτάνει στο σημείο κορεσμού του και προκαλεί το σχηματισμό νεφών. 1. Υγρασία προστίθεται στον αέρα. 2. Πτώση της θερμοκρασίας του αέρα στη θερμοκρασία δρόσου του. Η ψύξη του εδάφους κατά τη νύχτα λόγω ακτινοβολίας και η ακόλουθη ψύξη του παρακείμενου υγρού αέρα μπορεί να προκαλέσει κορεσμό και ομίχλη. 115

116 Όπως προαναφέρθηκε νωρίτερα σε αυτή την ενότητα, η πιο σημαντική μέθοδος της ανάπτυξης των νεφών είναι μέσω της ανύψωσης του αέρα λόγω ορογραφίας, σύγκλισης, θέρμανσης ή μετώπου. Γ. Σημαντικά Σύννεφα για τους Πυροσβέστες. Αρκετά σύννεφα είναι σημαντικά για τους πυροσβέστες. Κάποια από αυτά μπορεί να έχουν καθοριστική επίδραση σε μία πυρκαγιά. Άλλα σύννεφα, που ονομάζονται νέφη-δείκτες (indicator clouds) βοηθούν τον πυροσβέστη. Αναγνωρίζοντάς τα νωρίς, μπορεί να βοηθήσει τους πυροσβέστες να γνωρίζουν τις επερχόμενες αλλαγές του καιρού. 1. Σωρειτομελανίας ή Καταιγίδα (Cumulonimbus or Thunderstorm). Ένας πραγματικός μπελάς και ενδεχομένως το πιο επικίνδυνο σύννεφο είναι ο σωρειτομελανίας. Οι καταιγίδες παράγουν από τη βάση τους ισχυρούς, ριπαίους ανέμους, που κάποιες φορές υπερβαίνουν και τα 100 km/h. Οι άνεμοι αυτοί μπορούν να εξαπλωθούν και να γίνουν αισθητοί στο έδαφος για αρκετά χιλιόμετρα. Μπορεί να δημιουργήσουν ψυχρότερες συνθήκες με υψηλότερη υγρασία, περιστασιακή βροχή και κεραυνούς. Οι καταιγίδες ξεκινούν ως μικρά, fair-weather νέφη σωρειτών, και μεγαλώνουν καθώς οι ατμοσφαιρικές συνθήκες γίνονται περισσότερο ασταθείς. Τα νέφη σωρειτών που αναπτύσονται κατακόρυφα και που δεν έχουν πάρει ακόμα το σχήμα αμονιού στην κορυφή τους, είναι τα σύννεφα που θα π ρεπει να προσεχθούν ιδιαίτερα. Οι καταιγίδες μπορεί να προκύψουν μεμονωμένα ως καταιγίδες αέριας μάζας ή ως γραμμή ή τείχος καταιγίδων που σχετίζονται με ένα ψυχρό μέτωπο. 2. Θυσανοστρώματα (Cirrostratus). Αποτελούν ένα λεπτό και λευκό πέπλο με ινώδη μορφή. Σχηματίζονται πολύ ψηλά και συχνά προηγούνται ενός θερμού μετώπου. Τα νέφη πυκνώνουν, αυξάνονται και κατέρχονται χαμηλότερα καθώς το μέτωπο πλησιάζει. Σηματοδοτούν την πιθανότητα βροχής στην επόμενη ή μέσα στις επόμενες δύο μέρες. Οι θύσανοι μπορούν να δημιουργηθούν και από θερμά και από ψυχρά μέτωπα αλλά είναι πιο εκτεταμένα με θερμά μέτωπα. 3. Υψισωρείτες κατακόρυφης ανάπτυξης (Altocumulus castellanus). 116

117 Είναι νέφη μέσου ύψους που αποτελούνται από σωρειτόμορφες μάζες με το σχήμα πυργίσκων και συνήθως παρατάσσονται σε γραμμές. Υποδεικνύουν αστάθεια και αυξανόμενη υγρασία στην ατμόσφαιρα. Η παρουσία τους το πρωί δηλώνει την πιθανότητα ανάπτυξης καταιγίδων αργότερα στη μέρα. 4. Υψισωρείτες σχήματος κρόκου (Altocumulus floccus). Προκύπτουν ως γκρι ή άσπροι διασκορπισμένοι θύσανοι με στρογγυλεμένα και ελαφρώς φουσκωμένα ανώτερα μέρη. Τα σύννεφα αυτά μοιάζουν με πολύ μικρούς κουρελιασμένους σωρείτες και συχνά συνοδεύονται από ινώδη ίχνη ψεκάδας από τις βάσεις τους. Είναι επίσης σημάδι αυξανόμενης υγρασίας και ατμοσφαιρικής αστάθειας που μπορεί να οδηγήσει σε δημιουργία καταιγίδας αργότερα στη μέρα. 5. Υψισωρείτες σχήματος φακού (Altocumulus lenticularus). Τα νέφη αυτά σχήματος φακού, είναι συνήθως στατικά και αναπτύσσονται με την κυματοειδή δράση ισχυρών ανέμων σε μέσα υψόμετρα. Τα νέφη αυτά σχετίζονται συνήθως με κυματοειδή δράση στην υπήνεμη πλευρά ψηλών κορυφογραμμών που έχουν προσανατολισμό βορρά νότο. Είναι δείκτες υψηλών ταχυτήτων ανέμου σε αυτά τα υψόμετρα αλλά οι άνεμοι αυτοί μπορεί να χαμηλώσουν καθώς περνά η μέρα. Μία πυρκαγιά μπορεί να δεχθεί δυνατούς επιφανειακούς ανέμους και οι στήλες καπνού μπορεί να ψαλιδιστούν από τους ανέμους αυτούς. Η κηλίδωση είναι πάντα μία ανησυχία όταν υπάρχουν δυνατοί άνεμοι. 6. Στρώματα (Stratus). Τα στρώματα προκύπτουν συνήθως ως ενιαία, γκρίζα, αρκετά ομοειδή, στρώματα, χαμηλών νεφών. Περιστασιακά, μπορεί να είναι σκοτεινά ή ακόμα και απειλιτικά, παρόλο που τις περισσότερες φορές παράγουν ψιχάλες ή πολύ ασθενή βροχή. Τα στρώματα είναι δείκτες ευσταθούς αέρα. 117

118 ΑΣΚΗΣΗ 5: Τύποι Νεφών και Περιγραφές. Αντιστοιχίστε τους ακόλουθους τύπους νεφών με τους ορισμούς τους: Α. Στρώματα Γ Ορατά το πρωί με τη μορφή πυργίσκων. Υποδηλώνουν την πιθανότητα καταιγίδων το μεσημέρι. Β. Σωρειτομελανίες _ΣΤ Υποδηλώνουν την πιθανότητα για ισχυρούς ανέμους αργότερα μέσα στη μέρα. Γ. Υψισωρείτες κατακόρυφης Β Μεγάλη ανησυχία στους ανάπτυξης πυροσβέστες λόγω των ασταθών και ισχυρών ανέμων. Δ. Υψισωρείτες σχήματος Δ Διασκορπισμένοι θύσανοι με κρόκου στρογγυλεμένα και ελαφρώς φουσκωμένα ανώτερα μέρη. Ε. Θυσανοστρώματα Α Υποδηλώνουν σταθερές συνθήκες. ΣΤ. Υψισωρείτες σχήματος Ε Μπορεί να υποδηλώνουν μεταβολή του φακού καιρού σε διάστημα δύο ημερών. X. ΣΥΝΟΨΗ. Στην ενότητα αυτή παρουσιάστηκαν βασικές πληροφορίες για να σας βοηθήσουν να καθορίσετε την ατμοσφαιρική ευστάθεια και να κατανοήσετε τις επιπτώσεις που μπορεί να έχουν διάφορες ατμοσφαιρικές συνθήκες στη συμπεριφορά μίας πυρκαγιάς. Αναγνωρίζουμε πως η ατμόσφαιρα είναι ένα πολύ δυναμικό σύστημα με έναν αριθμό από φυσικές διεργασίες που αλληλεπιδρούν για να παράγουν τον καιρό που όλοι γνωρίζουμε. Ο βαθμός της ευστάθειας ή της αστάθειας του αέρα είναι πιθανόν ο λιγότερο κατανοητός. 118

119 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 4 Όνομα: Ημερ/νία: Για τις ερωτήσεις 1 έως 11, εντοπίστε τους ακόλουθους οπτικούς δείκτες των ευσταθών ή ασταθών αερίων μαζών. 1. Σύννεφα που σχηματίζονται σε επίπεδα. Α. Ευσταθείς. Β. Ασταθείς. 2. Ισχυροί άνεμοι. Α. Ευσταθείς. Β. Ασταθείς. 3. Η στήλη καπνού εξαπλώνεται μετά από περιορισμένη άνοδο. Α. Ευσταθείς. Β. Ασταθείς. 4. Κατακόρυφη ανάπτυξη νεφών. Α. Ευσταθείς. Β. Ασταθείς. 5. Αποκαΐδια ανυψώνονται στη στήλη διάδοσης θερμότητας. Α. Ευσταθείς. Β. Ασταθείς. 119

120 6. Η θερμοκρασία μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου όταν είναι παρούσα μία αναστροφή. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 7. Ποιά είναι η γενική επίδραση του ευσταθούς αέρα στις πυρκαγιές τοπίου; Α. Η δραστηριότητα της πυρκαγιάς μειώνεται. Β. Δεν υπάρχει μεταβολή στη δραστηριότητα της πυρκαγιάς. Γ. Η δραστηριότητα της πυρκαγιάς αυξάνεται. 8. Τι συνθήκες θα προκύψουν κάτω από μία αναστροφή επιφανείας κατά τις πρωϊνές ώρες; Α. Ψυχρές θερμοκρασίες, ήρεμοι ή ελαφρείς άνεμοι. Β. Η δραστηριότητα της πυρκαγιάς μειώνεται. Γ. Ρύποι μπορεί να συγκεντρωθούν κάτω από αναστροφές. Δ. Όλα τα παραπάνω. 9. Ποιές είναι οι διαφορετικές διαδικασίες ανύψωσης που μπορεί να οδηγήσουν στη δημιουργία καταιγίδων; Α. Σύγκλισης, θερμική, αδιαβατική, ακτινοβολίας. Β. Ορεογραφική, μετώπου, αδιαβατική, σύγκλισης. Γ. Μετώπου, ορεογραφική, θερμική, σύγκλισης. Δ. Ακτινοβολίας, κατολίσθησης, ορεογραφική, μετώπου. 10. Ο ασταθής αέρας μπορεί συχνά να βρεθεί σε συστήματα χαμηλής πίεσης και στην μπροστινή άκρη των ψυχρών μετώπων. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 11. Ο ασταθής αέρας μπορεί να σχηματιστεί είτε από τη θέρμανση του αέρα κοντά στο έδαφος, είτε με την ψύξη από επάνω. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 120

121 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Γενικοί και Τοπικοί Άνεμοι. ΣΤΟΧΟΙ 1. Περιγράψτε πώς ρέει ο αέρας γύρω από συστήματα υψηλής και χαμηλής πίεσης. 2. Περιγράψτε τη θαλάσσια και ηπειρωτική αύρα και τις διαδικασίες που προκαλούν την εμφάνισή τους. 3. Καθορίστε τους τυπικούς ανέμους πλαγιάς και κοιλάδας κατά τη διάρκεια μιας περιόδου 24 ωρών χρησιμοποιώντας έναν τοπογραφικό χάρτη. 4. Υποδείξτε τις μεταβολές που προκύπτουν στον άνεμο καθώς ένα ψυχρό μέτωπο κινείται σε μία περιοχή και περιγράψτε πώς αυτοί οι άνεμοι μπορούν να αλλάξουν την εξάπλωση μιας πυρκαγιάς τοπίου. 5. Περιγράψτε τους ανέμους Φοέν και αναφέρατε τρεις λόγους γιατί μπορούν να οδηγήσουν σε κρίσιμα υποδείγματα καιρού που σχετίζεται με τις πυρκαγιές τοπίου. 6. Εξηγήστε πώς οι καταιγίδες μπορούν να επηρεάσουν τον άνεμο σε ένα περιβάλλον πυρκαγιάς τοπίου. 7. Αναφέρατε τρεις τρόπους με τους οποίους η τοπογραφία μπορεί να αλλάξει την ταχύτητα και τη διεύθυνση του ανέμου. 8. Εξηγήστε τη σχέση ανάμεσα στους γενικούς, τοπικούς, επιφανειακούς και ανέμους στο ύψος της μέσης φλόγας. 121

122 ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Τι είναι ο Άνεμος; Άνεμος είναι η οριζόντια κίνηση του αέρα, σε σχέση με την επιφάνεια της γης. Η κίνηση αυτή του αέρα είναι όμοια με ροή του νερού σε ένα ποτάμι. Δύο μεγάλες κλίμακες του ανέμου μας απασχολούν. Αυτές είναι: Οι γενικοί άνεμοι μεγάλης κλίμακας και οι τοπικοί άνεμοι μικρής κλίμακας. Μέρη και από τις δύο μπορούν να συμβάλλουν στον πραγματικό επιφανειακό άνεμο. Οι άνεμοι στο ύψος της μέσης φλόγας θα συζητηθούν αργότερα σε αυτή την ενότητα. ΕΙΚΟΝΑ 1 Άνεμοι που Επηρεάζουν τις Πυρκαγιές Τοπίου. Η διεύθυνση του ανέμου ορίζεται ως το σημείο του ορίζοντα από το οποίο πνέει ο άνεμος. Όταν ακούσετε έναν άνεμο να περιγράφεται ως βόρειος, σημαίνει ότι ο άνεμος πνέει ή έρχεται από το Βορρά. Εάν είστε πρόσωπο με τον άνεμο, τότε ονομάστε τον άνεμο από εκείνη τη διεύθυνση. Είναι σημαντικό ο κάθε πυροσβέστης να το κατανοήσει γιατί κάποια μέρα μπορεί να σώσει τη ζωή του. 122

123 Γ. Πώς Επηρεάζει ο Άνεμος τις Πυρκαγιές Τοπίου. 1. Μεταφέρει μακριά τον φορτωμένο με υγρασία αέρα και επιταχύνει την ξήρανση της καύσιμης ύλης. 2. Με την έναρξη της πυρκαγιάς, οι άνεμοι βοηθούν την καύση με την αύξηση της παροχής του οξυγόνου. 3. Ο άνεμος αυξάνει την εξάπλωση της πυρκαγιάς μεταφέροντας θερμότητα και φλεγόμενα κάρβουνα σε νέα καύσιμη ύλη. 4. Ο άνεμος λυγίζει τις φλόγες πιο κοντά στην καύσιμη ύλη που δεν έχει καεί και με αυτόν τον τρόπο προθερμαίνει την καύσιμη ύλη που βρίσκεται μπροστά από την πυρκαγιά. 5. Η διεύθυνση της εξάπλωσης της πυρκαγιάς καθορίζεται κυρίως από τον άνεμο. II. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ ΡΕΕΙ Ο ΑΕΡΑΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΨΗΛΗΣ ΚΑΙ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ. Α. Γενικοί Άνεμοι. Όλοι οι άνεμοι είναι αποτέλεσμα διαφορών στη θερμοκρασία που με τη σειρά τους οδηγούν σε διαφορές στην πίεση που ονομάζεται βαροβαθμίδες (pressure gradients). Οι γενικοί άνεμοι είναι οι μεγαλύτεροι σε κλίμακα άνεμοι που προκαλούνται από τις βαροβαθμίδες που σχετίζονται με αντικυκλώνες (highs) και χαμηλά (lows). Β. Κυκλοφορία γύρω από τη Γη. 1. Διαφορική θέρμανση από τον ήλιο. Η επιφάνεια της γης δεν θερμαίνεται ομοιογενώς από τον ήλιο. Αυτό συμβαίνει λόγω των διαφορών στο γεωγραφικό πλάτος και στη διανομή ξηράς-θάλασσας. Οι διαφορές στη θερμοκρασία που προκύπτουν οδηγούν σε μεγάλης κλίμακας διαφορές στην πίεση. Ο θερμός αέρας κοντά στον ισημερινό τείνει να ανέλθει και να εξαπλωθεί προς τους πόλους και στα δύο ημισφαίρια. Εν τω μεταξύ, ψυχρός αέρας στους πόλους βυθίζεται και ρέει προς τον ισημερινό. 2. Δύναμη Coriolis. 123

124 Η δύναμη Coriolis προκαλεί μεγάλης κλίμακας κινήσεις του αέρα στο βόρειο ημισφαίριο (τον εκτρέπει στα δεξιά). 3. Εξαιτίας των παραπάνω δυνάμεων, προκύπτουν αρκετές κύριες ζώνες αέρα. Τα μέσα πλάτη κυριαρχούνται από μία ζώνη αέρα που κινείται από τα δυτικά προς τα ανατολικά και αναφέρεται ως ζώνη δυτικών ανέμων (Westerlies) (βλ. εικόνα 2). ΕΙΚΟΝΑ 2 Γενική Κυκλοφορία Λόγω Περιστροφής της Γης. (Φείδας Χ., Σημειώσεις του μαθήματος Γενική Μετεωρολογία, Μυτιλήνη 2001) Γ. Κύτταρα Υψηλής και Χαμηλής Πίεσης. 1. Χάρτης των κυττάρων πίεσης. Αυτός είναι ένας χάρτης επιφανειακών πιέσεων της Ευρώπης (βλ. Εικόνα 3) για μία συγκεκριμένη στιγμή. Σε αυτό το χάρτη καιρού διακρίνονται κύτταρα υψηλής και χαμηλής πίεσης. 124

125 Οι γραμμές που ενώνουν τα σημεία που έχουν την ίδια ατμοσφαιρική πίεση κατά την ίδια χρονική στιγμή ή περίοδο σε έναν χάρτη καιρού, ονομάζονται ισοβαρείς (isobars). Η απόσταση μεταξύ των ισοβαρών αναφέρεται ως βαροβαθμίδα (pressure gradient). Η ταχύτητα του ανέμου είναι ανάλογη με τη βαροβαθμίδα: Οι πυκνότερες ισοβαρείς προκαλούν δυνατότερους ανέμους. Οι αραιότερες ισοβαρείς προκαλούν πιο ασθενείς ανέμους. 2. Κίνηση των υψηλών και χαμηλών. Τυπικά, τα κύτταρα πίεσης κινούνται από τη δύση προς την ανατολή κατά μήκος της Ελλάδας, οδηγούμενα από τους δυτικούς ανέμους. ΕΙΚΟΝΑ 3 Συστήματα Πίεσης και Μέτωπα Μεγάλης Κλίμακας. 125

126 ΕΙΚΟΝΑ 4 Γενική Κυκλοφορία Μεταξύ Υψηλών και Χαμηλών. 3. Διεύθυνση του ανέμου για περιοχές με υψηλή και χαμηλή πίεση. Θυμηθείτε ότι ο αέρας τείνει πάντα να κινείται από υψηλότερες σε χαμηλότερες πιέσεις. Ο αέρας σε ένα κύτταρο υψηλής πίεσης κινείται δεξιόστροφα (clockwise) και προς τα έξω γύρω από το κύτταρο, από το κέντρο του. Ο αέρας κινείται αριστερόστροφα (counterclockwise) γύρω από ένα χαμηλό, και προς το κέντρο του. Μια καλή συμβουλή: Εάν έχετε την πλάτη σας στους γενικούς ανέμους, οι χαμηλές πιέσεις θα βρίσκονται στα αριστερά σας και οι υψηλές πιέσεις στα δεξιά σας. 4. Μέτωπα (αναφέρεται στην Εικόνα 3). Οι καμπύλες με τα βέλη (μπλε) που φαίνονται στο χάρτη ονομάζονται ψυχρά μέτωπα. Το μέτωπο είναι η συνοριακή ζώνη ανάμεσα σε δύο αέριες μάζες. 126

127 III. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΚΑΙ ΗΠΕΙΡΩΤΙΚΗ ΑΥΡΑ ΚΑΙ ΤΙΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΟΥΝ ΤΗΝ ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΤΟΥΣ. Α. Τοπικοί Άνεμοι. Οι τοπικοί άνεμοι είναι άνεμοι μικρότερης κλίμακας που προκαλούνται από τοπικές διαφορές στη θερμοκρασία. Το ανάγλυφο έχει πολύ ισχυρή επίδραση στους τοπικούς ανέμους. Όσο περισσότερο ποικίλο είναι το ανάγλυφο, τόσο μεγαλύτερη και η επιρροή του. Β. Σημασία των Τοπικών Ανέμων. Οι άνεμοι τοπικής προέλευσης μπορεί να είναι τόσο σημαντικοί στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς όσο και οι άνεμοι που παράγονται από μεγάλης κλίμακας μοτίβα καιρού. Σε πολλές περιοχές, ειδικά σε ορεινές κοιλάδες και λεκάνες, οι τοπικοί άνεμοι είναι οι κυρίαρχοι ημερήσιοι άνεμοι. Υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες τοπικών ανέμων: θαλάσσια και ηπειρωτική αύρα, άνεμοι πλαγιάς και άνεμοι κοιλάδας. Γ. Η Θαλάσσια Αύρα (See Breeze) και Πώς Αναπτύσσεται. Στην ενότητα 3 συζητήσαμε τις ιδιότητες των επιφανειών που κάνουν τις ηπειρωτικές επιφάνειες να είναι πιο θερμές από τις θαλάσσιες κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το αποτέλεσμα αυτών των διαφορών στη θερμοκρασία και την υγρασία σε τοπική κλίμακα, είναι η θαλάσσια αύρα. (βλ Εικόνα 5, αριστερό μέρος.) Η θαλάσσια αύρα σχηματίζεται μεταξύ του μέσου του πρωινού και νωρίς το μεσημέρι, και εξαρτάται από την εποχή του χρόνου και την τοποθεσία. Δυναμώνει κατά τη διάρκεια του μεσημεριού και τελειώνει σύντομα μετά τη δύση του ηλίου. Η θαλάσσια αύρα πρώτα ξεκινάει από την ακτή και ύστερα σταδιακά προχωρά στην ενδοχώρα κατά τη διάρκεια της ημέρας, φτάνοντας στη μέγιστη διείσδυση κατά την ώρα της μέγιστης θέρμανσης. Χαμηλότερες θερμοκρασίες και μεγαλύτερη σχετική υγρασία συνοδεύουν τη θαλάσσια αύρα καθώς αυτή κινείται προς την ενδοχώρα. 127

128 ΕΙΚΟΝΑ 5 Θαλάσσια και Ηπειρωτική Αύρα. Δ. Η Ηπειρωτική Αύρα (Land Breeze) και Πώς Αναπτύσσεται. Η ηπειρωτική αύρα τη νύχτα, είναι το αντίθετο της θαλάσσιας αύρας την ημέρα. Τη νύχτα, οι επιφάνειες της στεριάς ψύχονται πιο γρήγορα από τις θαλάσσιες επιφάνειες. Πάλι, διαφορά στην πίεση του αέρα αναπτύσσεται πάνω από τη στεριά και το νερό, προκαλώντας τη ροή του αέρα από τη στεριά προς τη θάλασσα. Η ηπειρωτική αύρα ξεκινά 2 με 3 ώρες μετά τη δύση του ηλίου. Οι ταχύτητες του ανέμου στην ηπειρωτική αύρα είναι πιο χαμηλές από της θαλάσσιας αύρας, μεταξύ 5 και 15 km/h. (βλ. δεξί μέρος της Εικόνας 5.) Ε. Άνεμοι Πλαγιάς (Slope Winds). 1. Άνεμοι που ανέρχονται σε μία πλαγιά (Upslope winds). Οι άνεμοι αυτοί προκύπτουν κατά τη διάρκεια της ημέρας και προκαλούνται από τη διαφορά στην πίεση που αναπτύσσεται μεταξύ του αέρα που θερμαίνεται κοντά στην πλαγιά και του ψυχρότερου αέρα στο ίδιο υψόμετρο που βρίσκεται μακριά από την πλαγιά. Το βάθος της ανερχόμενης ροής αυξάνεται καθώς κινούμαστε ψηλότερα στην πλαγιά. Είναι μία θερμή ταραχώδης και παλλόμενη κίνηση του αέρα προς τα ανώτερα μέρη της πλαγιάς. 128

129 2. Άνεμοι που κατέρχονται μία πλαγιά (Downslope winds). Οι άνεμοι αυτοί είναι πολύ ρηχοί και μπορεί να μην αντιπροσωπεύονται από την επιφανειακή ταχύτητα του ανέμου. Ο ψυχρότερος και πιο πυκνός αέρας είναι ευσταθής και η ροή προς τα κάτω τείνει να είναι πιο αργή σε σχέση με την ανερχόμενη ροή. Η κυρίαρχη δύναμη που εμπλέκεται είναι η βαρύτητα. Οι άνεμοι που πνέουν προς τα κατώτερα μέρη μιας πλαγιάς συνήθως συνεχίζονται καθ όλη τη διάρκεια της νύχτας μέχρι το πρωί, όταν οι πλαγιές θερμαίνονται και πάλι από τον ήλιο. ΕΙΚΟΝΑ 6 Άνεμοι Πλαγιάς. ΣΤ. Άνεμοι Κοιλάδας (Valley Winds). 1. Άνεμοι που ανέρχονται σε μια κοιλάδα (Upvalley winds). Κατά τη διάρκεια της ημέρας ο άνεμος στις ορεινές κοιλάδες και τα φαράγγια τείνει να γίνει θερμότερος από τον άνεμο στο ίδιο υψόμετρο που βρίσκεται πάνω από παρακείμενες πεδιάδες ή μεγαλύτερες κοιλάδες, δημιουργώντας για το λόγο αυτό διαφορά στην πίεση που έχει ως αποτέλεσμα τους ανέμους που ανέρχονται μία κοιλάδα. Συνήθως ξεκινούν αργά το πρωί ή νωρίς το μεσημέρι εξαρτώμενοι κυρίως από το μέγεθος της κοιλάδας. Οι άνεμοι αυτοί, φτάνουν τη μέγιστη ταχύτητά τους κατά το μέσο ή αργά το μεσημέρι και συνεχίζουν το απόγευμα. 129

130 2. Άνεμοι που κατέρχονται μία κοιλάδα (Downvalley winds). Η μετάβαση από τη ροή προς τα πάνω στη ροή προς τα κάτω σε μία κοιλάδα λαμβάνει χώρα νωρίς το βράδυ. Η μετάβαση είναι σταδιακή: πρώτα οι κατερχόμενοι άνεμοι, ύστερα ψυχρός, βαρύς αέρας λιμνάζει στους πυθμένες της κοιλάδας. Ο ψυχρός αέρας στους πυθμένες της κοιλάδας που βρίσκονται πιο ψηλά ρέει προς χαμηλότερα ύψη και αυξάνει σε ταχύτητα καθώς η λίμνη του ψυχρού αέρα βαθαίνει. Αυτό συνεχίζεται κατά τη διάρκεια της νύχτας και διαλύεται μετά την ανατολή του ηλίου. Οι άνεμοι πλαγιάς και κοιλάδας επιτυγχάνουν μεγαλύτερες ταχύτητες κάτω από αίθριο ουρανό από ότι με νεφοσκεπή ουρανό. Αυτό συμβαίνει καθώς κάτω από καθαρό ουρανό οι συνθήκες για να κερδίσει ή να χάσει η γη θερμοκρασία είναι καλύτερες. IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΚΑΘΟΡΙΣΤΕ ΤΙΣ ΤΥΠΙΚΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΑΝΕΜΟΥΣ ΠΛΑΓΙΑΣ ΚΑΙ ΚΟΙΛΑΔΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΠΕΡΙΟΔΟ 24 ΩΡΩΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΝΑΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΟ ΧΑΡΤΗ. Α. Εύρος της Ταχύτητας των Ανέμων Πλαγιάς και Κοιλάδας. Εδώ παρατίθενται κάποιες συνηθισμένες ταχύτητες για τους ανέμους πλαγιάς και κοιλάδας. Ανερχόμενοι σε πλαγιά: 5 13 km/h Ανερχόμενοι σε κοιλάδα: km/h Κατερχόμενοι σε πλαγιά: 3 8 km/h Κατερχόμενοι σε κοιλάδα: 8 16 km/h ΕΙΚΟΝΑ 7 Άνεμοι Κοιλάδας. 130

131 Β. Η Ώρα της Ημέρας Επηρεάζει τη Δύναμη των Ανέμων Πλαγιάς και Κοιλάδας. Με τα μέχρι τώρα δεδομένα μπορεί να υποτεθεί ότι οι ανερχόμενοι άνεμοι πλαγιάς και κοιλάδας προκύπτουν σε όλες τις πλαγιές την ίδια στιγμή. Αυτή ή περίπτωση δεν αποτελεί συνήθως κανόνα. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια κορυφογραμμή και μια κοιλάδα παράλληλες μεταξύ που εκτείνονται με βόρεια-νότια κατεύθυνση. Το πρωί, οι ανατολικές πλευρές θα θερμαίνονται από τον ήλιο αλλά οι πιο απότομες δυτικές πλευρές θα παραμένουν σκιασμένες. Οι ανερχόμενοι άνεμοι πλαγιάς μπορούν να προκύψουν στις ανατολικές πλαγιές, ενώ οι κατερχόμενοι άνεμοι στις δυτικές πλαγιές. Καθώς ο ήλιος περνά από το μέγιστο ύψος του στη μετά μεσημβρία θέση του, οι δυτικές πλαγιές θερμαίνονται και οι ανατολικές σκιάζονται. Για το λόγο αυτό οι ανατολικές πλαγιές θα έχουν κατερχόμενους ανέμους ενώ οι δυτικές ανερχόμενους ανέμους. Η κατάσταση αυτή είναι αντίστροφη της πρωινής. ΕΙΚΟΝΑ 8 Ώρα/Ένταση Ανέμων Πλαγιάς και Κοιλάδας. 131

132 ΑΣΚΗΣΗ 1: Άνεμοι Πλαγιάς και Κοιλάδας. Ξοδέψτε περίπου 10 λεπτά για να δουλέψετε την άσκηση αυτή, συζητήστε την ύστερα στην τάξη. Χρησιμοποιώντας τον χάρτη με τα σημεία Α-Ζ στην επόμενη σελίδα, συμπληρώστε τις ακόλουθες ερωτήσεις που σχετίζονται με τους τοπικούς ανέμους σε ορεινό ανάγλυφο κάτω από καλοκαιρινές καιρικές συνθήκες καθαρότητας και ζέστης. 1. Ποια πλαγιά (δώστε σημείο) θα λάβει πρώτα την πρωινή ηλιακή θερμότητα οπότε και από εκεί θα ξεκινήσουν οι ανερχόμενοι άνεμοι; Γ (Διότι είναι ανατολική) 2. Ποια πλαγιά (δώστε σημείο) θα λάβει την ηλιακή θερμότητα τελευταία το μεσημέρι οπότε και οι ανερχόμενοι άνεμοι θα συνεχίσουν αργότερα το απόγευμα; Α (Διότι είναι δυτική) 3. Ποια πλαγιά (δώστε σημείο) θα λάβει τη λιγότερη ηλιακή θερμότητα οπότε και θα έχει τους πιο ασθενείς ανερχόμενους ανέμους στη διάρκεια της ημέρας; Ε (Διότι είναι βόρεια) 4. Πότε θα έχει το σημείο Β τους ισχυρότερους ανερχόμενους ανέμους κοιλάδας; Κατά το μέσο του μεσημεριού (από την ανατολική πλαγιά) ή αργά το μεσημέρι (από την δυτική πλαγιά). 5. Πότε θα έχει το σημείο Β τους ισχυρότερους κατερχόμενους ανέμους κοιλάδας; Αργά το βράδυ, πριν την ανατολή. 6. Ποιο σημείο θα είναι πιο εκτεθειμένο στους γενικούς ανέμους; Δ (Διότι είναι το ψηλότερο). 7. Ποια ώρα της ημέρας θα είναι ισχυρότεροι οι ανερχόμενοι άνεμοι πλαγιάς στο σημείο Α; Το απόγευμα. 8. Ποια ώρα της ημέρας θα είναι ισχυρότεροι οι ανερχόμενοι άνεμοι πλαγιάς στο σημείο Γ; Το μεσημέρι. 9. Τι διεύθυνση θα έχουν οι άνεμοι στο σημείο ΣΤ στις 15:00; Η συνισταμένη των ασθενών ΝΑ της ΝΑ πλαγιάς και των ισχυρότερων ΒΔ ανέμων της ΒΔ πλαγιάς. Άρα ΒΔ ανέμους. 10. Σε ποια δύο σημεία είναι πιο δύσκολο να προβλεφτεί η διεύθυνση του ανέμου; Δ και Ζ (Εξαιτίας της ανομοιόμορφης τοπογραφίας) 132

133 Χάρτης Άσκησης 1 133

134 V. ΑΝΕΜΟΙ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗΣ ΣΗΜΑΣΙΑΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΕΣ. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΥΠΟΔΕΙΞΤΕ ΤΙΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΟΝ ΑΝΕΜΟ ΠΟΥ ΠΡΟΚΥΠΤΟΥΝ ΩΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΨΥΧΡΟΥ ΜΕΤΩΠΟΥ ΜΕΣΑ ΣΕ ΜΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ ΟΙ ΑΝΕΜΟΙ ΑΥΤΟΙ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΥΝ ΤΗΝ ΕΞΑΠΛΩΣΗ ΜΙΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΟΥΣ ΑΝΕΜΟΥΣ FOEHN ΚΑΙ ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΤΡΕΙΣ ΛΟΓΟΥΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΟΔΗΓΗΣΟΥΝ ΣΕ ΚΡΙΣΙΜΑ ΚΑΙΡΙΚΑ ΜΟΤΙΒΑ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. ΣΤΟΧΟΣ #6: ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΠΩΣ ΟΙ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΕΠΗΡΕΑΣΟΥΝ ΤΟΝ ΑΝΕΜΟ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ. Οι συνθήκες αέρα που έχουν καλυφθεί έως τώρα, μπορεί ή όχι να θεωρηθούν για τους πυροσβέστες ως προβληματικοί άνεμοι. Αυτοί είναι κανονικοί, καθημερινοί άνεμοι τους οποίους πρέπει να αντιμετωπίσει ο πυροσβέστης. Μέτριοι και ισχυροί άνεμοι παρουσιάζουν ιδιαίτερη ανησυχία λόγω της αντίδρασης της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς στον άνεμο. Οι γραμμές πυρός συνήθως χάνονται, μεγάλες εκτάσεις καίγονται και περιουσίες και ζωές χάνονται όταν ισχυροί άνεμοι ωθούν μία πυρκαγιά εκτός ελέγχου. Αυτός είναι και ο λόγος που αυτό το κομμάτι της ενότητας ονομάζεται Άνεμοι μεγαλύτερης σημασίας για τους πυροσβέστες. Τώρα θα συζητηθούν τέσσερα είδη ανέμων που δημιουργούν έντονες συνθήκες στον καιρό της πυρκαγιάς: άνεμοι ψυχρού μετώπου, άνεμοι foehn, καθοδικά ρεύματα καταιγίδων και στρόβιλοι. Α. Άνεμοι Ψυχρού Μετώπου. 1. Σχέση μετώπων με τη χαμηλή πίεση. Μέτωπο είναι η ζώνη μεταξύ δύο διαφορετικών αέριων μαζών. Τα μέτωπα εξέρχονται από το κέντρο μιας περιοχής χαμηλής πίεσης με το ίδιο το μέτωπο να εκτείνεται σε ένα αυλάκι χαμηλής πίεσης που προεξέχει από το κυρίως χαμηλό. Με ένα ψυχρό μέτωπο, η ψυχρότερη και πυκνότερη αέρια μάζα πίσω από το μέτωπο σαρώνει την επιφάνεια της γης, αντικαθιστώντας τον θερμότερο (οπότε και λιγότερο πυκνό) αέρα μπροστά από το μέτωπο. 2. Πώς τα ψυχρά μέτωπα προκαλούν τη μεταβολή των επιφανειακών ανέμων στο χρόνο. Η Εικόνα 9 απεικονίζει ένα σύστημα καταιγίδας, με ένα θερμό και ένα ψυχρό μέτωπο, όπως επίσης τους τυπικούς ανέμους που βρίσκονται σε κάθε τομέα. 134

135 Θυμηθείτε: οι άνεμοι ονομάζονται πάντα από τη διεύθυνση από την οποία έρχονται. Καθώς τα μέτωπα κινούνται σε μία περιοχή, οι άνεμοι σε καθορισμένα σημεία θα σημειώσουν μία αξιοσημείωτη αλλαγή στην κατεύθυνσή τους. Μπροστά από ένα ψυχρό μέτωπο που πλησιάζει, οι άνεμοι συνήθως θα αλλάξουν σταδιακά από νοτιοανατολικοί σε νότιοι και ύστερα σε νοτιοδυτικοί. Καθώς το ψυχρό μέτωπο περνά από την δεδομένη τοποθεσία, οι άνεμοι αλλάζουν γρήγορα σε δυτικούς και ύστερα σε βορειοδυτικούς. 3. Η ταχύτητα του ανέμου μεταβάλλεται με το πέρασμα των μετώπων. Οι ταχύτητες των ανέμων αυξάνουν σε ισχύ καθώς πλησιάζει ένα μέτωπο και συνήθως γίνονται αρκετά ισχυροί όταν ένα μέτωπο περνά μία περιοχή. Αυτό συμβαίνει καθώς η βαροβαθμίδα είναι μεγάλη και οι δυνατοί ανώτεροι άνεμοι αναμειγνύονται πιο εύκολα κάτω στην επιφάνεια με τον ασταθή αέρα. Οι τυπικές ταχύτητες των ανέμων σε ψυχρά μέτωπα ποικίλλουν από 25 με 50 km/h αλλά μπορούν να είναι αρκετά πιο ισχυροί με δυνατά ψυχρά μέτωπα. Τα θερμά μέτωπα είναι σχετικά αδύναμα σε σχέση με τα ψυχρά και έχουν μικρή σημασία κατά τη διάρκεια της περιόδου των πυρκαγιών. Τα ψυχρά μέτωπα μπορεί να προκαλέσουν καταιγίδες με πιθανό υετό. ΕΙΚΟΝΑ 9 Ο Άνεμος Μεταβάλλεται με τα Μέτωπα. 135

136 ΑΣΚΗΣΗ 2: Άνεμοι Μετώπου. Ξοδέψτε μερικά λεπτά για να δουλέψετε την άσκηση αυτή για τους ανέμους μετώπου, ύστερα οι απαντήσεις θα συζητηθούν. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις για τους ανέμους ψυχρού μετώπου είναι αληθείς; 1. Οι άνεμοι, αμέσως μετά το πέρασμα του μετώπου θα είναι συνήθως νότιοι. 2. Οι άνεμοι, αμέσως μετά το πέρασμα του μετώπου θα είναι συνήθως δυτικοί ή βορειοδυτικοί. 3. Οι άνεμοι μπροστά από το μέτωπο είναι συνήθως νότιοι και νοτιοδυτικοί. 4. Οι άνεμοι αμέσως μπροστά από το μέτωπο είναι συνήθως δυτικοί. Β. Άνεμοι Foehn. Ένας άλλος άνεμος που προκαλεί μεγάλη ανησυχία στους πυροσβέστες είναι ο άνεμος foehn. Αυτός είναι ένας ειδικός τύπος των γενικών ανέμων, που συνδέεται με συστήματα οροσειρών. Προκύπτει καθώς βαρύς, ευσταθής αέρας πνέει κατά μήκος μίας κορυφογραμμής και ύστερα κατέρχεται κατά μήκος των πλαγιών της υπήνεμης πλευράς. Ο αέρας γίνεται θερμότερος και ξηρότερος λόγω συμπίεσης. 136

137 Οι άνεμοι foehn τείνουν να είναι δυνατότεροι το βράδυ επειδή τότε μπορούν να συνδυαστούν με τοπικούς ανέμους που κατέρχονται στα φαράγγια. Γ. Καθοδικά Ρεύματα Καταιγίδων (Thunderstorm Downdrafts). Τα καθοδικά ρεύματα καταιγίδων είναι συχνά η αιτία για πολύ σύντομες αλλά πολύ σημαντικές αλλαγές στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. 1. Απαραίτητα συστατικά για το σχηματισμό καταιγίδων είναι: α. Επαρκής ατμοσφαιρική υγρασία. β. Ατμοσφαιρική αστάθεια. γ. Ένας μηχανισμός ανύψωσης για να αναγκάσει τον αέρα σε άνοδο. Ο πιο συνηθισμένος μηχανισμός ανύψωσης στις καταιγίδες είναι η μεταφορά. Στα Δυτικά η ανύψωση λόγω της ύπαρξης οροσειρών αποτελεί σημαντικό παράγοντα. 137

138 ΕΙΚΟΝΑ 10 Δραστηριότητες Καταιγίδας. 2. Οπτική περιγραφή. Οι καταιγίδες ξεκινούν ως μικρά, φουσκωμένα νέφη τύπου σωρείτη. Μέσω ισχυρής μεταφοράς, έκλυσης της λανθάνουσας θερμότητας και της συμπύκνωσης μέσα στην καταιγίδα, μπορεί να παραχθούν ισχυρές τοπικές καταιγίδες. Αυτές συνήθως περιλαμβάνουν αστραπές και βροντές, πιθανόν βροχή και χαλάζι και ισχυρούς ριπαίους ανέμους. 138

139 3. Τα φαινόμενα καθοδικής κίνησης (downdraft phenomena). Οι βάσεις των ώριμων καταιγίδων κουρελιάζονται από τα καθοδικά ρεύματα και τις ισχυρές βροχοπτώσεις. Ο αέρας που κινείται κάτω και έξω από τη βάση της καταιγίδας ψύχεται μέσω εξάτμισης και γίνεται πολύ βαρύτερος από τον περιβάλλοντα αέρα. Επίσης επιταχύνεται λόγω βαρύτητας. Καθοδικά ρεύματα που φτάνουν στο έδαφος συνήθως εξαπλώνονται ακτινωτά προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ψυχρούς, ριπαίους, επιφανειακούς ανέμους που μπορούν να γίνουν αισθητοί 8 με 16 χλμ από την καταιγίδα. Σε ορεινό ανάγλυφο, η απόσταση αυτή μπορεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερη λόγω του φαινομένου των καναλιών που δημιουργούν οι κορυφογραμμές και τα φαράγγια. 4. Ταχύτητες του Ανέμου. Οι ταχύτητες των ριπαίων ανέμων μετώπου είναι συχνά 40 με 55 km/h και μπορούν να φτάσουν έως και τα 100 km/h. Ένα καθοδικό ρεύμα καταιγίδας είναι ψυχρότερο και πιο υγρό από τον περιβάλλοντα αέρα. 5. Ενδείξεις ότι ξεκίνησαν τα καθοδικά ρεύματα. Υπάρχουν αρκετά πράγματα για να προσέξουμε που υποδεικνύουν ότι έχουν ξεκινήσει τα καθοδικά ρεύματα. Ανάμεσα σε αυτά είναι: α. Ένα κυλινδρικό σύννεφο στην αντίθετη προς τον άνεμο πλευρά της βάσης του συννέφου. β. Ραβδώσεις (Virga) που κρέμονται κάτω από τη σκοτεινή και κουρελιασμένη βάση του νέφους. (Virga είναι στην πραγματικότητα βροχή που δεν φτάνει στο έδαφος). γ. Ένα σύννεφο σκόνης καθώς οι πρώτες ριπές εξαπλώνονται κατά μήκος του εδάφους. Θυμηθείτε ότι οι άνεμοι από καταιγίδες με μεγάλη ή σε μεγάλο υψόμετρο βάση μπορούν εύκολα να φτάσουν τα 65 με 100 km/h. Πολύ μεγάλη προσοχή πρέπει να λαμβάνεται όταν μία πυρκαγιά βρίσκεται ανάμεσα σε εσάς και την καταιγίδα. 6. Άλλοι παράγοντες άξιοι αναφοράς. Οι καταιγίδες μπορεί να παραμείνουν στατικές ή μπορεί να μετακινηθούν λόγω των επικρατούντων ανέμων. Τα ρεύματα προς το εσωτερικό του νέφους, στην πλευρά που πνέει ο άνεμος, μπορεί να συνεχίζουν ενώ καθοδικά ρεύματα ρέουν από τη βάση κάπου αλλού. 139

140 Δ. Στροβιλώδεις Άνεμοι (Whirlwinds). Ο τέταρτος άνεμος που προκαλεί προβλήματα είναι ο στροβιλώδης άνεμος που περιλαμβάνει τους στροβίλους σκόνης και στροβίλους φωτιάς. 1. Στρόβιλοι Σκόνης (Dust Devils). Προκύπτουν σε θερμές ή πολύ θερμές ημέρες πάνω από ξηρό ανάγλυφο με ασθενείς γενικούς ανέμους και συνήθως καθαρό ουρανό. Είναι δείκτες έντονης τοπικής θέρμανσης της επιφάνειας. Ο στρόβιλος γίνεται ορατός όταν το ανοδικό ρεύμα γίνει αρκετά δυνατό ώστε να σηκώσει σκόνη και/ή άλλα υλικά της επιφάνειας. Ένας στροβιλώδης άνεμος μπορεί να παραμείνει στατικός ή μπορεί να κινηθεί με τον επιφανειακό άνεμο. Σε περιπτώσεις όπου οι επιφανειακοί άνεμοι είναι πολύ ασθενείς, οι στροβιλώδεις άνεμοι και οι στρόβιλοι σκόνης τείνουν να κινούνται προς έδαφος σε μεγαλύτερο ύψος. Στις πυρκαγιές, οι στρόβιλοι σκόνης είναι συνήθεις σε μία περιοχή που μόλις έχει καεί καθώς η μαυρισμένη στάχτη και τα απανθρακωμένα υλικά είναι απορροφούν πολύ την ηλιακή ακτινοβολία και για αυτό τον λόγο ενθαρρύνουν την τοπική θέρμανση. 2. Στρόβιλοι φωτιάς (Firewhirls). Οι στρόβιλοι φωτιάς έχουν την ίδια προέλευση με τους στροβίλους σκόνης, αλλά προκύπτουν σε μία περιοχή μεγάλης έντασης της πυρκαγιάς. Συνήθως θεωρούνται πιο επικίνδυνοι από τους στροβίλους σκόνης αλλά και οι δύο μπορούν να διασκορπίσουν την πυρκαγιά και να προκαλέσουν κηλίδωση κατά μήκος των γραμμών πυρός. Για να αναπτυχθούν οι στρόβιλοι φωτιάς, είναι συνήθως παρούσες συγκεκριμένες συνθήκες στο περιβάλλον: α. Κυρίως καθαρός ουρανός. β. Ασθενείς επιφανειακοί άνεμοι. γ. Έντονη θέρμανση (πολύ ασταθής αέρας κοντά στην επιφάνεια). δ. Τοποθεσία στις υπήνεμες πλαγιές από τους επικρατούντες ανέμους, ή στην πίσω πλευρά μίας ρηχής κορυφής. 140

141 ΕΙΚΟΝΑ 11 Ανάπτυξη Στροβιλώδους Ανέμου. ΑΣΚΗΣΗ 3: Άνεμοι που Προκαλούν Προβλήματα. Περιγράψτε ή απεικονίστε τη διεύθυνση του ανέμου που θα αναμένατε σε κάθε μία από τις πυρκαγιές που φαίνονται στην επόμενη σελίδα. Δώστε μία πρόχειρη εκτίμηση για την ταχύτητα του ανέμου: πχ, ασθενής, λεπτός, μέτριος, ή ισχυρός. Πρέπει να κάνετε περίπου 5 λεπτά για να το συμπληρώσετε και ύστερα οι απαντήσεις θα συζητηθούν. 1. Πέρασμα ψυχρού μετώπου. Πυρκαγιά Α διεύθυνση ανέμου Δ-ΒΔ ταχύτητα ανέμου λεπτός Πυρκαγιά Β διεύθυνση ανέμου ΝΔ ταχύτητα ανέμου μέτριος Πυρκαγιά Γ διεύθυνση ανέμου ΝΑ ταχύτητα ανέμου ισχυρός 2. Καθοδικό ρεύμα καταιγίδας. Πυρκαγιά Α διεύθυνση ανέμου Α ταχύτητα ανέμου ισχυρός Πυρκαγιά Β διεύθυνση ανέμου ταχύτητα ανέμου θυελλώδης Μεταβλητός (Καθοδικός) Πυρκαγιά Γ διεύθυνση ανέμου Δ ταχύτητα ανέμου ισχυρός 3. Άνεμοι foehn. Πυρκαγιά Α διεύθυνση ανέμου Δ ταχύτητα ανέμου ισχυρός Πυρκαγιά Β διεύθυνση ανέμου Δ ταχύτητα ανέμου ισχυρός 141

142 1. Πέρασμα ψυχρού μετώπου (κάθετη άποψη). 2. Καθοδικά ρεύματα καταιγίδας (οριζόντια άποψη). 3. Άνεμοι foehn (οριζόντια άποψη). 142

143 VI. ΣΤΟΧΟΣ #7: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΤΡΕΙΣ ΤΡΟΠΟΥΣ ΜΕ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΜΠΟΡΕΙ Η ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΝΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΕΙ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΤΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΤΟΥ ΑΝΕΜΟΥ. Υπάρχει μία ποικιλία τρόπων με τους οποίους μπορεί η τοπογραφία να επηρεάσει τον άνεμο. Όλοι μπορούν να μπουν προσεγγιστικά σε τρεις κατηγορίες: μηχανική, ταραχώδεις, ή άνεμοι τριβής. Α. Μηχανικές και/ή Εκτρεπτικές Επιδράσεις της Τοπογραφίας. Η γη είναι στερεά και η ατμόσφαιρα υγρή. Η κοινή λογική μας λέει ότι όταν ο κινούμενος αέρας συγκρούεται με ένα τοπογραφικό χαρακτηριστικό, όπως μία κορυφογραμμή, η κίνηση του αέρα πρέπει να τροποποιηθεί. 1. Κατευθυνόμενη διοχέτευση (directional channeling). Ένας μεγάλος τοπογραφικός σχηματισμός τύπου χαντακιού (drainage) όπως π.χ. κοιλάδες και φαράγγια, μπορεί να εκτρέψει ένα μέρος των γενικών ανέμων, στέλνοντας το προς μία διεύθυνση παράλληλη με αυτή του χαντακιού. 2. Το φαινόμενο Venturi. Ο αέρας που ρέει μέσα σε ένα πέρασμα, ένα διάσελο, ή μία χαράδρα θα επιταχυνθεί λόγω του φαινομένου venturi. Θυμηθείτε ότι ο αέρας ρέει από υψηλότερες σε χαμηλότερες πιέσεις. Στην επιφάνεια, η ψυχρότερη αέρια μάζα θα περιέχει υπό κανονικές συνθήκες υψηλότερη πίεση και πυκνότερο αέρα. 3. Μετάδοση κυματοειδούς δραστηριότητας στη ροή του αέρα. Όταν ισχυροί άνεμοι κινούνται κατά μήκος μίας κορυφογραμμής σε μια διεύθυνση κάθετη σε αυτή, μία κυματοειδής μορφή μπορεί να μεταδοθεί στη γενική ροή του αέρα στην κορυφογραμμή αλλά και πάνω από αυτήν. Υπάρχει ένα εξαιρετικό σύννεφο-δείκτης της ύπαρξης των ορεινών κυμάτων, ο Υψισωρείτης σχήματος φακού (Lenticular). Αυτός είναι ένας μοναδικός τύπος νέφους που παραμένει στατικό καθώς ο αέρας περνά γρήγορα μέσα από αυτό. (βλ. Εικόνα 12.) Κάτω από την κορυφογραμμή, στην υπήνεμη πλευρά του βουνού μπορούν να συμβούν τα ακόλουθα: α. Αναταραχή, ανοδικά και καθοδικά ρεύματα. Όλα μπορούν να εμποδίσουν τις εναέριες επιχειρήσεις κατάσβεσης της φωτιάς. 143

144 β. Αστάθεια πάνω από τις λεκάνες της υπήνεμης πλευράς που μπορεί να οδηγήσει σε μία επαρκή ανάμειξη στο μέσο της ημέρας ώστε να τραβήξει τα ορεινά κύματα κάτω σε χαμηλότερο έδαφος. Αυτό, φυσικά, έχει σοβαρές επιπλοκές στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. ΕΙΚΟΝΑ 12 Κύματα στην Υπήνεμη Πλευρά Προκαλούν Ανοδικά και Καθοδικά Ρεύματα. Β. Ταραχώδεις Επιδράσεις (Turbulent Effects). Οποτεδήποτε μία ροή αέρα εκτρέπεται πάνω ή γύρω από ένα προεξέχων εμπόδιο, θα υπάρξει μία ζώνη αναταραχής στην υπήνεμη πλευρά. Η ευστάθεια του αέρα έχει να κάνει κατά πολύ με τη μορφή με την οποία θα προκύψει η αναταραχή αυτή. 1. Αναταραχή υπήνεμης πλευράς ή στροβιλισμός ( eddying ). Οι ζώνες αναταραχής γνωστές και ως δίνες σχηματίζονται συνήθως στην υπήνεμη πλευρά ενός σημαντικού εμποδίου του αέρα. Οι δίνες αυτές μπορεί να είναι στο κάθετο ή στο οριζόντιο επίπεδο. Σημαντικοί παράγοντες του στροβιλισμού περιλαμβάνουν την ταχύτητα του ανέμου, την ευστάθεια του αέρα, το μέγεθος και τον προσανατολισμό του εμποδίου στον άνεμο. 144

145 2. Με δυνατούς ανέμους στα φαράγγια. Οι δίνες συχνά σχηματίζονται στη συμβολή δύο παραποτάμων, κατά τη διάρκεια δυνατών ανέμων φαραγγιού και κοιλάδας. Μία άλλη ταραχώδης περιοχή είναι η υπήνεμη πλευρά των κορυφογραμμών (spur ridges) που προεξέχουν μέσα στο κυρίως φαράγγι. 3. Θερμική αναταραχή. Είναι η αναταραχή που προκαλείται από τον θερμό αέρα που ανέρχεται από την επιφάνεια και που αλληλεπιδρά με τη ροή αέρα χαμηλού επιπέδου. Γ. Ανάσχεση Τριβής (Frictional Drag). Όλοι οι τύποι ανέμου επιβραδύνονται από την ανάσχεση που προκαλείται από την τριβή καθώς πλησιάζουν την επιφάνεια της γης. Η ποικιλία στην τραχύτητα του εδάφους προκαλεί διαφορετικά μέτρα στη δύναμη της ανάσχεσης τριβής. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν μία ποικιλία από επιφάνειες καλυμμένες με βλάστηση, τοπογραφικά χαρακτηριστικά και ανθρώπινες κατασκευές. VII. ΣΤΟΧΟΣ #8: ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΤΗ ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΓΕΝΙΚΩΝ, ΤΟΠΙΚΩΝ, ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΩΝ ΚΑΙ ΑΝΕΜΩΝ ΣΤΟ ΥΨΟΣ ΤΗΣ ΜΕΣΗΣ ΦΛΟΓΑΣ. Α. Συνδυάζοντας Γενικούς και Τοπικούς Ανέμους. Οι γενικοί και τοπικοί άνεμοι συνδυάζονται για να παράγουν ανέμους που γίνονται αισθητοί στην επιφάνεια. Παρατηρήστε την ακόλουθη εξίσωση. Η μέτρηση των επιφανειακών ανέμων έχει τυποποιηθεί στα 6 μέτρα πάνω από το γυμνό έδαφος ή 6 μέτρα πάνω από το μέσο ύψος της φυτοκάλυψης. Επιφανειακός Άνεμος = Σύνθεση Γενικών + Σύνθεση Τοπικών (6 μέτρων) Ανέμων Ανέμων 145

146 Ανασκόπηση των διαφορετικών τύπων ανέμου: 1. Γενικοί άνεμοι - Άνεμοι μεγάλης κλίμακας που προκαλούνται από συστήματα υψηλής και χαμηλής πίεσης. 2. Τοπικοί ή άνεμοι διάδοσης - Άνεμοι μικρότερης κλίμακας που αναπτύσσονται ως αποτέλεσμα των τοπικών διαφορών στη θερμοκρασία. 3. Επιφανειακός άνεμος (6 μέτρων) - Άνεμος που μετράται 6 μέτρα πάνω από το γυμνό έδαφος ή 6 μέτρα πάνω από το μέσο ύψος της φυτοκάλυψης. 4. Πώς οι Γενικοί Άνεμοι Επηρεάζουν τους Ανέμους Πλαγιάς και Κοιλάδας. Οι τοπικοί άνεμοι πλαγιάς και κοιλάδας συχνά επηρεάζονται και τροποποιούνται από τους τοπικούς ανέμους. Δείτε την εικόνα 13 όπου παρατίθενται τρία παραδείγματα του τρόπου με τον οποίο μπορούν οι γενικοί άνεμοι να επηρεάσουν τους ανέμους πλαγιάς και κοιλάδας. α. Στο πρώτο παράδειγμα, ο γενικός άνεμος είναι δυτικός με ταχύτητα 16 km/h. Καθώς ο άνεμος αυτός κινείται όλο και πιο κοντά στο έδαφος, η ταχύτητά του μειώνεται στα 11 km/h λόγω της επιφανειακής ανάσχεσης τριβής. Η μειωμένη ταχύτητα είναι η κύρια συνιστώσα. Ο ανερχόμενος άνεμος (η συνιστώσα του τοπικού ανέμου) έχει ταχύτητα 8 km/h. Μπορούμε να προσθέσουμε τις δύο συνιστώσες για να έχουμε μία επιφανειακή ταχύτητα των 19 km/h. β. Στο δεύτερο παράδειγμα, ο γενικός άνεμος είναι αντίθετος στον τοπικό ανερχόμενο άνεμο. Ο τοπικός άνεμος στο σημείο αυτό θα είναι πιθανότατα η διαφορά ανάμεσα στις δύο αντίθετες ταχύτητες (γενική συνιστώσα, δυτικός με 21 km/h, μείον τοπική συνιστώσα, ανατολικός με 8 km/h, ίσον τελικός άνεμος, δυτικός με 13 km/h). γ. Το τελευταίο παράδειγμα απεικονίζει μία κατάσταση τη νύχτα όπου ένα στρώμα αναστροφής έχει αναπτυχθεί πάνω μέσα στην κοιλάδα. Σημειώστε ότι δεν υπάρχει καμιά μείωση από το επίπεδο των 6 μέτρων έως το έδαφος για τους καθοδικούς ανέμους της νύχτας. 146

147 ΕΙΚΟΝΑ 13 Παραδείγματα Επιφανειακών Ανέμων. Β. Άνεμος στο Ύψος της Μέσης Φλόγας (Midflame wind). Η ταχύτητα του ανέμου πάνω από ανοιχτό, επίπεδο έδαφος, μειώνεται γρήγορα καθώς ο άνεμος πλησιάζει περισσότερο στην επιφάνεια της γης. Σε μηδενικό υψόμετρο, η ταχύτητα του ανέμου μειώνεται στο μηδέν. Αυτό είναι αποτέλεσμα της τριβής που προκαλείται από την επιφάνεια της γης. Το ανώμαλο έδαφος και η βλάστηση αυξάνουν το ποσό της τριβής που επηρεάζει την ταχύτητα του ανέμου και για το λόγο αυτό, το 147

148 ρυθμό μείωσής του. Όσο πιο μεγάλη η τριβή, τόσο πιο γρήγορα θα μειωθεί η ταχύτητα του ανέμου. Όταν κάνουμε υπολογισμούς για την εξάπλωση της πυρκαγιάς, χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε την ταχύτητα του ανέμου που θα επηρεάσει άμεσα την κίνηση του φλεγόμενου μετώπου. Αυτή είναι η ταχύτητα του ανέμου στο μέσο ύψος της φλόγας. Η ταχύτητα αυτού του είδους των ανέμων χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς της συμπεριφοράς των πυρκαγιών για να καθοριστεί ο ρυθμός εξάπλωσης μιας πυρκαγιάς τοπίου. Η διαφορά μεταξύ της ταχύτητας του επιφανειακού και του ανέμου στο μέσο ύψος της φλόγας υφίσταται λόγω της τριβής με την επιφανειακή φυτοκάλυψη και την τοπογραφία. Γενικά, η ταχύτητα του ανέμου στο μέσο ύψος της φλόγας θα είναι μικρότερη από αυτή του επιφανειακού ανέμου εκτός από περιπτώσεις που προκύψουν κατερχόμενοι άνεμοι πλαγιάς κάτω από το φυλλόστρωμα (canopy), όπου ο επιφανειακός άνεμος είναι ήρεμος. Για να μειώσουμε τους επιφανειακούς σε ανέμους στο μέσο ύψος της φλόγας, πρέπει να λάβουμε υπ όψιν μας: 1. Τον τύπο της καύσιμης ύλης. 2. Το ποσό της προφύλαξης από τον άνεμο, βασισμένοι στη θέση της πλαγιάς. Όλοι αυτοί οι άνεμοι μπορούν να επηρεάσουν άμεσα ή έμμεσα τη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου. Γενικά, δεν ανησυχούμε για τους ανέμους σε υψηλότερο επίπεδο εκτός και αν οι σφοδρότητα και οι στήλες διάδοσης θερμότητας είναι πολύ υψηλές, οπότε και η κηλίδωση μεγάλης έκτασης γίνεται πρόβλημα. Οι περισσότερες προγνώσεις καιρού που σχετίζονται με την πυρκαγιά, αναφέρουν τους γενικούς και επιφανειακούς ανέμους καθώς αυτοί είναι πιο κατάλληλοι για την πρόβλεψη του κινδύνου πυρκαγιάς. Κάποιες ειδικές προβλέψεις καιρού που σχετίζονται με την πυρκαγιά μπορεί να προβλέπουν ανέμους στο ύψος της μέσης φλόγας (συνήθως στο ύψος του ματιού eyelevel), που στην περίπτωση αυτή ο δημιουργός της πρόβλεψης έχει μειώσει τις επιφανειακές ταχύτητες ανέμου. 148

149 ΑΣΚΗΣΗ 4: Αντιστοιχίστε τους Ανέμους με τους Ορισμούς τους. Τοποθετήστε το γράμμα στον κενό χώρο το οποίο περιγράφει καλύτερα κάθε τύπο ανέμου. Η διαδικασία πρέπει να κρατήσει γύρω στα 3 με 5 λεπτά. Ύστερα οι απαντήσεις θα συζητηθούν στην τάξη. Αντιστοιχίστε τους διάφορους ανέμους (αριστερά) με τους ορισμούς τους (δεξιά). Ζ Άνεμος Foehn Α. Μεγάλης κλίμακας άνεμοι που προκαλούνται από τη βαροβαθμίδα που σχετίζεται με τα υψηλά και τα χαμηλά. Ε Άνεμος Μετώπου Β. Ο άνεμος που μετράται 6 μέτρα πάνω από το έδαφος. Συχνά, είναι συνδυασμός γενικών και τοπικών συνιστωσών ανέμου. Α Γενικός Άνεμος Γ. Μικρής κλίμακας άνεμοι που προκύπτουν λόγω θέρμανσης ή ψύξης μίας φυσικής κλίσης του εδάφους. ΣΤ Άνεμος στο Ύψος της Δ. Μικρότερης κλίμακας άνεμοι που αναπτύσσονται Μέσης Φλόγας λόγω των τοπικών διαφορών της θερμοκρασίας. Β Επιφανειακός Άνεμος Ε. Άνεμοι που προκαλούνται από την ισχυρή βαροβαθμίδα στη συνοριακή ζώνη μεταξύ δύο ανόμοιων αερίων μαζών: χαρακτηρίζεται από μεταβλητούς ανέμους και αυξημένες ταχύτητες. Δ Τοπικός Άνεμος ΣΤ. Η ταχύτητα του ανέμου που επηρεάζει μία επιφανειακή πυρκαγιά που χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της εξάπλωσης στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. Γ Άνεμος Πλαγιάς Ζ. Ξηρός άνεμος με ισχυρή καθοδική κίνηση, χαρακτηριστικός σε ορεινές περιοχές. Είναι συνήθως, αλλά όχι πάντα, θερμός άνεμος για την εποχή. 149

150 VIII. ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΚΑΙ ΠΡΟΒΛΕΠΟΝΤΑΣ ΤΟΝ ΑΝΕΜΟ. Α. Όργανα Μέτρησης του Ανέμου. Οι άνεμοι μετρώνται σε τρία επίπεδα στην ατμόσφαιρα οι άνεμοι σε μεγαλύτερο ύψος, ο επιφανειακός άνεμος, και οι άνεμοι στο ύψος της μέσης φλόγας. 1. Ραδιοβολίσεις (Radiosondes) και άνεμοι σε μεγάλο υψόμετρο. Η ταχύτητα του ανέμου συνήθως μεταβάλλεται με το υψόμετρο καθώς κινούμαστε ψηλότερα μέσα στην τροπόσφαιρα. Οι άνεμοι σε μεγάλο ύψος μετρώνται σε σταθμούς παρατήρησης του καιρού σε ολόκληρο τον κόσμο με τη χρήση μπαλονιών (ραδιοβολίσεις). Οι σταθμοί στέλνουν τα όργανά τους πάνω δύο φορές τη μέρα. Από τα δεδομένα, οι μετεωρολόγοι μπορούν να αποκτήσουν την ταχύτητα του ανέμου και τη διεύθυνσή του, σε διάφορα υψόμετρα στην ατμόσφαιρα. (βλ. Εικόνα 13.) Η απεικόνιση δείχνει το προφίλ ενός ανέμου, όπου με βέλη υποδεικνύεται η διεύθυνσή του. Παρατηρείστε πώς αλλάζουν η ταχύτητα και η διεύθυνση. Περιστασιακά, μία ζώνη ανέμου θα κινείται αρκετά πιο γρήγορα από τον παρακείμενο αέρα. Η περιοχή μετάβασης ονομάζεται διάτμηση (ψαλίδισμα) ανέμου (wind shear). Μια τέτοια διάτμηση στα μέτρα μπορεί να προμηνύει πιθανότητα για κηλίδωση μεγάλης απόστασης. 2. Ανεμόμετρο σε πύργο. Τα ανεμόμετρα σε επίγειους σταθμούς παρατήρησης καιρού δίνουν μετρήσεις για τον επιφανειακό άνεμο σε χιλιόμετρα ανά ώρα. Φυσιολογικά, για τους ανέμους αυτούς, λαμβάνεται ένας μέσος όρος για μια περίοδο 2 με 10 λεπτών. Η διεύθυνση του ανέμου παρατηρείται με έναν ανεμοδείκτη και και καταγράφεται στο κοντινότερο από τα 8 κύρια σημεία της πυξίδας Β, ΒΑ, Α, ΝΑ κτλ. 150

151 ΕΙΚΟΝΑ 14 Προφίλ του Ανέμου 3. Κλίμακα Μέτρησης Beaufort (Μποφόρ). Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε ανεμόμετρο, ή ανεμομετρητή χειρός, οι επιφανειακοί άνεμοι μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας την κλίμακα μέτρησης Μποφόρ. (βλ Εικόνα 15.) 151

152 Ανεμολογική Κλίμακα Beaufort με τους προσδιορισμούς και τις ισοδύναμες ταχύτητες κατά προσέγγιση. Βαθμοί Ονομασία Προσδιορισμός Ταχύτητα m/s Miles/h Knots 0 Νηνεμία Ο καπνός ανέρχεται κατακόρυφα. <0.4 <1 <1 1 Υποπνέων Ο καπνός ανέρχεται με μικρή κλίση Ασθενής Αισθητός στο πρόσωπο. Θρόισμα φύλλων Λεπτός 4 Μέτριος Τα φύλλα και κλωνάρια σε συνεχή κίνηση. Ανεμίζει λεπτή σημαία Σηκώνει σκόνη και φύλλα χαρτιού. Τα μικρά κλαδιά δέντρων κινούνται Λαμπρός Τα μικρά δέντρα λυγίζουν Ισχυρός Τα μεγάλα κλωνάρια δέντρων κινούνται. Ακούγονται συριγμοί στα ηλεκτροφόρα σύρματα. Δύσκολη η χρήση ομπρέλας Σφοδρός Κινεί μεγάλα δέντρα. Το βάδισμα αντίθετα προς τον άνεμο γίνεται με δυσχέρεια Ορμητικός Σπάζει κλωνάρια δέντρων και το βάδισμα γενικά εμποδίζεται Θύελλα Ελαφρές ζημιές στις οικοδομές Ισχυρή θύελλα Ξεριζώνονται δέντρα και προκαλούνται σημαντικέ; ζημιές στις οικοδομές Σφοδρή θύελλα 12 Τυφώνας Σημειώνεται σπάνια στη ξηρά και προκαλεί εκτεταμένες ζημιές Σημειώνεται σπάνια στη ξηρά και προκαλεί εξαιρετικά σοβαρές καταστροφές (Φείδας Χ., Σημειώσεις του μαθήματος Γενική Μετεωρολογία, Μυτιλήνη 2001) 152

153 Β. Προβλέψεις Ανέμου. Ο άνεμος είναι το πιο ευμετάβλητο στοιχείο του καιρού και συχνά αλλάζει από λεπτό σε λεπτό. Για το λόγο αυτό, είναι το πιο δύσκολο στοιχείο του καιρού για να προβλεφθεί. Είναι επίσης ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες στη συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς. Επειδή ο άνεμος είναι τόσο σημαντικός στη συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς, προσπαθούμε να αποκτήσουμε για τον άνεμο τις καλύτερες παρατηρήσεις και προβλέψεις που μπορούμε. Η πρόβλεψη πώς θα είναι οι άνεμοι σε διάφορους χρόνους και μέρη, δεν είναι εύκολη δουλειά, ακόμα και για τους πιο έμπειρους μετεωρολόγους. Για το λόγο αυτό, ο πυροσβέστης συνήθως βασίζεται στις προβλέψεις για τον άνεμο από τα δελτία καιρού. Υπάρχουν στιγμές, όμως, που με την καλή παρατήρηση του εδάφους και των περασμένων μοτίβων καιρού, ο πυροσβέστης μπορεί να είναι σε θέση να προσαρμόσει ένα δελτίο καιρού για τον άνεμο στην τοποθεσία που αυτός ή αυτή βρίσκεται. Αυτό επαληθεύεται ειδικά κάτω από ατμοσφαιρικές συνθήκες που διαρκούν αρκετά, όπου τοπικοί άνεμοι συνήθως ακολουθούν έναν ημερήσιο κύκλο. Σε ένα καθεστώς καιρού που εξακολουθεί να υφίσταται, τα μοτίβα του αέρα μπορούν εύκολα να αναγνωριστούν, έτσι ώστε οι ημερήσιες αλλαγές του αέρα μπορούν να αναμένονται ή να προβλέπονται από μέρα σε μέρα. IX. ΕΞΕΤΑΣΤΕ ΠΑΛΙ ΤΟΥΣ ΣΤΟΧΟΥΣ ΤΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ. 153

154 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Η διεύθυνση του ανέμου είναι: Α. Η κατεύθυνση στην οποία πνέει ο άνεμος. Β. Η κατεύθυνση από την οποία πνέει ο άνεμος. Γ. Χωρίς σπουδαιότητα για τους πυροσβέστες. 2. Ένας άνεμος πλαγιάς προκαλείται από: Α. Καταιγίδες. Β. Άνεμο Foehn. Γ. Θερμό αέρα που κατακάθεται και ψυχρό αέρα που ανέρχεται. Δ. Θερμό αέρα που ανέρχεται και ψυχρό αέρα που κατακάθεται. Ε. Ευσταθή αέρα. Αναφερθείτε στο ακόλουθο διάγραμμα για να απαντήσετε στις ερωτήσεις 3 6. Ένα ψυχρό μέτωπο που προωθείται, βρίσκεται μέτρα δυτικά της πυρκαγιάς Β. Το ψυχρό μέτωπο είναι 80 χιλιόμετρα ανατολικά από την πυρκαγιά Α : λίγο πριν περάσει από την πυρκαγιά Β και περίπου 160 χιλιόμετρα δυτικά από την πυρκαγιά Γ. 154

155 3. Ποιο βέλος δείχνει τη διεύθυνση του ανέμου για την πυρκαγιά Α ; Α. Β. Γ. Δ. Ε. 4. Ποιο βέλος δείχνει τη διεύθυνση του ανέμου για την πυρκαγιά Β ; Α. Β. Γ. Δ. Ε. 5. Ποιο βέλος δείχνει τη διεύθυνση του ανέμου για την πυρκαγιά Γ ; Α. Β. Γ. Δ. Ε. 6. Ποια πυρκαγιά έχει την προοπτική για τους ισχυρότερους ανέμους και για αλλαγή στη διεύθυνση του ανέμου; Α. Η πυρκαγιά Α. Β. Η πυρκαγιά Β. Γ. Η πυρκαγιά Γ. 7. Οι άνεμοι foehn μπορούν αντίθετα να επηρεάσουν τις πυρκαγιές τοπίου επειδή μπορούν να προκαλέσουν: Α. Δυνατούς ανέμους, αστραπές χωρίς βροχή, και υψηλές θερμοκρασίες. 155

156 Β. Δυνατούς ανέμους, μεγαλύτερες θερμοκρασίες και πολύ χαμηλές σχετικές υγρασίες. Γ. Δυνατούς ανέμους, πολύ χαμηλές σχετικές υγρασίες και αστραπές χωρίς βροχή. Δ. Δυνατούς ανέμους, ασταθή αέρα και αστραπές χωρίς βροχή. 8. Όταν ευσταθής αέρας ωθείται πάνω από μία κορυφογραμμή και ύστερα κατέρχεται τις υπήνεμες πλαγιές ως ξηρός, θερμός αέρας, ονομάζεται: Α. Άνεμος Πλαγιάς. Β. Άνεμος θερμού μετώπου. Γ. Άνεμος ψυχρού μετώπου. Δ. Άνεμος foehn. 9. Οι πλαγιές στα φαράγγια είναι πιθανά μέρη για το σχηματισμό στροβίλων. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 10. Οι τοπικοί άνεμοι ορίζονται καλύτερα ως: Α. Άνεμοι μικρής κλίμακας τοπικής προέλευσης που προκαλούνται από διαφορές στη θέρμανση και την ψύξη. Β. Ο άνεμος που μετράται σε ύψος 6 μέτρων και είναι αποτέλεσμα των γενικών ανέμων. Γ. Ο άνεμος που μετράται στο επίπεδο του ματιού (eye-level) και είναι αποτέλεσμα των γενικών ανέμων. Δ. Ένας άνεμος μεγάλης κλίμακας που προκαλείται από ένα σύστημα υψηλής πίεσης. 11. Ο αέρας ρέει δεξιόστροφα γύρω από συστήματα χαμηλής πίεσης και αριστερόστροφα γύρω από συστήματα υψηλής πίεσης. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 156

157 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Τοπογραφικά Χαρακτηριστικά. ΣΤΟΧΟΙ I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Τοπογραφικοί Χάρτες. Παρόλο που η τοπογραφία δεν μεταβάλλεται συνήθως με το χρόνο, μπορεί να αλλάξει σημαντικά με το χώρο. Μία συνήθης μέθοδος για να απεικονίζουμε τα διάφορα χαρακτηριστικά του εδάφους, είναι ο τοπογραφικός χάρτης. Γ. Τοπογραφικά Χαρακτηριστικά. (Βλ. Εικόνα 1.) 157

158 ΕΙΚΟΝΑ 1 Τοπογραφικά Χαρακτηριστικά 158

159 II. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΜΕ ΤΟΝ ΟΠΟΙΟ Η ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ ΤΗΝ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ ΚΑΙ ΤΗ ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΓΙΑ ΚΑΥΣΗ. Η τοπογραφία μεταβάλλει τις κανονικές διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας και τροποποιεί τα γενικά μοτίβα καιρού, προκαλώντας τοπικές καιρικές συνθήκες που επηρεάζουν τους τύπους της βλάστησης και της καύσιμης ύλης. Α. Υψόμετρο Πάνω από το Επίπεδο της Θάλασσας. Το υψόμετρο πάνω από το επίπεδο της θάλασσας επηρεάζει το γενικότερο κλίμα και τη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης με: 1. Την ποσότητα κατακρημνισμάτων που λαμβάνεται. 2. Το ρυθμό τήξης του χιονιού. 3. Τους τύπους της καύσιμης ύλης και το φορτίο της (ποσότητα). 4. Τους ρυθμούς ανάπτυξης της βλάστησης. 5. Τη διάρκεια της περιόδου των πυρκαγιών. 6. Τον γενικότερο κίνδυνο πυρκαγιάς. Β. Θέση στην Πλαγιά. 1. Η διαφορές στη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία που προκαλούνται από τις τοπογραφικές διαφορές, προκαλούν με τη σειρά τους διαφοροποίηση στον τύπο, στο φορτίο και στην υγρασία της καύσιμης ύλης. 2. Οι πυρκαγιές που ξεκινούν στη βάση μιας πλαγιάς, γίνονται μεγαλύτερες λόγω της διαθεσιμότητας της καύσιμης ύλης ψηλότερα στην πλαγιά. 159

160 ΕΙΚΟΝΑ 2 Θερμοκρασία Καύσιμης Ύλης, Υγρασία και Τύπος που Σχετίζονται με την Έκθεση. Γ. Έκθεση. 1. Η έκθεση είναι η διεύθυνση στην οποία είναι προσανατολισμένη μια πλαγιά. 160

161 2. Γιατί οι πυρκαγιές γίνονται μεγαλύτερες στις νότιες και νοτιοδυτικές πλαγιές; α. Χαμηλότερες υγρασίες. β. Θερινοί Άνεμοι. γ. Υψηλότερη θερμοκρασία καύσιμης ύλης. δ. Η καύσιμη ύλη είναι περισσότερο διαθέσιμη επειδή τα μέρη της είναι πιο αραιά, πιο μικρά και πιο ξηρά. 3. Ημερήσιες εναλλαγές. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το ηλιακό φως κινείται κατά μήκος διαφορετικών πλευρών οπότε η θερμοκρασία του αέρα, η σχετική υγρασία, η υγρασία της καύσιμης ύλης, και η καύσιμη ύλη καθεαυτή, αλλάζουν. Μία ανενεργή πυρκαγιά σε μία νοτιοδυτική πλαγιά, νωρίς το πρωί, μπορεί να μεταβληθεί σε ενεργή επικόρυφη πυρκαγιά, το ίδιο μεσημέρι. Δ. Μικρο-κλιματικές Συνθήκες ή Ειδικές Συνθήκες Θέσης (Micro climate Conditions or Site Specific Changes). Το μικροκλίμα μεταβάλλεται λόγω των παρακάτω: 1. Τοπικά μοτίβα καιρού. 2. Προϊόν συσσωρευτικού καιρού. 3. Παράγοντες τοπικού εδάφους και τοπογραφίας. III. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ Η ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΠΗΡΕΑΣΕΙ ΤΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΚΑΙ ΤΟ ΡΥΘΜΟ ΕΞΑΠΛΩΣΗΣ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Κλίση. Η κλίση είναι ένας από τους κυριότερους παράγοντες που επηρεάζουν την ανάφλεξη της πυρκαγιάς και την εξάπλωσή της, με την προθέρμανση της 161

162 καύσιμης ύλης που βρίσκεται πιο ψηλά στην πλαγιά και καθιστώντας δυνατή την πρόκληση κηλίδωσης από κυλιόμενα και αιωρούμενα αποκαΐδια. 1. Συμπεριφορά της πυρκαγιάς. Καθώς αυξάνεται η κλίση, αυξάνεται και ο ρυθμός εξάπλωσης όπως και το μήκος της φλόγας. Η πυρκαγιά θα λάβει ένα πιο προεξέχων σχήμα σφήνας, καθώς αυξάνεται η κλίση, και είναι πιο πιθανό να προκληθεί κηλίδωση. 2. Αναστροφή πλαγιάς (Slope Reversal). Οι αναστροφές πλαγιάς προκύπτουν όταν η πυρκαγιά περάσει σε μια πλαγιά αντίθετης διεύθυνσης. Δύο συνηθισμένα παραδείγματα αναστροφών πλαγιάς είναι: α. Μια πυρκαγιά που κινείται γρήγορα έως την κορυφή μιας πλαγιάς και ξεκινά να κατέρχεται στην αντίθετη πλαγιά. β. Μία πυρκαγιά που κατέρχεται μια πλαγιά, διασχίζει μια λεκάνη απορροής και ύστερα ξεκινά να ανέρχεται γρήγορα στην επόμενη κορυφή. Β. Ράχες (Ridges). Οι ράχες μπορεί να έχουν αλλοπρόσαλλους ανέμους που μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα κηλίδωσης. Γ. Στενά Φαράγγια (Narrow Canyons). Η τοπογραφική κατάσταση ενός στενού φαραγγιού πάντα προκαλεί διλήμματα στους πυροσβέστες. 1. Μεταφορά θερμότητας και μάζας. Η αυξημένη ένταση της πυρκαγιάς συχνά προκαλεί πυρκαγιές κόμης και κηλίδωση, και η πυρκαγιά μπορεί να περάσει στην απέναντι πλευρά η οποία έχει προθερμανθεί μέσω ακτινοβολίας. 2. Ευσταθείς συνθήκες αέρα. 162

163 Όταν σπάει η αναστροφή, οι άνεμοι μέσα στο φαράγγι θα ενταθούν και η δραστηριότητα της πυρκαγιάς θα αυξηθεί. 3. Ροή του αέρα. Οι επιφανειακοί άνεμοι συνήθως εντείνονται από το φαράγγι, ακολουθώντας τη διεύθυνσή του, σχηματίζοντας στροβίλους και δυνατά ανερχόμενα ρεύματα στις αιχμηρές πλαγιές του φαραγγιού. Δ. Τεμνόμενες Λεκάνες Απορροής (Intersecting Drainages). Οι τεμνόμενες λεκάνες απορροής επηρεάζουν τον τρόπο εξάπλωσης μίας πυρκαγιάς. Εκεί που τέμνονται οι λεκάνες απορροής, η πυρκαγιά μπορεί να ακολουθήσει μία ή και τις δύο λεκάνες και εξαρτάται από τα ακόλουθα: 1. Τη διεύθυνση των ανέμων του φαραγγιού. 2. Τους κυρίαρχους ανέμους στο φαράγγι. 3. Τους στροβίλους στην ένωση των φαραγγιών. 4. Τη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης στην περιοχή της ένωσης. Η αλληλεπίδραση ή ο συνδυασμός των μεταβλητών αυτών παραγόντων, κάνει την πρόβλεψη της εξάπλωσης της πυρκαγιάς στα τεμνόμενα φαράγγια, πολύ δύσκολη. IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ ΟΙ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΗΝ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΑΠΟΒΟΥΝ ΟΛΙΚΩΣ Η ΜΕΡΙΚΩΣ, ΕΜΠΟΔΙΑ ΣΤΗΝ ΕΞΑΠΛΩΣΗ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ. Α. Ορισμός του Εμποδίου. Εμπόδιο είναι μία περιοχή που στερείται διαθέσιμης καύσιμης ύλης λόγω της υψηλής υγρασίας που υπάρχει σε αυτήν ή στο γεγονός ότι η καύσιμή ύλη είναι αραιή. Β. Τύποι Εμποδίων. 1. Βράχος ή γυμνό έδαφος. 2. Λίμνες, ρέματα, και υγρά εδάφη. 3. Δρόμοι, μονοπάτια και άλλες βελτιώσεις. 163

164 4. Αλλαγή στον τύπο και στην υγρασία της καύσιμης ύλης. 5. Περιοχές που έχουν καεί στο παρελθόν. Γ. Μερικά Εμπόδια (Partial Barriers). Μία αλλαγή στην υγρασία της νεκρής καύσιμης ύλης από τις νυχτερινές συνθήκες σε αυτές της ημέρας. V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΚΑΜΙΝΑΔΑΣ ΣΤΗΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΦΑΡΑΓΓΙΟΥ. Α. Γιατί το φαινόμενο της καμινάδας αποτελεί επικίνδυνη κατάσταση για την κατάσβεση; 1. Ακραίοι ρυθμοί εξάπλωσης. 2. Πιθανότητα κηλίδωσης. 3. Δυσκολία στην εγκατάσταση και στη μετακίνηση σε ασφαλείς ζώνες. Β. Το φαινόμενο της καμινάδας προκύπτει κάτω από τις ακόλουθες συνθήκες. 1. Ασταθείς συνθήκες αέρα στην επιφάνεια προκαλούν ένα ρεύμα μετάδοσης θερμότητας μέσα στο φαράγγι. 2. Ο αέρας ωθείται στη βάση του φαραγγιού για να ενισχύσει τα ρεύματα μεταφοράς θερμότητας. 3. Η διαθέσιμη καύσιμη ύλη μπορεί να υποστηρίξει μία ταχεία καύση στην κεφαλή του φαραγγιού. IV. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ ΤΟ ΠΟΣΟΣΤΟ ΤΗΣ ΚΛΙΣΗΣ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΚΑΘΟΡΙΣΤΕΙ Η ΝΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΙ ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ. Α. Ονομάστε τρεις μεθόδους υπολογισμού του ποσοστού της κλίσης, σε συνθήκες πεδίου. 164

165 1. Κλινόμετρο (clinometers or abney). 2. Μέτρηση (measurement). 3. Μετρητή κλίσης (slope meter) βλ. Εικόνα 3. ΕΙΚΟΝΑ 3 Μετρητής Κλίσης V. ΕΞΕΤΑΣΤΕ ΠΑΛΙ ΤΟΥΣ ΣΤΟΧΟΥΣ ΤΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ. 165

166 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Η κλίση επηρεάζει τη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης για καύση επειδή: Α. Η καύσιμη ύλη στα ανώτερα μέρη της πλαγιάς προθερμαίνεται λόγω ακτινοβολίας και διάδοσης της θερμότητας. Β. Τα αποκαΐδια που κυλούν, αναφλέγουν νέα καύσιμη ύλη που βρίσκεται σε χαμηλότερο ύψος. Γ. Στις πιο απότομες κλίσεις, οι κυρίαρχες περιοχές είναι ξηρότερες. Δ. Το Α και το Β είναι σωστά. 2. Επιλέξτε την κατάλληλη απάντηση αναφορικά με το σχήμα της χώρας και την επίδραση που έχει στη συμπεριφορά των πυρκαγιών τοπίου. Α. Το σχήμα της χώρας σπάνια τροποποιεί τον καιρό ή τον χρόνο ίασης της καύσιμης ύλης. Β. Το σχήμα της χώρας έχει πολύ μικρή επίδραση στην ταχύτητα του ανέμου και τη διεύθυνσή του και δεν επηρεάζει τον χρόνο ίασης της καύσιμης ύλης. Γ. Το σχήμα της χώρας μπορεί να επηρεάσει τον χρόνο ίασης της καύσιμης ύλης όπως επίσης και την ένταση και την εξάπλωση των πυρκαγιών τοπίου. 3. Η έκθεση επηρεάζει την καύσιμη ύλη και τη διαθεσιμότητά της για καύση επειδή: Α. Οι νοτιοδυτικές πλαγιές παρέχουν ξηρότερες περιοχές. Β. Ο τύπος βλάστησης και η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης μεταβάλλονται με την έκθεση. Γ. Η σκίαση από τη φυλλοστρωματική κάλυψη μεταβάλλει τη σχετική υγρασία. Δ. Όλα τα παραπάνω είναι σωστά. 166

167 4. Επιλέξτε τη δήλωση που περιγράφει καλύτερα την επίδραση της κλίσης στη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης. Α. Μία πυρκαγιά που ξεκινά από τη βάση μίας πλαγιάς έχει περισσότερη διαθέσιμη καύσιμη ύλη για να εξαπλωθεί. Β. Το στρώμα της καύσιμης ύλης στο υψηλότερο 1/3 της πλαγιάς είναι πάντοτε πιο πυκνό και συνεχές. Γ. Το στρώμα της καύσιμης ύλης στις νότιες και νοτιοδυτικές πλαγιές είναι συνήθως ξηρότερο. Δ. Όλα τα παραπάνω. 167

168 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 7 Καύσιμη Ύλη. ΣΤΟΧΟΙ 1. Αναφέρατε και περιγράψτε επτά χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης που επηρεάζουν τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. 2. Αναφέρατε και ορίστε ανά κατηγορία μεγέθους, τις τέσσερις κατηγορίες χρονοκαθυστέρησης της νεκρής καύσιμης ύλης, που χρησιμοποιούνται στην κατηγοριοποίηση της καύσιμης ύλης. 3. Περιγράψτε πώς η διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης είναι απαραίτητη για την πρόγνωση της συμπεριφοράς των πυρκαγιών τοπίου. 4. Περιγράψτε την έννοια του μοντέλου καύσιμης ύλης και τη χρησιμότητα του στην πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών τοπίου. 168

169 I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Α. Στόχοι της Ενότητας. Β. Κάυσιμη Ύλη Τοπίου (Wildland Fuels). Κάυσιμη ύλη θεωρείται οποιαδήποτε οργανική ύλη, ζωντανή ή νεκρή, που μπορεί να αναφλεχθεί και να καεί. Η κάυσιμη ύλη βρίσκεται σε σχεδόν άπειρους συνδυασμούς, είδους, ποσότητας, μεγέθους, σχήματος, θέσης και διάταξης. Η καύσιμη ύλη σε μία δεδομένη έκταση 9,9 στρέμματα (1 εκτάριο) μπορεί να ποικίλλει από μερικές εκατοντάδες κιλά αραιού χόρτου έως 100 ή περισσότερους τόνους μεγάλων κομματιών ξύλου ως προϊόν υλοτομίας (logging slash). Μπορεί να αποτελείται από πυκνό κωνοειδές φυλλόστρωμα (conifer crown), βαθύ στρώμα από υπολείμματα και τύρφη (duff), στρώματα από βρύα (moss) και υπόγεια τύρφη (peat), ή μία μείξη οποιονδήποτε από τα παραπάνω, σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα καύσιμης ύλης. Μπορούμε να υπολογίσουμε τη δυνητική συμπεριφορά της πυρκαγιάς αναλύοντας τις φυσικές ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης. Οι παράγοντες της τοπογραφίας και του καιρού, πρέπει να λαμβάνονται υπ όψιν πριν από το ρυθμό εξάπλωσης και πριν καθοριστεί η γενική συμπεριφορά των πυρκαγιών. 169

170 Γ. Επίπεδα και Συστατικά της Καύσιμης Ύλης. ΕΙΚΟΝΑ 1 Επίπεδα και Συστατικά της Καύσιμης Ύλης. Μία συστηματική προσέγγιση για την εξέταση του συμπλέγματος της καύσιμης ύλης είναι ο διαχωρισμός της σε τρείς ευρείες ομάδες ή επίπεδα υποεδάφια (ground), επιφανειακή (surface) και εναέρια (aerial) καύσιμη ύλη. Μέσω της εμπειρίας που προκύπτει από την εξάσκηση, μπορούμε να γενικεύσουμε την τυπική συμπεριφορά της πυρκαγιάς κάτω από φυσιολογικές για την περίοδο των πυρκαγιών συνθήκες, και να αξιολογήσουμε τις ιδιότητες του κάθε επιπέδου καύσιμης ύλης που επηρεάζουν την ανάφλεξη και την καύση. 1. Υποεδάφια Κάυσιμη Ύλη. Παρόλο που η υποεδάφια καύσιμη ύλη είναι σημαντική σε σχέση με την κατασκευή αντιπυρικών ζωνών (line construction) και τις εκκαθαριστικές 170

171 επιχειρήσεις (mop-up operations), εξαιτίας της πυκνότητας της, η εξάπλωση της πυρκαγιάς θα είναι η πιο αργή και τυπικά η πυρκαγιά θα σιγοκαίει (smoldering) ή θα έρπει (creeping). Η υποεδάφια καύσιμη ύλη είναι γνωστό ότι συντηρεί τη φωτιά μέσα στο χιόνι κατά το χειμώνα. 2. Επιφανειακή Καύσιμη Ύλη. Η επιφανειακή καύσιμη ύλη είναι λιγότερο πυκνή από την υποεδάφια και έχει άλλα χαρακτηριστικά, πιο ευνοϊκά για ταχύτερους ρυθμούς εξάπλωσης. Η επιφανειακή καύσιμη ύλη περιλαμβάνει υπολλείματα, χόρταρι, θάμνους και χαμόκλαδα (shrub) μέχρι περίπου 1.8 μέτρα ύψος. Εάν δεν υπάρχει εναέρια κάυσιμη ύλη, η επιφανειακή καύσιμη ύλη έχει ένα ανοιχτό περιβάλλον εκτεθειμένο σε πιο δυνατούς ανέμους και περισσότερη θέρμανση και ξηρασία από από την ηλιακή ακτινοβολία. Έτσι, οι πυρκαγιές κινούνται μέσα σε αυτό το επίπεδο καύσιμης ύλη με χαμηλούς έως υψηλούς ρυθμούς εξάπλωσης. Από τη στιγμή που οι περισσότερες πυρκαγιές τοπίου αναφλέγονται και μεταφέρονται από την επιφανειακή καύσιμη ύλη, το επίπεδο αύτο της καύσιμης ύλης δέχεται την περισσότερη έμφαση. 3. Εναέρια Καύσιμη Ύλη. Όταν υπάρχει εναέρια καύσιμη ύλη, ανησυχούμε για επικόρυφη ή φυλλοστρωματική έγκλιση (crown or canopy closure). Ομάδες φυτών με ξυλώδη στελέχη (timber stands) και ανοιχτή οροφή έχουν συνήθως μία επιφανειακή πυρκαγιά που κινείται πιο γρήγορα από αυτή σε συνθήκες κλειστής οροφής. Μπορεί επίσης να προκύψει προοδευτική καύση μεμονωμένων δέντρων και κηλίδωση. Εκτός εάν υπάρχουν ισχυροί άνεμοι, είναι απίθανο να προκληθεί επικόρυφη πυρκαγιά χωρίς κλειστή οροφή. Ομάδες φυτών με κλειστή οροφή που είναι ψηλότερα από 1.8 μέτρα ύψος, είτε είναι δέντρα ή ψηλοί θάμνοι, προσφέρουν την καλύτερη ευκαιρία για την ανάπτυξη μιας επικόρυφης πυρκαγιάς που εξαπλώνεται γρήγορα. Λίγες πυρκαγιές εξελίσσονται σε πυρκαγιές κόμης που εξαπλώνονται γρήγορα, παρόλα αυτά όμως οι πυρκαγιές αυτές είναι πολύ σημαντικές λόγω της μεγάλης κατανάλωσης κάυσιμης ύλης σε πολύ μικρές χρονικές περιόδους. Οι πυρκαγιές κόμης και οι παράγοντες που συνεισφέρουν στην παρουσία τους θα συζητηθούν περεταίρω στην ενότητα

172 ΕΙΚΟΝΑ 2 Εξάπλωση της Πυρκαγιάς με Ανοιχτή Οροφή. ΕΙΚΟΝΑ 3 Εξάπλωση της Πυρκαγιάς με Κλειστή Οροφή. 172

173 II. ΣΤΟΧΟΣ 1 #: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΕΦΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης που επηρεάζουν τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς είναι: 1. Ξηρή μάζα (Loading) 2. Μέγεθος και Σχήμα (Size and Shape) 3. Πυκνότητα (Compactness) 4. Οριζόντια συνέχεια (Horizontal Continuity) 5. Κατακόρυφη διάταξη (Vertical arrangement) 6. Χημική σύσταση (Chemical Content) 7. Περιεχόμενη υγρασία (Moisture Content) ΕΙΚΟΝΑ 4 Διάφορα Χαρακτηριστικά της Καύσιμης Ύλης που Επηρεάζουν τη Συμπεριφορά της Πυρκαγιάς. Β. Ξηρή Μάζα Καύσιμης Ύλης. 1. Η ξηρή μάζα της καύσιμης ύλης είναι το βάρος της καύσιμης ύλης που προκύπτει μετά από την ξήρανσή της σε ειδικό φούρνο, για μια δεδομένη έκταση που συνήθως εκφράζεται σε τόνους ανά στρέμμα ή κιλά/στρέμμα. 2. Η ξηρή μάζα της καύσιμης ύλης διαφέρει πάρα πολύ ανάλογα με τις ομάδες της καύσιμης ύλης. Η εικόνα 5 απεικονίζει αυτή την ποικιλία. 173

174 ΕΙΚΟΝΑ 5 Ξηρή Μάζα Καύσιμης Ύλης. Όταν ερμηνεύουμε και προβλέπουμε τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς, μας απασχολεί περισσότερο η ξηρή μάζα της επιφανειακής καύσμης ύλης, ειδικά η νεκρή καύσιμη ύλη που η διάμετρός της είναι μικρότερη από 7.5 cm και η ζωντανή καύσιμη ύλη που είναι μικρότερη από 0.6 cm σε διάμετρο. Η συνολική ξηρή μάζα κάυσιμης ύλης σε μία τοποθεσία μπορεί να είναι περισσότερη από ότι καταδεικνύεται εδώ. Αρκετή από τη βλάστηση σε μια τοποθεσία μπορεί να μην είναι διαθέσιμη για να υποστεί καύση, λόγω της απόστασής της από το έδαφος ή τα επίπεδα περιεχόμενης υγρασίας της. Το θέμα της διαθεσιμότητας της καύσιμης ύλης θα συζητηθεί αργότερα στον Στόχο Ξηρή μάζα της καύσιμης ύλης ανά τάξη μεγέθους. Οι ξηρές μάζες της καύσιμης ύλης διαχωρίζονται γενικά από τα 174

175 διαφορετικά μεγέθη ζωντανών και νεκρών συστατικών της. Για λόγους ανάλυσης, η νεκρή καύσιμη ύλη διαιρείται σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με τη διάμετρό της. Οι κατηγορίες είναι: α. Χορτάρι, υπολλείματα και τύρφη: < 0.6 cm σε διάμετρο. β. Μικρά κλαδιά και κοτσάνια (stems): cm σε διάμετρο. γ. Κλαδιά: cm σε διάμετρο. δ. Μεγάλα κοτσάνια και κλαδιά: > 7.5 cm σε διάμετρο. Η ξηρή μάζα της καύσιμης ύλης συνήθως μετράται σε τόνους/στρέμμα ή κιλά/στρέμμα για ελαφρύτερη καύσιμη ύλη όπως το χορτάρι. Γ. Μέγεθος και Σχήμα. 1. Τι είναι ο λόγος επιφανειακής περιοχής-όγκου; Είναι ο λόγος της επιφανειακής περιοχής ενός είδους καύσιμης ύλης προς τον όγκο του, χρησιμοποιώντας την ίδια μονάδα μέτρησης. Όσο μεγαλύτερος ο λόγος, τόσο πιο λεπτή η καύσιμη ύλη (χορτάρι). Όσο χαμηλότερος ο λόγος, τόσο πιο μεγάλη η καύσιμη ύλη (κορμοί). Η εικόνα 6 απεικονίζει την ιδέα αυτή. ΕΙΚΟΝΑ 6 Μέγεθος της Καύσιμης Ύλης και Επιφανειακή Περιοχή. 175

176 Γιατί είναι ο λόγος επιφανειακής περιοχής-όγκου σημαντικός στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς; Από την εμπειρία μας από της φωτιές που ανάβουμε στην εξοχή, σε ξυλόσομπες ή τζάκια, γνωρίζουμε ότι τα μικρά κλαδάκια αναφλέγονται και διατηρούν την καύση ευκολότερα από μεγάλα κομμάτια καύσιμης ύλης. Απαιτείται λιγότερη θερμότητα για να απομακρυνθεί η υγρασία και να φτάσει ένα σωματίδιο καύσιμης ύλης στη θερμοκρασία ανάφλεξης. 2. Δάδες (Firebrands). Το μέγεθος και σχήμα των δαδών επηρεάζουν την ποσότητα και την απόσταση της κηλίδωσης. Μικρές καύτρες συνήθως προκαλούν μόνο κηλίδωση μικρής κλίμακας, από τη στιγμή που δεν μπορούν να διατηρήσουν την καύση για την περίοδο που απαιτείται στη μεταφορά μεγάλων αποστάσεων. Κώνοι, φύλλα κέδρου φλούδες από φλοιούς δέντρων και πευκοβελόνες, είναι παραδείγματα κάποιων δαδών που έχουν ανυψωθεί μέσα σε στήλες διάδοσης θερμότητας και έχουν εναποτεθεί 16 ή και περισσότερα χιλιόμετρα προς την κατέυθυνση του ανέμου από την πυρκαγιά. ΕΙΚΟΝΑ 7 Το Σχήμα της Καύσιμης Ύλης Επηρεάζει την Κηλίδωση. Στις περιπτώσεις αυτές, το γεγονός ότι η κάυσιμη ύλη είναι επίπεδη και ο μεγαλύτερος λόγος επιφανειακής περιοχής όγκου, έχουν αυξήσει τις αεροδυναμικές ιδιότητες των σωματιδίων, κάνοντας ευκολότερη την ανύψωσή τους σε μεγαλύτερα ύψη από τις στήλες διάδοσης θερμότητας. 176

177 Το σχήμα της καύσιμης ύλης είναι επίσης σημαντικό στην κηλίδωση προς τα κατάντη μιας πλαγιάς από κυλιόμενες δάδες. Κουκουνάρια, κυλινδρικά κλαδιά και γιούκα προκαλούν ιδιαίτερα προβλήματα στις σχετικές περιοχές. Δ. Συμπακτότητα (Compactness). 1. Η συμπακτότητα μορεί να περιγραφεί απλά ως το διάστημα μεταξύ των σωματιδίων της καύσιμης ύλης. α. Η εγγύτητα και η φυσική διάταξη των σωματιδίων της καύσιμης ύλης επηρεάζει την ανάφλεξη αλλά και την καύση. ΕΙΚΟΝΑ 8 Συμπακτότητα της Καύσιμης Ύλης. β. Οι ρυθμοί εξάπλωσης σε ένα πυκνά συμπαγές καύσιμο είναι συνήθως πιο αργοί. γ. Οι ρυθμοί εξάπλωσης σε ένα χαλαρά συμπαγές καύσιμο είναι συνήθως μεγαλύτεροι. 2. Βάθος στρώματος καύσιμης ύλης και προσανατολισμός (βλ. Εικόνα 9.) 177

178 Το βάθος στρώματος καύσιμης ύλης (Fuel Bed Depth) είναι το μέσο ύψος της επιφανειακής καύσιμης ύλης που περιέχεται στη ζώνη καύσης ενός μετώπου που εξαπλώνεται. Ο προσανατολισμός της καύσιμης ύλης αναφέρεται στον οριζόντιο ή κάθετο προσανατολισμό της διάταξης της καύσιμης ύλης που καίγεται. α. Κάθετα προσανατολισμένη καύσιμη ύλη βρίσκεται στις ομάδες του χορταριού και των θάμνων, που αυξάνονται ταχύτατα σε βάθος με την αύξηση στο φορτίο της καύσιμης ύλης. β. Οριζόντια προσανατολισμένη καύσιμη ύλη βρίσκεται στις ομάδες των υπολειμμάτων ξύλου και στα επιμήκη κομμάτια ξύλου η οποία αυξάνεται αργά σε βάθος καθώς αυξάνεται το φορτίο. Παρατηρήσεις της τοποθεσίας και του προσανατολισμού της καύσιμης ύλης στο πεδίο, βοηθούν κάποιον να αποφασίσει ποιες από τις ομάδες καύσιμης ύλης είναι παρούσες. ΕΙΚΟΝΑ 9 Προσανατολισμός Καύσιμης Ύλης. ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΕΝΗ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ 178

179 ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΕΝΗ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ Ε. Οριζόντια Συνέχεια. 1. Τι είναι οριζόντια συνέχεια; Οριζόντια συνέχεια είναι η οριζόντια διανομή της καύσιμης ύλης σε διάφορα επίπεδα. Το χαρακτηριστικό αυτό επηρεάζει το που θα εξαπλωθεί μια πυρκαγιά και το εάν η πυρκαγιά θα κινηθεί μέσω της επιφανειακής ή της εναέριας καύσιμης ύλης ή μέσω και των δύο. 2. Ανομοιόμορφη εναντίον συνεχούς καύσιμης ύλης. Εάν οι ανοιχτές περιοχές που που απεικονίζονται στην Εικόνα 10 είναι άγονες και άδειες από οποιαδήποτε καύσιμη ύλη, θα είναι προφανώς δύσκολο για την πυρκαγιά να ταξιδέψει από μία νησίδα κάυσιμης ύλης σε μια άλλη. Πιθανότατα θα απαιτείται δυνατός άνεμος με κηλίδωση για να ταξιδέψει η πυρκαγιά μέσω τόσο ασυνεχούς ή ανομοιογενούς καύσιμης ύλης. Τέτοιες συνθήκες πυρκαγιάς όμως συμβαίνουν και φυσικά εμπόδια ή ανασχέσεις μπορεί να μην μπορούν να σταματήσουν την εξάπλωση της πυρκαγιάς. Η συνεχής καύσιμη ύλη παρόλα αυτά, παρέχει αρκετά διαθέσιμα καύσιμα σε ένα ή περισσότερα επίπεδα, δίνοντας στην πυρκαγιά την ευκαιρία να εξαπλωθεί σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Η οριζόντια συνέχεια έχει εφαρμογή σε όλα τα επίπεδα του συμπλέγματος της καύσιμης ύλης αλλά η συνέχεια της λεπτής καύσιμης ύλης είναι 179

180 ιδιεταίρως σημαντική στην εξάπλωση των επιφανειακών πυρκαγιών, από τη στιγμή που οι πυρκαγιές τοπίου καίνε τις περισσότερες φορές σε αυτό το επίπεδο. ΕΙΚΟΝΑ 10 Συνεχής εναντίον Ανομοιογενούς Καύσιμης Ύλης ΕΙΚΟΝΑ 11 Εναέρια Καύσιμη Ύλη 180

181 3. Οριζόντια συνέχεια σε εναέρια καύσιμη ύλη. Πριν αφήσουμε την οριζόντια συνέχεια, θα πρέπει να λάβουμε υπόψιν μας τη συνέχεια στην εναέρια καύσιμη ύλη και τις επιδράσεις μίας κλειστής εναντίον μίας ανοιχτής οροφής. Μία δασική οροφή δεν σκιάζει μόνο την επιφανειακή καύσιμη ύλη και παρατείνει την κατακράτηση της υγρασίας αλλά επίσης μειώνει σε πολύ μεγάλο βαθμό την ταχύτητα του ανέμου από τα επίπεδα πάνω από την οροφή, συγκριτικά με αυτά κοντά στην επιφάνεια. Γενικά, όσο μεγαλύτερος ο αποκλεισμός της οροφής, τόσο μεγαλύτερη η μείωση της ταχύτητας του ανέμου. Αυτό σαφώς έχει επίδραση στις έρπουσες πυρκαγιές που καίνε σε αυτά τα κλειστά περιβάλλοντα. Εντούτοις, εάν προκύψει καύση μεμονωμένων δέντρων, έχουμε ένα εντελώς διαφορετικό περιβάλλον πυρκαγιάς με το οποίο θα πρέπει να ανησυχίσουμε. ΣΤ. Κατακόρυφη Διάταξη. 1. Ορίστε την κατακόρυφη διάταξη και τους λόγους για τους οποίους είναι σημαντική. Η κατακόρυφη διάταξη είναι το σχετικό ύψος της καύσιμης ύλης πάνω από το έδαφος όπως επίσης και η κατακόρυφη συνέχειά της. Και τα δύο αυτά στοιχεία επηρεάζουν το κατά πόσο θα φτάσει η πυρκαγιά στα διάφορα επίπεδα ή στρώματα καύσιμης ύλης. ΕΙΚΟΝΑ 12 Επίπεδα από Δασική Καύσιμη Ύλη 181

182 2. Κλίμακα καύσιμης ύλης (fuel ladder). α. Γιατί πρέπει να ανησυχήσετε εάν δείτε κλιμακωτή καύσιμη ύλη στην πυρκαγιά σας; Σε κάποιες περιπτώσεις με ώριμη ξυλεία, πρέπει να ανησυχούμε για διάφορα επίπεδα καύσιμη ύλης που μπορεί να βοηθήσουν τη μεταφορά της πυρκαγιάς από το έδαφος στο φυλλόστρωμα. Ένα υπο-φυλλόστρωμα μπορεί να αποτελείται από δέντρα μικρότερου ύψους από την οροφή και μεγαλύτερη αναγέννηση. Το φυλλόστρωμα αποτελείται από ώριμες κόμες δέντρων, ίσως πάνω από 30 μέτρα ύψος. Η πυρκαγιά μπορεί να καίει μέσα από ένα ή περισσότερα επίπεδα χωρίς να καίει την οροφή. Ανεξάρτητα από το μέγιστο ύψος της καύσιμης ύλης και τον αριθμό των επιπέδων της που εμπλέκονται, ανησυχούμε για την κατακόρυφη συνέχεια. Όταν η καύσιμη ύλη είναι περισσότερο κατακόρυφα συνεχής, ονομάζουμε την κατάσταση αυτή κλίμακα καύσιμης ύλης ή κλίμακα μεταφοράς της πυρκαγιάς στο δασική οροφή. Η ένταση της έρπουσας πυρκαγιάς και η περιεχόμενη υγρασία ζωντανής καύσιμης ύλης καθορίζουν συνήθως εάν η πυρκαγιά θα κινηθεί ανοδικά μέσω της πράσινης κλιμακωτής καύσιμης ύλης. 3. Ανάφλεξη (reburn). Μία επικίνδυνη κατάσταση προκύπτει όταν μία ππυρκαγιά έχει κάψει μόνο την επιφανειακή καύσιμη ύλη, ξεραίνοντας την εναέρια. Μία ελαφρά αλλαγή στο περιβάλλον και η φωτιά μπορεί να προκαλέσει μία ανάφλεξη της οροφής μία πολύ επικίνδυνη κατάσταση. Ζ. Υγρασία Καύσιμης Ύλης. 1. Η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης είναι η ποσότητα νερού σε ένα καύσιμο και εκφράζεται ως ποσοστό του βάρους της ξηρής μάζας που έχει επιτευχθεί σε φούρνο, του καυσίμου αυτού. 182

183 ΕΙΚΟΝΑ 13 Ανταλλαγή Υγρασίας σε Καύσιμη Ύλη Τοπίου. 2. Περιεκτικότητα υγρασίας σε νεκρή και ζωντανή καύσιμη ύλη. Μπορεί η ζωντανή καύσιμη ύλη να καταναλωθεί σε μια πυρκαγιά; 3. Νεκρή, λεπτή καύσιμη ύλη. Η λεπτή, νεκρή καύσιμη ύλη, μικρότερη από 0,6 εκατοστά, όπως χορτάρι και υπολλείματα από φύλλα και βελόνες, είναι η κύρια υπεύθυνη για την εξάπλωση της πυρκαγιάς. Στην πραγματικότητα, η λεπτή καύσιμη ύλη θεωρείται ο κύριος φορέας μίας έρπουσας πυρκαγιάς. 4. Αναλογία ζωντανής προς νεκρή (καύσιμη ύλη). Η αναλογία ζωντανής προς νεκρή κάυσιμη ύλη γίνεται κρισίμως σημαντική όταν εκτιμούμε τη δυνατότητα καύσης ενός καυσίμου. Όσο μεγαλύτερο το ποσό της νεκρής καύσιμης ύλης συγκρινόμενο με αυτό της ζωντανής, τόσο περισσότερο εύφλεκτο είναι το καύσιμο. Αυξημένοι λόγοι ζωντανής προς νεκρή καύσιμης ύλης, συνδέονται με συμπλέγματα καυσίμων τα οποία βρίσκονται πέραν του ώριμου σταδίου τους, κατεστραμένα από φωτιά, ξηρασία, αρρώστιες, έντομα, άνεμο, χιόνι ή εποχιακό στρές. Το νεκρό στέλεχος του καυσίμου είναι εξαιρετικά σημαντικό καθώς είναι η νεκρή ύλη αυτή που φέρει τη φωτιά και θερμαίνει το ζωντανό στέλεχος έως την ανάφλεξή του. Με ανεπαρκή αριθμό νεκρής κάυσιμης ύλης, ένα ζωντανό στέλεχος μπορεί να μην καεί ακόμα και κάτω από καλές συνθήκες καύσης. Με ένα μεγάλο φορτίο 183

184 νεκρής καύσιμης ύλης, ένα ζωντανό στέλεχος μπορεί να καεί πολύ καλά ακόμα και κάτω από μέτριες συνθήκες. Η. Χημική Σύσταση. 1. Καθορίστε τι εννοούμε με τη χημική σύσταση της καύσιμης ύλης. Όλα τα καύσιμα, ζωντανά ή νεκρά, περιέχουν ίνες που είναι γνωστές ως κυτταρίνη. Τα καύσιμα περιέχουν επίσης χημικά και μέταλλα που μπορούν να ενισχύσουν ή να επιβραδύνουν την καύση. Η χημική σύσταση περιλαμβάνει επίσης την παρουσία πτητικών ουσιών όπως έλαια, ρητίνη, κερί και πίσσας. Υπάρχουν συγκεκριμένα καύσιμα που έχουν υψηλές συγκεντρώσεις από αυτές τις πτητικές ουσίες οι οποίες μπορούν να συμβάλλουν στους υψηλούς ρυθμούς εξάπλωσης, υψηλές εντάσεις της πυρκαγιάς και την επιμήκυνση του χρόνου καύσης. Από την άλλη, συγκεκριμένα καύσιμα μπορεί να έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε μέταλλα τα οποία μπορούν να μειώσουν την εξάπλωση της πυρκαγιάς και την έντασή της. Ο δασοπυροσβέστης ανησυχεί κυρίως για τις πτητικές ουσίες που κάνουν τη δουλειά πιο δύσκολη. Λίγα καύσιμα όπως π.χ η τύρφη είναι εξαιρετικοί δέκτες των αποκαϊδιών καθώς αναστέλλουν την πυρκαγιά εξαιτίας της υψηλής συγκέντρωσής τους σε μεταλλικά στοιχεία. Όσο περισσότερα τα μεταλλικά στοιχεία σε αυτά τα καύσιμα, τόσο ενισχύεται η αργή καύση σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία ανάφλεξης. 2. Πτητικά καύσιμα. Αναφέρατε τέσσερα πτητικά καύσιμα (περιλάβετε και ένα από την περιοχή σας). α. β. γ. δ. Θ. Σχέση Χαρακτηριστικών της Καύσιμης Ύλης με τη Συμπεριφορά της Πυρκαγιάς. 1. Αναφέρατε τα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν την ανάφλεξη μιας πυρκαγιάς. 184

185 α. Συμπακτότητα. β. Φορτίο. γ. Χημική σύσταση. δ. Μέγεθος και σχήμα. ε. Περιεχόμενη υγρασία. 2. Αναφέρατε τα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν το ρυθμό εξάπλωσης. α. Συμπακτότητα. β. Φορτίο. γ. Οριζόντια συνέχεια. δ. Χημική σύσταση. ε. Μέγεθος και σχήμα. στ. Περιεχόμενη υγρασία. III. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΚΑΙ ΟΡΙΣΤΕ ΑΝΑ ΤΑΞΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΤΙΣ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΧΡΟΝΟΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ (TIMELAG) ΝΕΚΡΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΚΑΤΑΤΑΞΟΥΝ ΤΗΝ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ. Α. Ποιος είναι ο Ορισμός των Καυσίμων Χρονοκαθυστέρησης (timelag); Η χρονοκαθυστέρηση είναι μία μέτρηση του ρυθμού με τον οποίον νεκρή καύσιμη ύλη καθορισμένου μέγεθους,κερδίζει ή χάνει υγρασία. Β. Οι Κατηγορίες Χρονοκαθυστέρησης της Νεκρής Κάυσιμης Ύλης είναι οι εξής: 1. 1 ώρας: καύσιμα διαμέτρου από 0 cm έως 0,64 cm ωρών: καύσιμα διαμέτρου από 0,64 cm έως 2,54 cm ωρών: καύσιμα διαμέτρου από 2,54 cm έως 7,6 cm ωρών: καύσιμα διαμέτρου από 7,6 cm έως 20,3 cm. Ποια κατηγορία χρονοκαθυστέρησης χάνει την υγρασία της πιο γρήγορα μετά από βροχή; 185

186 IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ Η ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΕΙΝΑΙ ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΗ ΣΤΗΝ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Διαθεσιμότητα Καύσιμης Ύλης. 1. Ορίστε την διαθεσιμότητα καύσιμης ύλης: Διαθέσιμα καύσιμα είναι αυτά τα οποία θα αναφλεγούν και θα υποστηρίξουν την καύση στο φλεγόμενο μέτωπο, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες καύσης. 2. Καίγονται όλα τα καύσιμα κατά το πέρασμα μίας πυρκαγιάς; Συνήθως καίγεται μόνο ένα μέρος από αυτά και εξαρτάται από παράγοντες διαθεσιμότητας της καύσιμης ύλης. Β. Κατανάλωση Διαφόρων Καυσίμων από τις Πυρκαγιές. Σε ένα γρασίδι απαλλαγμένο από επιβλαβή στοιχεία (cured grass) ή συστάδα (stand) μπορούμε να έχουμε καταναλισκώμενα καύσιμα από την πυρκαγιά, κοντά στο 100%. Αυτά έχουν όντως έναν πολύ υψηλό βαθμό διαθεσιμότητας. Μία συστάδα από θάμνους σπάνια καίγεται πλήρως αλλά καίγεται ίσως το 5 με 95%. Στα υπολείμματα ξυλείας, οι όρθιοι κορμοί καίγονται μόνο μερικώς και η συνολική κατανάλωση της πυρκαγιάς μπορεί να κυμανθεί από 5 έως 25%. Τα υπολείμματα δέντρων όπως χοντρά ξύλα και κλαδιά ή οι βάσεις κορμών που έχουν πέσει, σπανίως καίγονται πλήρως. Για το λόγο αυτό, η κατανάλωση σε υπολείμματα ξυλείας μπορεί να κυμανθεί απο 10 έως 70%. Γ. Λόγοι για Κατανάλωση. Γιατί ποικίλει η ποσότητα κατανάλωσης στην εικόνα13; Μία υπόθεση μπορεί να είναι ότι όσο μεγαλύτερα τα καύσιμα, τόσο λιγότερο πιθανό είναι να να καταναλωθούν πλήρως από τη φωτιά. Περισσότερο σημαντική είναι όμως η υπόθεση ότι κάποια συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης, την κάνουν μη διαθέσιμη για καύση. Οπωσδήποτε, το μέγεθος, η διάταξη και η περιεχόμενη υγρασία όπως επίσης η διάρκεια και η ένταση της πυρκαγιάς, παίζουν έναν σημαντικό ρόλο στη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης για κάυση. 186

187 ΕΙΚΟΝΑ 14 Κατανάλωση Διαφόρων Καυσίμων. Δ. Η Επίδραση της Περιεχόμενης Υγρασίας στη Διαθεσιμότητα. Η περιεχόμενη υγρασία τόσο της ζωντανής όσο και της νεκρής καύσιμης ύλης, είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που καθορίζει τη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης. Από τη σελίδα που κοιτάτε, το 95% περίπου του καυσίμου έχει καταναλωθεί. Με όλους τους περιβαλλοντικούς παράγοντες σταθερούς, με περιεχόμενη υγρασία στο 12%, πόσο από την καύσιμη ύλη νομίζετε ότι θα έχει καταναλωθεί; 187

188 ΑΣΚΗΣΗ 1: Συνθήκες της Καύσιμης Ύλης και Διαθεσιμότητα. Μέρος 1 ο. Κοιτάξτε τις ακόλουθες συνθήκες της καύσιμης ύλης και κατατάξτε τις σύμφωνα με τη διαθεσιμότητά τους κατά τη διάρκεια μιας τυπικής καλοκαιρινής μέρας. Εντοπίστε τη συνθήκη του καυσίμου που θα είναι πιθανότατα περισσότερο διαθέσιμο με ένα 1, και ύστερα με ένα 2, κ.ο.κ. 1. Υπολείμματα ξυλείας, ενός χρόνου. 2. Ώριμη ξυλεία, κωνοφόρα. 3. Ομοιόμορφη χορτοκάλυψη. 4. Πυκνοί θάμνοι, βελανιδιάς. Μέρος 2 ο. Ποια από τα συστατικά της καύσιμης ύλης παρακάτω είναι συνήθως περισσότερο διαθέσιμα για καύση σε ένα δάσος κωνοφόρων? (Επιλέξτε δύο) 1. Ζωντανά κλαδιά. 2. Ζωντανό φύλλωμα. 3. Βελόνες και υπολείμματα στο έδαφος. 4. Κορμοί δέντρων. 5. Πεσμένοι κορμοί. 6. Χορτάρι. Μέρος 3 ο. Διάφορα καύσιμα της περιοχής θα διανεμηθούν από τον καθηγητή. Οι συμμετέχοντες θα παρουσιάσουν μία διάλεξη αναφορικά με τα χαρακτηριστικά των καυσίμων. 188

189 V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΤΗ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Α. Τι είναι ένα μοτέλο κάυσιμης ύλης; Μοντέλο καύσιμης ύλης είναι μία λίστα από αριθμούς που περιγράφουν το καύσιμο σε όρους που μπορεί να χρησιμοποιήσει το μοντέλο εξάπλωσης της πυκαγιάς. Τα μοντέλα πρόβλεψης που παρουσιάζονται εδώ είναι μέρος του Συστήματος Πρόβλεψης Συμπεριφοράς Πυρκαγιών (Fire Behavior Prediction System ή FBPS). Στην εργασία αυτή, η καύσιμη ύλη εξετάζεται βάσει ευρέων ομάδων καυσίμων. ΕΙΚΟΝΑ 15 Χαρακτηριστικά των Καυσίμων και το Μοντέλο Καύσιμης Ύλης. Β. Μεγάλες Ομάδες Καύσιμης Ύλης. 1. Χορτάρι. 2. Θάμνοι. 3. Υπολείμματα ξυλείας (Timber litter). 4. Μεγάλα κομμάτια ξυλείας (Logging slash). Γ. Προβολές Ομάδων Καύσιμης Ύλης. 189

190 Οι εκτιμήσεις της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που δίνονται παρακάτω είναι για 8% περιεχόμενη υγρασία νεκρής καύσιμης ύλης ενώ η περιεχόμενη υγρασία ζωντανής καύσιμης ύλης όταν είναι παρούσα, είναι στο 100% και ο άνεμος στο μέσο ύψος της φλόγας στα 8 km/h. 1. Ομάδα Χορταριού. Το χορτάρι είναι ο πρωτεύων φορέας της πυρκαγιάς. Βάθος στρώματος καύσιμης ύλης μεταξύ 0,3 και 0,76 μέτρα. Χαρακτηριστικά καύσιμης ύλης: Φορτίο καύσιμης ύλης από 136kg/9,9στρέμματα σε αρκετούς τόνους/9,9 στρέμματα. Μέγεθος και σχήμα γενικά μικρότερο από 6 χιλιοστά σε διάμετρο. Συμπακτότητα. Η περιεχόμενη υγρασία αντιδρά γρήγορα στις αλλαγές της σχετικής υγρασίας. Χαρακτηριστικά συμπεριφοράς της πυρκαγιάς: (Ομάδα χορταριού) Γρήγορη καύση. Χαμηλή ένταση. Ισχυρή επιρροή του ανέμου στην πυρκαγιά. Ρυθμός εξάπλωσης (ΡΕ) από 35 έως 100+ ch/h. Μήκος φλόγας (ΜΦ) από 1,2 έως 3,7 μέτρα. Σημειώσεις: 2. Ομάδα θάμνων. Οι θάμνοι είναι οι κύριοι φορείς της πυρκαγιάς. Το βάθος στρώματος καύσιμης ύλης μπορεί να ποικίλλει μεταξύ 0,6 και 1,8 μέτρα. Χαρακτηριστικά καύσιμης ύλης: 190

191 Το φορτίο καύσιμης ύλης είναι από 1τόνο/9,9στρέμματα μέχρι 80+ τόνους/9,9 στρέμματα. Το μέγεθος και σχήμα της αναμεμειγμένης νεκρής και ζωντανής καύσιμης ύλης με μικρά φύλλα είναι μικρότερο από 2.5 εκατοστά σε διάμετρο. Η πυκνότητα του στρώματος χαλαρώνει μέχρι πολύ βαθιά. (Compactness loosely layered to very deep.) Η περιεχόμενη υγρασία της ζωντανής καύσιμης ύλης μπορεί να είναι παρούσα. Χαρακτηριστικά συμπεριφοράς της πυρκαγιάς: Πολύ αργοί έως ακραίοι ρυθμοί εξάπλωσης είναι πιθανοί. ΡΕ 18 έως 75ch/h. Μήκος φλόγας (ΜΦ) από 1,2 έως 5,8 μέτρα. Σημειώσεις: 3. Ομάδα υπολλειμάτων ξυλείας. Τα επιφανειακά υπολλείματα είναι κύριοι φορείς της πυρκαγιάς. Βάθος στρώματος καύσιμης ύλης 6 με 30 εκατοστά. Χαρακτηριστικά καύσιμης ύλης: Το μέγεθος και σχήμα είναι αναμεμειγμένα υπολλείματα, φύλλα, βελόνες έως μεγάλα κλαδιά. Η συμπακτότητα ποικίλλει από χαλαρή σε πυκνή. Κατακόρυφη διάταξη του βάθους στρώματος καύσιμης ύλης μικρότερο από 30 εκατοστά, τυπικά μικρότερο από 7,5 εκατοστά. Η περιεχόμενη υγρασία διατηρείται όταν τα υπολλείματα είναι συμπαγή. Χαρακτηριστικά συμπεριφοράς της πυρκαγιάς: 191

192 Ρυθμοί από φωτιές που σιγοκαίνε έως ταχέως εξαπλώμενες επιφανειακές πυρκαγιές. Περιστασιακά δαδιά (torch outs) σε επικόρυφες πυρκαγιές που εξαπλώνονται γρήγορα είναι πιθανά. ΡΕ 2 έως 8 ch/h. Μήκος φλόγας (ΜΦ) από 0,3 έως 1,2 μέτρα. Σημειώσεις: 4. Ομάδα μεγάλων κομματιών ξυλείας Τα μεγάλα κομμάτια ξυλείας είναι κύριοι φορείς της πυρκαγιάς. Βάθος στρώματος καύσιμης ύλης 30 με 90 εκατοστά. Χαρακτηριστικά καύσιμης ύλης: Το μέγεθος και σχήμα είναι όλων των μεγεθών. Η συμπακτότητα είναι ανάμεσα σε 12 και 58 τόνους ανά 9.9 στέμματα. Χαρακτηριστικά συμπεριφοράς της πυρκαγιάς: Μέτριοι έως ταχείς ρυθμοί εξάπλωσης. Μέτριες έως υψηλές εντάσεις που εξαρτώνται από τη διάταξη της καύσιμης ύλης. Μπορούν να δημιουργηθούν καύτρες που μπορούν να ανυψωθούν με τη διάδοση της θερμότητας. Κυλιόμενα υλικά συχνά αναφλέγουν κάυσιμη ύλη στα χαμηλότερα εδάφη. ΡΕ 6 έως 14 ch/h. Μήκος φλόγας (ΜΦ) από 1,2 έως 3,4 μέτρα. Σημειώσεις: 192

193 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 7 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Ένα μοντέλο καύσιμης ύλης ορίζεται ως: Α. Μία λεπτομερής περιγραφή των φυτικών ειδών και η ικανότητά τους να διατηρούν την υγρασία τους με την πάροδο του χρόνου. Β. Μία περιγραφή των καυσίμων που θα αναφλεγούν και θα διατηρήσουν την καύση κάτω από συγκεκριμένες τοπογραφικές και καιρικές συνθήκες. Γ. Μία ομάδα από αριθμούς που ορίζουν την εισαγωγή των καυσίμων για χρήση στο μοντέλο εξάπλωσης της επιφανειακής πυρκαγιάς. Δ. Μία μαθηματική περιγραφή των φυτών. 2. Οι τέσσερις (4) ομάδες καύσιμης ύλης που ορίζονται από το Σύστημα πρόβλεψης Συμπεριφοράς της Πυρκαγιάς είναι: Α. Αγριόχορτα, χορτάρι, υπολλείματα ξυλείας και κορμοί. Β. Χορτάρι, αγριόχορτα, ποώδη φυτά (forbs) και υπολλείματα ξυλείας. Γ. Πολυετή φυτά, θάμνοι, υπολλείματα ξυλείας και κορμοί. Δ. Χορτάρι, θάμνοι, υπολλείματα ξυλείας και μεγάλα κομμάτια ξυλείας. 3. Διαθέσιμη καύσιμη ύλη είναι: Α. Όλη η νεκρή καύσιμη ύλη που θα αναφλεγεί και θα διατηρήσει την καύση. Β. Μικρότερα καύσιμα λόγω του ότι είναι συνήθως οι φορείς του φλεγόμενου μετώπου. 193

194 Γ. Όλη η νεκρή και ζωντανή καύσιμη ύλη που θα αναφλεγεί και θα συνεχίσει να καίγεται. Δ. Όλα τα παραπάνω είναι σωστά. Για τις ερωτήσεις 4 7, επιλέξτε τον σωστό ορισμό. 4. Φορτίο καύσιμης ύλης. Α. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό της ξηρής μάζας του καυσίμου αυτού. Β. Η αναλογία της επιφανειακής περιοχής προς τον όγκο. Γ. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό του συνολικού βάρους του καυσίμου αυτού. Δ. Η ξηρή μάζα του καυσίμου σε μια δεδομένη περιοχή, εκφρασμένη σε τόνους/9.9 στρέμματα ή κιλά/9.9 στρέμματα. Ε. Η παρουσία πτητικών ουσιών σε ένα καύσιμο. 5. Περιεχόμενη υγρασία καύσιμης ύλης. Α. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό της ξηρής μάζας του καυσίμου αυτού. Β. Η αναλογία της επιφανειακής περιοχής προς τον όγκο. Γ. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό του συνολικού βάρους του καυσίμου αυτού. Δ. Η ξηρή μάζα του καυσίμου σε μια δεδομένη περιοχή, εκφρασμένη σε τόνους/9.9 στρέμματα ή κιλά/9.9 στρέμματα. Ε. Η παρουσία πτητικών ουσιών σε ένα καύσιμο. 194

195 6. Μέγεθος και σχήμα καύσιμης ύλης. Α. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό της ξηρής μάζας του καυσίμου αυτού. Β. Η αναλογία της επιφανειακής περιοχής προς τον όγκο. Γ. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό του συνολικού βάρους του καυσίμου αυτού. Δ. Η ξηρή μάζα του καυσίμου σε μια δεδομένη περιοχή, εκφρασμένη σε τόνους/9.9 στρέμματα ή κιλά/9.9 στρέμματα. Ε. Η παρουσία πτητικών ουσιών σε ένα καύσιμο. 7. Χημική σύσταση της καύσιμης ύλης. Α. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό της ξηρής μάζας του καυσίμου αυτού. Β. Η αναλογία της επιφανειακής περιοχής προς τον όγκο. Γ. Η ποσότητα του νερού σε ένα καύσιμο εκφρασμένο ως ποσοστό του συνολικού βάρους του καυσίμου αυτού. Δ. Η ξηρή μάζα του καυσίμου σε μια δεδομένη περιοχή, εκφρασμένη σε τόνους/9.9 στρέμματα ή κιλά/9.9 στρέμματα. Ε. Η παρουσία πτητικών ουσιών σε ένα καύσιμο. 8. Ποιο από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης επηρεάζουν και τους έξι παράγοντες ανησυχίας της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς τοπιου, δηλαδή την ανάφλεξη, την εξάπλωση, την ένταση, την κηλίδωση, την προοδευτική καύση και την πυρκαγιά κόμης; Α. Κατακόρυφη διάταξη. Β. Περιεχόμενη υγρασία. Γ. Φορτίο. Δ. Χημική σύσταση. Ε. Αναλογία ζωντανής προς νεκρή καύσιμη ύλη. 195

196 9. Ποιο καύσιμο έχει το μεγαλύτερο λόγο επιφανειακής περιοχής προς όγκο; Α. Μεγάλα κομμάτια ξυλείας. Β. Υλικό διαμέτρου 5 εκατοστών. Γ. Χορτάρι. Δ. Υλικό διαμέτρου 7,6 εκατοστών και μεγαλύτερο. 10. Η κατηγορία καύσιμης ύλης της μίας ώρας χρονοκαθυστέρησης είναι: Α. 0 cm έως 0,64 cm σε διάμετρο. Β. 0,64 cm έως 2,54 cm σε διάμετρο. Γ. 0,64 cm έως 5,8 cm σε διάμετρο. Δ. 2,54 cm έως 7,6 cm σε διάμετρο. Ε. 7,6 cm σε διάμετρο και μεγαλύτερη. 196

197 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 8 Υγρασία Καύσιμης Ύλης. ΣΤΟΧΟΙ 1. Ονομάστε τα πέντε στάδια της φυτικής ανάπτυξης της ζωντανής καύσιμης ύλης και δώστε το μέσο ποσοστό της περιεχόμενης υγρασίας κάθε σταδίου. 2. Περιγράψτε τις σχέσεις μεταξύ σχετικής υγρασίας, ανέμου και περιεχόμενης υγρασίας των λεπτών και των μεγάλων καυσίμων. 3. Εξηγήστε πώς η ποσότητα και η διάρκεια των κατακρημνίσεων και η εδαφική υγρασία επηρεάζουν την περιεχόμενη υγρασία των λεπτών και των μεγάλων καυσίμων. 4. Ορίστε την ιδέα της χρονοκαθυστέρησης της υγρασίας της καύσιμης ύλης και την αξία της για τους πυροσβέστες και τους αξιωματικούς (fire managers). 5. Περιγράψτε πώς καθορίζεται η υγρασία της καύσιμης ύλης για νεκρά καύσιμα σε κάθε μία από τις τέσσερις κατηγορίες χρονοκαθυστέρησης. 6. Ορίστε την υγρασία κατάσβεσης, πώς ποικίλλει σε φυσικά συμπλέγματα καύσιμης ύλης και πώς επηρεάζει την ανάφλεξη και την εξάπλωση των πυρκαγιών τοπίου. 7. Καθορίστε την περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης για λεπτά, νεκρά καύσιμα 1 ώρας χρονοκαθυστέρησης από τους πίνακες υγρασίας της καύσιμης ύλης, κατά τη διάρκεια ημερησίων συνθηκών. 197

198 Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Η ενότητα αυτή εξετάζει την υγρασία της καύσιμης ύλης. Θα συζητηθούν η υγρασία ζωντανής καύσιμης ύλης, περιβαλλοντικές συνθήκες, η ιδέα της χρονοκαθυστέρησης, η υγρασία της εξάλειψης και οι υπολογισμοί της νεκρής καύσιμης ύλης μίας ώρας. Α. Στόχοι. Β. Υγρασία Καύσιμης Ύλης. Η περιεχόμενη υγρασία σε φυσικά καύσιμα είναι τόσο σημαντικός παράγοντας στη διαθεσιμότητα της καύσιμης ύλης για ανάφλεξη και καύση, ώστε αφιερώνεται μία ολόκληρη ενότητα στο θέμα αυτό. Τα περισσότερα συμπλέγματα καυσίμων περιέχουν ένα συνδυασμό νεκρής και ζωντανής καύσιμης ύλης οπότε και στα καύσιμα αυτά προκύπτει ένα μεγάλο εύρος περιεχόμενων υγρασιών. Από τη στιγμή που δεν εμπλέκονται όλα τα καύσιμα σε ένα φλεγόμενο μέτωπο ή δεν καταναλώνονται όλα από την πυρκαγιά, η ανάλυσή μας για τα συμπλέγματα της καύσιμης ύλης πρέπει να καθορίζει ποια καύσιμα θα είναι υπεύθυνα για τη διάδοση της πυρκαγιάς. Ο σκοπός της ενότητας αυτής είναι να σας βοηθήσει να πραγματοποιείτε εκτιμήσεις για την περιεχόμενη υγρασία σε διάφορα νεκρά ή ζωντανά καύσιμα και να αναγνωρίζεται αυτά τα καύσιμα που μπορεί να καούν. Στην Ενότητα 10 Συνδυασμένες Επιρροές που Επηρεάζουν τη Βασική Συμπεριφορά της Πυρκαγιάς, θα παρατηρήσετε πόσο σημαντική είναι η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης στο να πραγματοποιείται προβλέψεις για τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. 1. Φυσικά καύσιμα και οι περιεχόμενες υγρασίες τους. Τα συμπλέγματα της καύσιμης ύλης ποικίλλουν πάρα πολύ ανά εκτάσεις ή περιοχές, με τα άκρα από αραιά φυτοκαλυμμένες ερήμους έως τροπικά δάση με πυκνή βλάστηση και κατάξηρες περιοχές με ξυλεία. Εάν δούμε την κάθε μία περιοχή ως ένα πιθανό περιβάλλον πυρκαγιάς, οι άμεσες εκτιμήσεις μας θα πρέπει να περιλαμβάνουν τα φορτία της καύσιμης ύλης και τις περιεχόμενες υγρασίες της. 198

199 ΕΙΚΟΝΑ 1 Φυσικές Καταστάσεις της Καύσιμης Ύλης Θα περιμέναμε τα καύσιμα των ερήμων να είναι ξηρά και για εκτεταμένες περιόδους αλλά υπάρχουν αρκετά καύσιμα για να διατηρήσουν την πυρκαγιά. Τα τροπικά δάση έχουν άφθονα καύσιμα που είναι γενικά πολύ υγρά ή πράσινα για να καούν αλλά σε σπάνιες περιπτώσεις στις περιοχές αυτές προκύπτουν πυρκαγιές. Παρατεταμένες καλοκαιρινές περίοδοι ξηρασίας ενίοτε κάνουν τις εκτάσεις ξυλείας εξαιρετικά ξηρές, κάποιες φορές στο σημείο να είναι «εκρηκτικές», οπότε και προκύπτουν πυρκαγιές. Σε αυτό το σημείο μπορούμε να γενικεύσουμε και να πούμε ότι όταν η περιεχόμενη υγρασία είναι υψηλή, οι πυρκαγιές αναφλέγονται και καίνε ελάχιστα εάν όχι καθόλου. Όταν είναι χαμηλή, η πυρκαγιές ξεκινούν εύκολα και καίνε και εξαπλώνονται πολύ γρήγορα. Οι περιεχόμενες υγρασίες της καύσιμης ύλης είναι συχνά κάπου μεταξύ των δύο άκρων και κυμαίνονται ανάλογα με τις αλλαγές του καιρού. Κατά τη διάρκεια των φυσιολογικών εποχών των πυρκαγιών, οι πυροσβέστες και οι αξιωματικοί έχουν βρεθεί σε στιγμές όταν πυρκαγιές που εξαπλώνονταν πολύ γρήγορα ξαφνικά σταμάτησαν ή ακόμα και να έσβησαν, λόγω μεταβολών στα καύσιμά τους και τις περιεχόμενες υγρασίες τους. Τα καύσιμα αυτά μπορεί να βρίσκονταν σε διαφορετική πλαγιά ή να είχαν μια ξαφνική μεταβολή στη σχετική τους υγρασία. 199

200 2. Ορισμός. Η Περιεχόμενη Υγρασία Καύσιμης Ύλης είναι η ποσότητα νερού που υπάρχει σε ένα καύσιμο, εκφρασμένη ως ποσοστό της ξηρής του μάζας. Εάν δεν υπήρχε καθόλου υγρασία στα καύσιμα, όπως όταν αυτά ξεραίνονται σε φούρνο, η περιεχόμενη υγρασία τους θα ήταν 0%. Τα καύσιμα μπορούν να ζυγίζονται πριν και μετά την ξήρανσή τους σε φούρνο και το ποσοστό μπορεί να καθοριστεί διαιρώντας τη διαφορά ανάμεσα στην αρχική και την ξηρή μάζα με την ξηρή μάζα. Υπάρχουν και άλλοι, πιο πρακτικοί τρόποι για να καθοριστούν τα ποσοστά υγρασίας στο πεδίο και αυτοί θα συζητηθούν στην ενότητα αυτή. ΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΟΝΟΜΑΣΤΕ ΤΑ ΠΕΝΤΕ ΣΤΑΔΙΑ ΤΗΣ ΦΥΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΗΣ ΖΩΝΤΑΝΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΔΩΣΤΕ ΤΟ ΜΕΣΟ ΠΟΣΟΣΤΟ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΚΑΘΕΝΟΣ ΑΠΟ ΑΥΤΑ. Για την εκτίμηση της περιεχόμενης υγρασίας των καυσίμων θα πρέπει να θυμάστε ότι ένα μέρος του καυσίμου μπορεί να είναι ζωντανή βλάστηση και ένα άλλο νεκρή βλάστηση. Τα δύο αυτά μέρη έχουν διαφορετικούς μηχανισμούς κατακράτησης του νερού και διαφορετικές αντιδράσεις στον καιρό. Η ζωντανή βλάστηση έχει πολύ υψηλότερη περιεχόμενη υγρασία που κυμαίνεται σε μία εποχική παρά ημερήσια βάση. Α. Ζωντανή Καύσιμη Ύλη. ΕΙΚΟΝΑ 2 Ζωντανή Καύσιμη Ύλη. Η ζωντανή καύσιμη ύλη περιλαμβάνει και ποώδη φυτά και ξυλώδες φυτικό υλικό. Τα ποώδη φυτά είναι είτε πολυετή, και βλασταίνουν από τη βάση, είτε μονοετή, και αναπτύσσονται από καρπούς κάθε χρόνο. 200

201 Τα ποώδη φυτά είναι σχετικά μαλακά ή χυμώδη και δεν αναπτύσσουν ξυλώδη, διαρκή ιστό. Το ξυλώδες φυτικό υλικό που μας απασχολεί είναι αρκετά μικρό για να καταναλωθεί στο φλεγόμενο μέτωπο μιας πυρκαγιάς. Κυρίως αυτό περιλαμβάνει φύλλα, βελόνες και μικρά κλαδιά. Τα ποώδη φυτά πεθαίνουν κάθε χρόνο και για το λόγο αυτό παράγουν περισσότερη λεπτή νεκρή καύσιμη ύλη. Στα χορτάρια, τα πολυετή συνήθως θεραπεύονται αργότερα από τα μονοετή. Αυτός είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην εκτίμηση της πιθανότητας πυρκαγιάς. 1. Εποχική διακύμανση. Στη ζωντανή, ξυλώδη βλάστηση, η υψηλή υγρασία της καύσιμης ύλης βρίσκεται κυρίως στο φύλλωμα και σε στα νέα βλαστάρια και τους μίσχους. Στα καύσιμα αυτά, η περιεχόμενη υγρασία συνήθως μειώνεται καθώς προχωρά η εποχή της ανάπτυξης, με τις χαμηλότερες ποσότητες να προκύπτουν κατά τα τέλη του καλοκαιριού ή το φθινόπωρο. Στα υπο-αρκτικά ηπειρωτικά περιβάλλοντα, αυτό μπορεί να αναστραφεί καθώς η αυξανόμενη ηλιακή ακτινοβολία ελευθερώνει περισσότερο νερό από το παγωμένο έδαφος καθώς προχωρά το καλοκαίρι. Τα φυλλοβόλα φυτά παράγουν περισσότερη λεπτή, νεκρή καύσιμη ύλη ενώ τα περισσότερα αειθαλή που διατηρούν τις βελόνες ή τα φύλλα τους περισσότερο από μία εποχή μπορεί να έχουν σημαντικά μειωμένη περιεχόμενη υγρασία. Η συνήθης περιεχόμενη υγρασία σε ζωντανό φύλλωμα κωνοφόρων ανά εποχή. ΕΙΚΟΝΑ 3 Υγρασία Φυλλώματος 201

202 Οι γραμμές δείχνουν την αύξηση της υγρασίας στις βελόνες ή το παλιό φύλλωμα κατά την άνοιξη ή τις αρχές του καλοκαιριού. Έπειτα μειώνεται ελαφρώς την περίοδο του φθινοπώρου. Η νέα ανάπτυξη ή το νέο φύλλωμα έχει αρχικά πολύ υψηλή περιεχόμενη υγρασία στις αρχές του καλοκαιριού αλλά μειώνεται γρήγορα καθώς προχωρά το καλοκαίρι. 2. Προσεγγιστικά, στα φυσικά καύσιμα, το εύρος της περιεχόμενης υγρασίας για ζωντανή και λεπτή, νεκρή καύσιμη ύλη είναι: α. Ζωντανά καύσιμα περίπου 30% έως πάνω από 300%. β. Νεκρά καύσιμα περίπου 2% έως 30%. Γιατί υπάρχει τόση μεγάλη διαφορά; Τα ζωντανά κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να κρατούν μεγάλα ποσά νερού ενώ τα νεκρά κύτταρα έχει βρεθεί ότι είναι εμποτισμένες ίνες στο 30% και μπορούν να απορροφούν μόνο λίγο περισσότερο νερό. Β. Τα Πέντε Στάδια της Φυτικής Ανάπτυξης. Παρόλο που η περιεχόμενη υγρασία της ζωντανής καύσιμης ύλης μπορεί να καθοριστεί με ακρίβεια με τις διαδικασίες ξήρανσης και ζύγισης, οι συντελεστές σπουδαιότητας (considerations) της πυρκαγιάς συνήθως ικανοποιούνται με μία καλή εκτίμηση. Η Εικόνα 4 είναι ένας πίνακας που δίνει προσεγγιστικά τα ποσοστά της περιεχόμενης υγρασίας για τα πέντε στάδια της φυτικής ανάπτυξης. 202

203 Τα στάδια αυτά και η μέση περιεχόμενη υγρασία τους είναι ένας παράγοντας που συντελεί στον καθορισμό της διάδοσης της πυρκαγιάς. Μελετήστε τον πίνακα αυτόν καθώς πρέπει να γνωρίζετε τα πέντε αυτά στάδια και τα ποσοστά της περιεχόμενης υγρασίας τους. ΕΙΚΟΝΑ 4 Πίνακας Περιεχόμενης Υγρασίας Ζωντανής Καύσιμης Ύλης. Τα στοιχεία αυτά μπορεί να προξενήσουν αφύσικες εποχές πυρκαγιών ή συνθήκες καύσης με τη μείωση της περιεχόμενης υγρασίας στη ζωντανή καύσιμη ύλη και/ή παράγοντας επιπλέον νεκρά καύσιμα μέσα στο σύμπλεγμα ενός καυσίμου. α. Μεγάλες περίοδοι ξηρασίας. β. Φυσικές ασθένειες και έντομα. γ. Τα μονοετή φυτά ωριμάζουν? νωρίς στην εποχή (curing out early in the season). δ. Καταλάγιασμα του ανέμου (Blow down) και καταιγίδες πάγου. Γ. Πολυετής και Μονοετής Ποώδης Βλάστηση. Η πολυετής και μονοετής ποώδης βλάστηση, όπως για παράδειγμα τα χορτάρια, είναι ένας βασικός συντελεστής στα προβλήματα της πυρκαγιάς σε πολλές περιοχές της χώρας. Η ποσότητα της βλάστησης και ο χρόνος ίασης συνήθως ποικίλλουν από χρόνο σε χρόνο. Μερικά πολυετή χορτάρια δεν αποκαθίστανται ποτέ. 203

204 Στην ομάδα καύσιμης ύλης του χορταριού, ο λόγος του ζωντανού προς το νεκρό χορτάρι επηρεάζει πάρα πολύ την εξάπλωση της πυρκαγιάς. Φυσιολογικά, τουλάχιστον το ένα τρίτο από το χορτάρι πρέπει να είναι νεκρό πριν το καύσιμο να μπορέσει να φέρει την πυρκαγιά. Το χρώμα του χορταριού μπορεί να χρησιμοποιηθεί, με προσοχή, ως δείκτης της φυτικής ανάπτυξης. Ένα είδος είναι το Bromus tectorum ή στα ελληνικά «Βρώμος ο ορθοφυής». Το χορτάρι αυτό είναι βασικός παράγοντας και συνήθως υποδεικνύει τη δριμύτητα των εποχών των πυρκαγιών. Εδώ τα στελέχη του χορταριού αυτού ωριμάζουν (cure out) μέχρι τις αρχές του καλοκαιριού για να παράγουν άφθονη, λεπτή καύσιμη ύλη που συχνά χαρακτηρίζεται ως «εκρηκτική» όταν η περιεχόμενη υγρασία είναι πολύ χαμηλή. Σε μερικούς τύπους καυσίμων, ο χρωματισμός του φυτού είναι ένας εξαιρετικός δείκτης του σταδίου της ανάπτυξής του και πιθανόν του εύρους της περιεχόμενης υγρασίας του. Καθώς ο βρώμος περνάει στο στάδιο της ωρίμανσης (curing), αλλάζει από πράσινο σε πορφυρό, ύστερα, τελικά, παίρνει ένα ξανθοκίτρινο χρώμα καθώς ωριμάζει (cures) και η περιεχόμενη υγρασία του μειώνεται και κυμαίνεται ανάλογα με τους μεταβαλλόμενους καιρικούς παράγοντες (Βλ. Εικόνα 5). 204

205 ΕΙΚΟΝΑ 5 Μεταβολές στην Περιεχόμενη Υγρασία του Bromus tectorum. Πρέπει επίσης να σημειωθεί η υγρασία της καύσιμης ύλης στο έμβιο στάδιο πάνω από 100%: το μεταβατικό στάδιο ίασης (curing) -30 έως 100%: και το νεκρό στάδιο κάτω από 30%. Συνήθως, η πυρκαγιά δεν θα μεταφερθεί μέσω του βρώμου μέχρι να φτάσει στο νεκρό στάδιο και η περιεχόμενη υγρασία να πέσει κάτω από 30%. Η περιεχόμενη υγρασία στα τρία αυτά στάδια για τον βρόμο θα έμοιαζε κάπως χαμηλότερη από αυτή που σημειώνεται στις εκτιμήσεις ζωντανής καύσιμης ύλης. Στην πραγματικότητα θα υπάρξει κάποια παρέκκλιση ανάλογα το είδος και αυτό θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο ως γενικός κανόνας. 205

206 ΙΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΣΧΕΣΗ ΑΝΑΜΕΣΑ ΣΤΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ, ΤΟΝ ΑΝΕΜΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΤΗΣ ΛΕΠΤΗΣ ΚΑΙ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ. Τώρα θα κινηθούμε από τη συζήτηση για την υγρασία της ζωντανής καύσιμης ύλης στην υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης. Ο πρώτος και πιο σημαντικός παράγοντας είναι η ανταλλαγή υγρασίας της καύσιμης ύλης με την ατμόσφαιρα. Α. Ανταλλαγή Υγρασίας Μεταξύ Καύσιμης Ύλης και Ατμόσφαιρας. ΕΙΚΟΝΑ 6 Ανταλλαγή Υγρασίας στα Καύσιμα Τοπίου. Τα καύσιμα ανταλλάσσουν συνεχώς υγρασία με τον περιβάλλοντα αέρα. Κατά τη διάρκεια περιόδων με υψηλή υγρασία και κατακρημνίσματα, υπάρχει καθαρό κέρδος στην υγρασία της καύσιμης ύλης. Εντούτοις, όταν ο αέρας είναι ξηρός με χαμηλή υγρασία, τα καύσιμα ελευθερώνουν περισσότερη υγρασία στον αέρα από όσο προσλαμβάνουν. Αρκετοί παράγοντες επηρεάζουν το ρυθμό ανταλλαγής υγρασίας μεταξύ του αέρα και της καύσιμης ύλης. Αυτοί είναι: 1. Η διαφορά πίεσης των υδρατμών. 2. Παρουσία ή απουσία του αέρα. 3. Μέγεθος της καύσιμης ύλης. 4. Συμπακτότητα της καύσιμης ύλης. 5. Εγγύτητα της καύσιμης ύλης σε υγρό έδαφος. 206

207 Β. Ισοζύγιο Περιεχόμενης Υγρασίας. Εάν η περιεχόμενη υγρασία στην ατμόσφαιρα παρέμενε σταθερή για μία χρονική περίοδο, τα καύσιμα και ο αέρας θα επιτύγχαναν τελικά ίση τάση υδρατμών (vapor pressure). Αυτό το αποκαλούμε ισοζύγιο περιεχόμενης υγρασίας που προκύπτει όταν δεν υπάρχει καθαρό κέρδος ή απώλεια υγρασίας μεταξύ της καύσιμης ύλης και του περιβάλλοντα αέρα. Αυτό μπορεί να προκύψει σε μικρά, λεπτά καύσιμα αλλά δεν συμβαίνει ποτέ στα μεγαλύτερα καύσιμα καθώς ο χρόνος που απαιτείται για να επιτευχθεί το ισοζύγιο στα μεγαλύτερα καύσιμα είναι πολύ περισσότερος. Γ. Περιβαλλοντικοί Παράγοντες που Επηρεάζουν την Υγρασία της Καύσιμης Ύλης. ΕΙΚΟΝΑ 7 - Περιβαλλοντικοί Παράγοντες που Επηρεάζουν την Υγρασία της Καύσιμης Ύλης. Οι παράγοντες που απεικονίζονται στην Εικόνα 7 θα συζητηθούν σε αυτή την ενότητα. Να σημειωθεί ότι η υγρασία της καύσιμης ύλης επηρεάζεται άμεσα από 207

208 τη θερμοκρασία, τη σχετική υγρασία και τις κατακρημνίσεις. Επίσης, ο άνεμος μεταβάλλει την ανταλλαγή της υγρασίας μεταξύ των καυσίμων και του αέρα. Άλλοι παράγοντες τοποθεσίας του καιρού και της τοπογραφίας επηρεάζουν την ατμοσφαιρική θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. Κάθε ένας από αυτούς τους παράγοντες τοποθεσίας επηρεάζουν έμμεσα την υγρασία της καύσιμης ύλης και πρέπει να λαμβάνονται υπ όψιν στη δημιουργία προβλέψεων για την περιεχόμενη υγρασία των καυσίμων. 1. Επιδράσεις σκιάς εναντίον επιδράσεων με απουσία σκιάς στις θερμοκρασίες της καύσιμης ύλης. ΕΙΚΟΝΑ 8 - Επιδράσεις σκιάς εναντίον επιδράσεων με απουσία σκιάς στις θερμοκρασίες της καύσιμης ύλης. Κατά τη διάρκεια των ηλιόλουστων ωρών της ημέρας, οι θερμοκρασίες στην επιφάνεια της γης μπορούν να φτάσουν τους 70 οc. Η θερμοκρασία αυτή ελαττώνεται ταχύτατα μερικά μέτρα κάτω από την επιφάνεια όπου ο αέρας αναμειγνύεται. Ενάμισι μέτρο πάνω από την επιφάνεια, η θερμοκρασία του αέρα μπορεί να είναι 30 ο C όπως καταγράφεται από έναν μετεωρολογικό σταθμό. Η σχετική υγρασία είναι πολύ χαμηλότερη όπου οι θερμοκρασίες φτάνουν τους 70 ο C, για το λόγο αυτό, στο παράδειγμα αυτό, η υγρασία τη λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης στην επιφάνεια θα είναι σημαντικά χαμηλότερη 208

209 3% σε ανοιχτή (μη σκιασμένη) περιοχή, αντίθετα με το 8% στη σκιασμένη περιοχή. 2. Έκθεση. ΕΙΚΟΝΑ 9 Η Έκθεση Επηρεάζει την Υγρασία της Καύσιμης Ύλης. Το γράφημα αυτό απεικονίζει τις επιδράσεις της έκθεσης ανά ώρα της ημέρας. Ας ακολουθήσουμε τις καμπύλες μέσω του εικοσιτετραώρου που απεικονίζεται. Οι νότιες πλαγιές προφανώς προσλαμβάνουν περισσότερη θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας από τις βόρειες πλαγιές. Για το λόγο αυτό οι θερμοκρασίες είναι υψηλότερες, η σχετική υγρασία χαμηλότερη, και η υγρασία της καύσιμης ύλης είναι συνήθως χαμηλότερη στις νότιες πλαγιές. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, το επίπεδο έδαφος προσλαμβάνει σχεδόν την ίδια έντονη θέρμανση όπως οι νότιες πλαγιές. Όταν πέφτει το σκοτάδι, οι διαφορές της θερμοκρασίας στις διάφορες εκθέσεις ελαττώνεται και μέχρι νωρίς το πρωί, η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία και η υγρασία της λεπτής καύσιμης ύλης έχουν σταθεροποιηθεί κατά ένα μεγάλο μέρος. Θυμηθείτε ότι κατά τη νύχτα, οι θερμοκρασίες στις νότιες πλαγιές και στους πυθμένες των κοιλάδων μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές λόγω των επιφανειακών αναστροφών και των επιδράσεων των θερμικών ζωνών. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι ανατολικές εκθέσεις φτάνουν στην 209

210 κατώτερη περιεχόμενη υγρασία καύσιμης ύλης μέχρι νωρίς το μεσημέρι ενώ οι νοτιοδυτικές εκθέσεις έχουν τη χαμηλότερη περιεχόμενη υγρασία καύσιμης ύλης το μεσημέρι. Κανονικά, οι νότιες και νοτιοδυτικές εκθέσεις έχουν τη μέση και χαμηλότερη περιεχόμενη υγρασία καύσιμης ύλης από τις άλλες εκθέσεις. 3. Περίοδος του Έτους. ΕΙΚΟΝΑ 10 Πρόσληψη Ηλιακής Θερμότητας στο Μπόις, Αϊντάχο, ΗΠΑ. Η περίοδος του έτους επηρεάζει την ποσότητα της ηλιακής θερμότητας που προσλαμβάνεται επηρεάζοντας έτσι τη θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους αλλά και τη θερμοκρασία του αέρα. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια του Μαΐου, το Μπόις προσλαμβάνει περίπου 1,250 Btu 1 ανά κανονική ημέρα, ανά τετραγωνικό πόδι (ft 2 ) ή 0,093 m 2 σε οριζόντια επιφάνεια. Τον Ιούλιο προσλαμβάνει το υψηλότερο ποσό ηλιακής θερμότητας, σχεδόν 2,500 Btu. Μία κανονική ημέρα τον Ιούλιο προσλαμβάνει διπλή τη ποσότητα θερμότητας από μία κανονική ημέρα το Μάρτιο. Ας κοιτάξουμε τώρα το Σεπτέμβρη. Προσλαμβάνει περίπου 1,700 Btu σε μία κανονική ημέρα. Ίσως να έχετε προσέξει ότι παρόλο που οι ηλιακές ισημερίες προκύπτουν κατά τη διάρκεια του Μαΐου και του Σεπτεμβρίου, ο Σεπτέμβρης προσλαμβάνει σημαντικά περισσότερη ηλιακή θερμότητα 210

211 από ότι ο Μάιος. Γιατί συμβαίνει όμως αυτό; Ο λόγος είναι ότι υπάρχουν περισσότερες ημέρες με νεφοκάλυψη στο Μπόις τον Μάρτιο από ότι τον Σεπτέμβρη. Στην πραγματικότητα, όταν ο ήλιος λάμπει, η 21 η Μαρτίου θα πρέπει να λαμβάνει την ίδια ποσότητα ηλιακής θερμότητας με την 23 η Σεπτεμβρίου. Αυτό που θέλουμε να υποδείξουμε εδώ είναι ότι η περίοδος του έτους έχει σημαντική επίδραση στη θερμοκρασία και την περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης. Το γεωγραφικό πλάτος ή η απόσταση από τον Ισημερινό έχει επίσης κάποια επίδραση στην ποσότητα της ηλιακής θερμότητας που προσλαμβάνεται. Παρόλο που οι τιμές της θερμότητας θα ποικίλλουν λόγω εντοπιότητας, το σχήμα της καμπύλης για το Μπόις είναι κατά μεγάλο ποσοστό αντιπροσωπευτικό. Δ. Υψόμετρο. ΕΙΚΟΝΑ 11 Το Υψόμετρο Επηρεάζει την Υγρασία της Καύσιμης Ύλης (την Ημέρα). 211

212 Ο αποδεκτός κανονικός ρυθμός μείωσης της θερμοκρασίας είναι 0,65 ο C ανά 100 m αύξησης του υψομέτρου. Σημειώστε ότι καθώς η θερμοκρασία ελαττώνεται με το υψόμετρο, η σχετική υγρασία αυξάνεται. Έχουμε καθορίσει τα ποσοστά της υγρασίας της καύσιμης ύλης για τις δεδομένες θερμοκρασίες και τη σχετική υγρασία, όπως παρατίθεται στα δεξιά. Στο παράδειγμα αυτό, με την αύξηση του υψομέτρου στα 1500 m, η περιεχόμενη υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης έχει αυξηθεί από 4% σε 8%. Μαζί με το ρυθμό τήξης του χιονιού, (later curing dates), και τη μεγαλύτερη αναλογία πράσινης προς νεκρή καύσιμη ύλη σε μεγαλύτερα υψόμετρα, οι συνολικές διαφορές στην υγρασία της καύσιμης ύλης μπορεί να είναι πολύ σημαντικές για την ανάφλεξη της πυρκαγιάς και τους ρυθμούς εξάπλωσής της. Ε. Κλίση. ΕΙΚΟΝΑ 12 Το Ποσοστό της Κλίσης Επηρεάζει την Ηλιακή Θερμότητα. Η κλίση της πλαγιάς είναι ένας παράγοντας στην ηλιακή θερμότητα που προσλαμβάνεται σε διάφορες εκθέσεις και αυτό επηρεάζει την περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης στις διάφορες πλαγιές. Πρέπει να σημειωθεί ακόμα ότι επιφάνειες κάθετες στην προσπίπτουσα ακτινοβολία προσλαμβάνουν σημαντικά περισσότερη θερμότητα από τις πλαγιές που είναι σχεδόν παράλληλες σε αυτές τις ακτίνες θερμότητας. Η γωνία με την οποία προσπίπτει η ηλιακή 212

213 ακτινοβολία στις διάφορες επιφάνειες μεταβάλλεται μέσα στη μέρα και την περίοδο του έτους. Η κλίση στις βόρειες εκθέσεις είναι ιδιαιτέρως σημαντική καθώς μπορεί να υπάρξουν στιγμές κατά τη διάρκεια του έτους όπου τέτοιες πλαγιές δεν λαμβάνουν καθόλου απευθείας ηλιακή θερμότητα. ΣΤ. Άνεμος. Ο άνεμος αναγνωρίζεται ως ένας παράγοντας που επηρεάζει την υγρασία της καύσιμης ύλης από την άποψη ότι βοηθάει τα καύσιμα να φτάσουν την περιεχόμενη τους υγρασία σε ισοζύγιο με την ατμόσφαιρα με πιο γρήγορο ρυθμό. Ο αέρας επιταχύνει την ξήρανση ή τη διαδικασία εξάτμισης με τον ακόλουθο τρόπο. Κατά τη διάρκεια ήρεμων συνθηκών αέρα, ο αέρας δίπλα στα καύσιμα τείνει να κορεστεί με υδρατμούς, ελαττώνοντας το ρυθμό εξάτμισης της υγρασίας από το καύσιμο. Ο άνεμος μεταφέρει τον κορεσμένο αέρα αντικαθιστώντας τον συνεχώς με ξηρότερο αέρα, επιταχύνοντας έτσι τη διαδικασία της εξάτμισης. Μέτριοι ή ισχυροί άνεμοι όμως, μπορεί να επηρεάσουν τις επιφανειακές θερμοκρασίες των καυσίμων σε ανοιχτές εκτάσεις, επηρεάζοντας έτσι την επιφανειακή υγρασία της καύσιμης ύλης. Κατά τη διάρκεια της θέρμανσης την ημέρα, ο άνεμος μπορεί να αντικαταστήσει τα θερμά στρώματα αέρα που είναι άμεσα παρακείμενα στις επιφάνειες των καυσίμων, με ψυχρότερο αέρα. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει τη σχετική υγρασία στην περιοχή αυτή και ελαττώνει την επιφανειακή θερμοκρασία της καύσιμης ύλης. Ως εκ τούτου, η ξήρανση των καυσίμων μειώνεται. Τη νύχτα, η ταραχώδης ανάμειξη μπορεί να αποτρέψει τις επιφανειακές θερμοκρασίες αέρα από το να φτάσουν στο σημείο δρόσου, περιορίζοντας έτσι την αύξηση της επιφανειακής υγρασίας της καύσιμης ύλης. Οι άνεμοι Φοέν αναφέρονται συνήθως και ως ξηροί άνεμοι επειδή συνήθως συνοδεύονται από ταχεία ξήρανση των δασικών καυσίμων. Στην περίπτωση των Φοέν, είναι ένας θερμός και εξαιρετικά ξηρός αέρας που είναι υπεύθυνος για την αφυδάτωση. Ο σημαντικός ρόλος του ανέμου εδώ είναι να συνεχίσει αυτός ο θερμός, ξηρός αέρας να ρέει με ταχύ ρυθμό ώστε να μην γίνει υγρός με την επαφή του με την επιφάνεια την ημέρα ή τη νύχτα. Το αντίστροφο είναι φυσικά αληθές για υγρούς ανέμους που πνέουν πάνω από ξηρά καύσιμα. Φέρουν έναν συνεχή ανεφοδιασμό με υγρασία για να διατηρήσουν μία βαροβαθμίδα ευνοϊκή για την αύξηση της υγρασίας της καύσιμης ύλης. Σε όλες αυτές τις διαδικασίες ανταλλαγής υγρασίας, πρέπει να μην ξεχνάμε το γεγονός ότι ο άνεμος έχει αρκετά ποικίλες και περίπλοκες επιδράσεις στην υγρασία της καύσιμης ύλης. 213

214 IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΕΞΗΓΗΣΤΕ ΠΩΣ Η ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΚΑΙ Η ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΤΩΝ ΚΑΤΑΚΡΙΜΝΗΣΕΩΝ ΚΑΙ Η ΥΓΡΑΣΙΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΤΩΝ ΛΕΠΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΓΑΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ. Οι κατακρημνίσεις μπορεί να αυξήσουν την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης πιο γρήγορα από κάθε άλλο παράγοντα. Η ποσότητα και η διάρκεια των κατακρημνίσεων είναι και οι δύο παράγοντες όταν προβλέπουμε τις αυξήσεις στην υγρασία της καύσιμης ύλης για διάφορα μεγέθη καυσίμων. Α. Λεπτή, Νεκρή Καύσιμη Ύλη. Τα λεπτά, νεκρά καύσιμα αντιδρούν πολύ γρήγορα στις κατακρημνίσεις και φτάνουν στο σημείο κορεσμού τους γρήγορα. Β. Μεγάλη, Νεκρή Καύσιμη Ύλη. Τα μεγάλα, νεκρά καύσιμα αντιδρούν πιο αργά στις κατακρημνίσεις από τη στιγμή που η περισσότερη από τη βροχή θα απορρεύσει από το καύσιμο. Γ. Σύγκριση της Διάρκειας των Επιδράσεων των Κατακρημνίσεων. ΕΙΚΟΝΑ 13 Διάρκεια των Κατακρημνίσεων και της Υγρασίας των Καυσίμων. 214

215 Ο οριζόντιος άξονας αντιπροσωπεύει τις ώρες των συνεχών κατακρημνίσεων, ενώ ο κάθετος άξονας είναι η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης εκφρασμένη σε ποσοστό. Η διακεκομμένη γραμμή που απεικονίζει τη χρονοκαθυστέρηση μίας ώρας για λεπτά καύσιμα, ξεκινά στο 5%, αυξάνεται γρήγορα και φτάνει 30% περιεχόμενη υγρασία μέσα στη πρώτη ώρα. Η σπαστή, διαγώνια γραμμή απεικονίζει τη χρονοκαθυστέρηση 10 ωρών, ξεκινά στο 8% και αυξάνεται με πιο αργό ρυθμό αλλά φτάνει στο 30% μετά από 6 ώρες. Η συνεχής γραμμή που αντιπροσωπεύει τη χρονοκαθυστέρηση 100 ωρών για μεγάλα καύσιμα ξεκινά στο 12% και φτάνει μόνο στο 20% μετά από 16 ώρες συνεχών κατακρημνισμάτων. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για το διάγραμμα αυτό αντιπροσωπεύουν μέσες καταστάσεις της καύσιμης ύλης με όρθια και πεσμένα καύσιμα. Παρόλο που οι δυνατές βροχοπτώσεις διαπερνούν τα φυλλοστρώματα καλύτερα για να φτάσουν στα καύσιμα των υπο-ορόφων, ο ρυθμός απορρόφησης της υγρασίας στα καύσιμα είναι συνήθως σταθερός. Συνεπώς, οι πλεονάζουσες ποσότητες βροχής απορρέουν από τα καύσιμα. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι μία βροχή που υγραίνει θα διαπεράσει τα καύσιμα καλύτερα από μία υψηλή συγκέντρωση υγρασίας στον αέρα. Το ελεύθερο νερό στην επιφάνεια της καύσιμης ύλης, επιφέρει μεγαλύτερους ρυθμούς απορρόφησης από ότι η υψηλή υγρασία του αέρα. ΑΣΚΗΣΗ 1: Σχετική Υγρασία, Κατακρημνίσεις και Υγρασία Καύσιμης Ύλης. Η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης μεταβάλλεται με την υγρασία και τις κατακρημνίσεις. Κατατάξτε τους τρεις τύπους καυσίμων σε σχέση με την υψηλότερη περιεχόμενη υγρασία για τις ώρες που δίνονται παρακάτω. Σημειώστε 3 για την υψηλότερη, 2 για την αμέσως επόμενη και 1 για τη χαμηλότερη σε κάθε στήλη. Όλα τα καύσιμα είναι κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Κατάσταση: Μία δασώδης περιοχή έχει γνωρίσει πολύ ζεστό και ξηρό καιρό για αρκετές εβδομάδες. Τα ποσοστά για την υγρασίας της καύσιμης ύλης για το μεσημέρι της 1 ης Αυγούστου σε έναν παρακείμενο σταθμό παρατήρησης του κινδύνου πυρκαγιάς κατεγράφησαν ως εξής: καύσιμα χρονοκαθυστέρησης μίας ώρας 3%, 10 ωρών 5% και 100 ωρών 20%. Η σχετική υγρασία κυμαίνεται ανάμεσα σε 22% την ημέρα και 62% τη νύχτα. Το πρωινό της 2 ης Αυγούστου, η περιοχή δέχθηκε 5 χιλιοστά βροχής μέσα σε μια περίοδο 2 ωρών που ξεκίνησε στις 08:00. Στις 10:00 περίπου τα σύννεφα προσπέρασαν την περιοχή και το υπόλοιπο της ημέρας ήταν ζεστό και ξηρό. Μικρά κομμάτια ξυλείας (7 cm διάμετρος) 1 η Αυγούστου 2 Αυγούστου 2 Αυγούστου 2 Αυγούστου 15:00 06:30 10:00 17:00 20%

216 Νεκρά κλαδιά (1.3 cm διάμετρος) Στοίβα από χορτάρι απαλλαγμένο από επιβλαβή στοιχεία 5% % V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΟΡΙΣΑΤΕ ΤΗΝ ΙΔΕΑ ΤΗΣ ΧΡΟΝΟΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΓΡΑΣΙΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΞΙΑ ΤΗΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΕΣ ΚΑΙ ΤΟΥΣ ΑΞΙΩΜΑΤΙΚΟΥΣ. Α. Ορισμός. Υπάρχουν δύο ορισμοί για τη χρονοκαθυστέρηση. 1. Μία ένδειξη για το ρυθμό που το καύσιμο κερδίζει ή χάνει υγρασία λόγω αλλαγών στο περιβάλλον του. 2. Ο απαραίτητος χρόνος για ένα μόριο καύσιμης ύλης να κερδίσει ή να χάσει προσεγγιστικά τα 2/3 της διαφοράς μεταξύ της αρχικής του περιεχόμενης υγρασίας και του ισοζυγίου της περιεχόμενης υγρασίας του. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε όποιον από τους δύο ορισμούς θέλετε για την χρονοκαθυστέρηση. Η χρονοκαθυστέρηση προκύπτει συχνά στη φύση. Όταν η θερμοκρασία του σώματος λαμβάνεται από το στόμα, το θερμόμετρο πρέπει να αφεθεί κάτω από τη γλώσσα για περίπου 3 λεπτά έτσι ώστε το όργανο να προσαρμοστεί στο καινούριο περιβάλλον του. Η καύσιμη ύλη χρειάζεται επίσης μία χρονική περίοδο για να προσαρμοστεί. Το κέρδος ή το έλλειμμα υγρασίας δεν προκύπτει με σταθερό ρυθμό. Όταν αλλάζουν οι συνθήκες, η καύσιμη ύλη αντιδρά αρχικά γρήγορα. Η μεταβολή στην περιεχόμενη υγρασία γίνεται πιο αργή καθώς η υγρασία του καυσίμου πλησιάζει το ισοζύγιο της περιεχόμενης υγρασίας. Στη φύση, τα καύσιμα χρειάζονται 5 περιόδους χρονοκαθυστέρησης για να προκύψει το 95% της μεταβολής αλλά η περισσότερη μεταβολή πραγματοποιείται κατά την πρώτη περίοδο χρονοκαθυστέρησης. 216

217 Με μεγαλύτερο λόγο επιφανειακής περιοχής προς όγκο, η χρονοκαθυστέρηση των λεπτών καυσίμων είναι μικρή οπότε και φτάνουν στο ισοζύγιο περιεχόμενης υγρασίας γρήγορα. Τα μεγαλύτερα καύσιμα έχουν περισσότερη χρονοκαθυστέρηση. Συνήθως δεν φτάνουν το ισοζύγιο περιεχόμενης υγρασίας καθώς οι περιβαλλοντικές συνθήκες δεν παραμένουν σταθερές. Παρόλα αυτά, αξίζει να κατηγοριοποιηθούν τα καύσιμα βάσει της χρονοκαθυστέρησής τους. Β. Σχέση Μεταξύ Μεγέθους της Καύσιμης Ύλης και Χρονοκαθυστέρησης. 1. Η χρονοκαθυστέρηση σχετίζεται με το μέγεθος της καύσιμης ύλης. ΕΙΚΟΝΑ 14 - Σχέση Μεταξύ Μεγέθους της Καύσιμης Ύλης και Χρονοκαθυστέρησης. Στον οριζόντιο άξονα, έχουμε το μέγεθος του κλαδιού (branchwood) σε εκατοστά διαμέτρου. Ο κάθετος άξονας μας δίνει τη χρονοκαθυστέρηση 217

218 σε ημέρες. Καύσιμα διαμέτρου 3,5 εκατοστών έχουν χρονοκαθυστέρηση 48 ωρών ή δύο ημερών. Καύσιμα 5 εκατοστών σε διάμετρο έχουν χρονοκαθυστέρηση 4 ημερών κ.ο.κ. Αυτό σημαίνει ότι εάν ο αέρας μπορούσε να διατηρηθεί σε ένα ορισμένο σημείο ξηρότερος από την καύσιμη ύλη, θα έπαιρνε 4 ημέρες για τα κλαδιά 5 εκατοστών να χάσουν τα 2/3 της διαφοράς μεταξύ του αρχικού τους βάρους και του ισοζυγίου της περιεχόμενης υγρασίας τους. Ποιά είναι η κατάλληλη χρονοκαθυστέρηση για ένα κλαδί διαμέτρου 20 εκατοστών; Απάντηση: 47 ημέρες περίπου 2. Χρόνοι αντίδρασης δύο καυσίμων διαφορετικού μεγέθους. ΕΙΚΟΝΑ 15 Χρόνοι Αντίδρασης Καυσίμων στην Ύγρανση και Ξήρανση. Η ιδέα της χρονοκαθυστέρησης μπορεί να παρατηρηθεί συγκρίνοντας τους χρόνους αντίδρασης στην ύγρανση και ξήρανση για δύο καύσιμα διαφορετικού μεγέθους. Τα 218

219 καύσιμα είναι κλαδιά διαμέτρου 1,3 cm και ένα ξύλο διαμέτρου 30 cm. Κατά τη διάρκεια μιας τυπικής περιόδου πυρκαγιών με μία εβδομάδα ξηρού καιρού, η υγρασία των νεκρών καυσίμων διαμέτρου 1,3 cm θα είναι σημαντικά λιγότερη από την περιεχόμενη υγρασία του ξύλου διαμέτρου 30 cm. Γιατί; Αυτό συμβαίνει καθώς η περίοδος χρονοκαθυστέρησης είναι πολύ μικρότερη για τα κλαδιά διαμέτρου 1,3 cm. Σε μία μέρα με κατακρημνίσεις, η περιεχόμενη υγρασία και των δύο καυσίμων θα αυξηθεί αλλά προσέξτε τους ρυθμούς με τους οποίους απορροφούν την υγρασία. Το ξύλο διαμέτρου 30 cm αυξάνει την υγρασία του ακόμα και μετά την παύση της βροχής, ίσως λόγω του ελεύθερου νερού και του υγρού εδάφους που προκύπτουν από τη βροχόπτωση. Τα κλαδιά διαμέτρου 1,3 cm αυξάνουν την υγρασία τους γρήγορα αλλά και την χάνουν γρήγορα όταν οι θερμοκρασίες και η σχετική υγρασία επιστρέφουν στα φυσιολογικά επίπεδα. Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, η καύσιμη ύλη τοπίου βρίσκεται σε πολλά σχήματα και μεγέθη και δεν θα δούμε ποτέ ένα σύμπλεγμα με ομοιογενή καύσιμα. Το πλησιέστερο σε ομοιογενές καύσιμο είναι μία καθαρή στοίβα με χορτάρι. Η μεγάλη ποικιλία των συστατικών των καυσίμων και οι μεταβολές του καιρού το κάνουν σχεδόν απίθανο για ένα ολόκληρο σύμπλεγμα να βρίσκεται σε ισοζύγιο περιεχόμενης υγρασίας την ίδια στιγμή. Γ. Κατηγορίες Χρονοκαθυστέρησης για Νεκρή Καύσιμη Ύλη. Για το σκοπό της πρόβλεψης της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς, είναι αποδεκτό να χρησιμοποιούμε προβλέψεις για την περιεχόμενη υγρασία των μεγεθών της καύσιμης ύλης που συνεισφέρουν περισσότερο στην εξάπλωση της πυρκαγιάς. Θυμηθείτε από το κεφάλαιο 7, η νεκρή καύσιμη ύλη κατηγοριοποιείται σε τέσσερις κατηγορίες μεγέθους βασισμένες στη χρονοκαθυστέρηση: 1. Χρονοκαθυστέρηση 1 ώρας: καύσιμα διαμέτρου από 0 cm έως 0,64 cm. 2. Χρονοκαθυστέρηση 10 ωρών: καύσιμα διαμέτρου από 0,64 έως 2,54 cm. 3. Χρονοκαθυστέρηση 100 ωρών: καύσιμα διαμέτρου από 2,54 έως 7,6 cm. 4. Χρονοκαθυστέρηση 1000 ωρών: καύσιμα διαμέτρου από 7,6 έως 20,3 cm. Τα καύσιμα 1000 ωρών χρησιμοποιούνται από το Εθνικό Σύστημα Κατάταξης του Κινδύνου Πυρκαγιάς ως δείκτες ξηρασίας, αλλά όχι για να πραγματοποιούνται προβλέψεις για τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς. 219

220 Για να δείτε ένα παράδειγμα για το πώς γίνεται η κατηγοριοποίηση, ας κοιτάξουμε την κατηγορία των 100 ωρών. Περιλαμβάνει καύσιμα από 2,5 έως 7,6 εκατοστά σε διάμετρο. Το καύσιμο που βρίσκεται στη μέση αυτής της κατηγορίας έχει διάμετρο περίπου 5 εκατοστά. Θυμηθείτε ότι στη συζήτηση για τη χρονοκαθυστέρηση που σχετίζεται με το μέγεθος της καύσιμης ύλης, η χρονοκαθυστέρηση για καύσιμα διαμέτρου 5 cm είναι 4 ημέρες. Τέσσερις ημέρες είναι περίπου 100 ώρες. Δ. Υγρασία Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης. ΕΙΚΟΝΑ 16 Ημερήσια Σχέση της Σχετικής Υγρασίας με την Υγρασία της Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης. Παρόλο που είναι χρήσιμο να έχουμε πρόσφατες εκτιμήσεις για την υγρασία της καύσιμης ύλης σε κάθε μία από τις τέσσερις κατηγορίες, μας απασχολεί περισσότερο η ομάδα της μίας ώρας που περιλαμβάνει όλα τα λεπτά ή μικρά καύσιμα με διάμετρο έως 0,6 cm. Η ομάδα αυτή καθορίζει όσο καμιά άλλη εάν η πυρκαγιά θα ξεκινήσει και θα συνεχίσει να εξαπλώνεται. Είναι επίσης η ομάδα που αλλάζει συνεχώς με τις μεταβολές της σχετικής υγρασίας. Οι αλλαγές αυτές 220

221 οπότε και η συμπεριφορά της πυρκαγιάς, είναι δυνατόν να προβλεφθούν για διαφορετικές περιόδους της ημέρας και της νύχτας. Χωρίς μεγάλες μεταβολές στις αέριες μάζες, η σχετική υγρασία τυπικά αυξάνεται κατά τη διάρκεια της νύχτας με μείωση της θερμοκρασίας μέχρι να φτάσει την υψηλότερη τιμή της όταν ανατέλλει ο ήλιος. Μετά, η σχετική υγρασία συνήθως ξεκινά να πέφτει με παράλληλη αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι να επιτευχθεί η χαμηλότερη τιμή κατά τη διάρκεια του μεσημεριού. Η καμπύλη της υγρασίας της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης ακολουθεί αυτή της σχετικής υγρασίας με μια μικρή χρονοκαθυστέρηση μίας ώρας περίπου. Τα επιφανειακά υπολείμματα καθώς και άλλα λεπτά, νεκρά καύσιμα που κείτονται απευθείας στο έδαφος μπορούν να παρουσιάσουν έναν πιο αργό ρυθμό ανταλλαγής υγρασίας λόγω της μειωμένης κυκλοφορίας του αέρα στα συμπαγή καύσιμα και την ανταλλαγή υγρασίας της καύσιμης ύλης με το έδαφος. Στο τελευταίο μέρος της ενότητας αυτής θα μπορείτε να εκτιμήσετε την περιεχόμενη υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης για διαφορετικές ώρες της ημέρας ή της νύχτας, δεδομένων των ατμοσφαιρικών συνθηκών και άλλων παραγόντων της τοποθεσίας. VI. ΣΤΟΧΟΣ #5: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΠΩΣ ΚΑΘΟΡΙΖΕΤΑΙ Η ΥΓΡΑΣΙΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΓΙΑ ΝΕΚΡΑ ΚΑΥΣΙΜΑ, ΣΕ ΚΑΘΕ ΜΙΑ ΑΠΟ ΤΙΣ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΧΡΟΝΟΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ. Έχουμε καλύψει τα συμπλέγματα φυσικών καυσίμων και τα εύρη των υγρασιών τους, περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την υγρασία της καύσιμης ύλης, καθώς και την ιδέα της χρονοκαθυστέρησης των καυσίμων. Είμαστε πλέον έτοιμοι να συζητήσουμε τις μεθόδους καθορισμού της υγρασίας της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης και να σας οδηγήσουμε στα βήματα ώστε να μπορείτε να κάνετε τους δικούς σας υπολογισμούς. Α. Μέθοδοι για τον Καθορισμό της Περιεχόμενης Υγρασίας των Καυσίμων. Εδώ παρατίθενται μερικοί τρόποι με τους οποίους μπορεί να καθοριστεί η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης για κάθε μία από τις τέσσερις κατηγορίες χρονοκαθυστέρησης. 1. Καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 1 ώρας: πίνακες υγρασίας καύσιμης ύλης. Μπορεί να αποκτηθεί μία γενική πρόβλεψη διαιρώντας τη σχετική υγρασία δια του 5. Τιμές του Εθνικού Συστήματος Κατάταξης του Κινδύνου Πυρκαγιάς (ΕΣΚΚΠ). Ξήρανση σε φούρνο και ζύγισμα. (drying oven and scales) 221

222 2. Καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 10 ωρών: (fuel moisture sticks), βαθμονομημένα μέτρα υγρασίας (calibrated moisture meters), τιμές του (ΕΣΚΚΠ), Ξήρανση σε φούρνο και ζύγισμα. 3. Καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 100 ωρών: βαθμονομημένα μέτρα υγρασίας, τιμές του (ΕΣΚΚΠ), Ξήρανση σε φούρνο και ζύγισμα. 4. Καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 1000 ωρών: βαθμονομημένα μέτρα υγρασίας, τιμές του (ΕΣΚΚΠ), Ξήρανση σε φούρνο και ζύγισμα. Β. Σκοπός Καθορισμού της Περιεχόμενης Υγρασίας της Καύσιμης Ύλης. Ο καθορισμός των ποσοστών της περιεχόμενης υγρασίας για τα καύσιμα χρονοκαθυστέρησης των 100 και 1000 ωρών, δίνει στους αξιωματικούς μία ένδειξη για τις συνθήκες ξηρασίας και τη γενικότερη δριμύτητα της περιόδου των πυρκαγιών. Τα καύσιμα των 10 ωρών είναι πολύ πιο σημαντικά στη δημιουργία προβλέψεων της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς από ότι τα καύσιμα των 100 ωρών, αλλά όχι τόσο σημαντικά όσο τα καύσιμα της 1 ώρας. Η καύσιμη ύλη μίας ώρας είναι ο πρωταρχικός φορέας της πυρκαγιάς. Για το λόγο αυτό, σε αυτό το στάδιο θα δουλέψουμε κυρίως με τα καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 1 ώρας. VII. ΣΤΟΧΟΣ #6: ΟΡΙΣΑΤΕ ΤΗΝ ΥΓΡΑΣΙΑ ΚΑΤΑΣΒΕΣΗΣ (EXTINCTION), ΠΩΣ ΠΟΙΚΙΛΛΕΙ ΣΤΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΠΩΣ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ ΤΗΝ ΑΝΑΦΛΕΞΗ ΚΑΙ ΕΞΑΠΛΩΣΗ ΤΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΤΟΠΙΟΥ. Η πυρκαγιά εξαπλώνεται ως αποτέλεσμα της προθέρμανσης των καυσίμων που βρίσκονται μπροστά από την πυρκαγιά έως το σημείο ανάφλεξής τους. Απαιτείται θερμότητα για να τραβήξει την υγρασία από τα καύσιμα πριν αυτά μπορούν να υποστηρίξουν την καύση. Έως κάποιο σημείο, η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης μπορεί να επιβραδύνει την καύση και την προθέρμανση των νέων καυσίμων, έτσι, δεν επιτυγχάνεται η θερμοκρασία ανάφλεξης στα νέα καύσιμα. Α. Ορισμός. Ποιο είναι αυτό το σημείο στο οποίο η υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης αποθαρρύνει την καύση και την εξάπλωση της πυρκαγιάς; Το σημείο αυτό το αποκαλούμε υγρασία κατάσβεσης και ορίζεται ως η περιεχόμενη υγρασία της καύσιμης ύλης στην οποία η πυρκαγιά δεν θα εξαπλωθεί ή θα εξαπλωθεί μόνο σποραδικά και με απρόβλεπτο τρόπο. 222

223 Ποιο είναι όμως το ποσοστό στο οποίο φτάνουμε στην υγρασία κατάσβεσης; Εδώ, μπορούμε να δώσουμε μόνο κάποιες κατευθυντήριες γραμμές και παράγοντες για να τους λάβετε υπόψη σας. Η υγρασία κατάσβεσης ποικίλλει ανάλογα με την κατάσταση της καύσιμης ύλης. Εξαρτάται από διάφορα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης όπως το φορτίο, το μέγεθος, η διάταξη και η χημική σύσταση. Η υγρασία κατάσβεσης είναι μικρότερη (περίπου 12%) για ελαφρώς πορώδη χορτάρια όπως ο βρομάς και τείνει να είναι μεγαλύτερη (30% περίπου) για πιο συμπαγή καύσιμα όπως τα υπολείμματα από βελόνες. Σημαίνει όμως αυτό ότι μία κινούμενη πυρκαγιά θα σταματήσει να εξαπλώνεται όταν επιτευχθεί η υγρασία κατάσβεσης; Όχι απαραίτητα. Μία πυρκαγιά που ήδη εξαπλώνεται σε ένα μεγάλο μέτωπο και παράγει σημαντικές εντάσεις, μπορεί να μην αντιδράσει όταν επιτευχθεί η υγρασία κατάσβεσης όπως θα έκανε μία πυρκαγιά σε αρχικό στάδιο. Έτσι, η πλήρης καύση μπορεί να μην εξαπλωθεί ενώ η κυρίως πυρκαγιά συνεχίζει να κινείται. Β. Υγρασία Κατάσβεσης για τις Ομάδες Καύσιμης Ύλης Συμπεριφορας της Πυρκαγιάς. Τα εύρη της υγρασίας της καύσιμης ύλης είναι: 1. Χορτάρι: %. 2. Θάμνοι: %. 3. Υπολείμματα ξυλείας: %. 4. Μεγάλα κομμάτια ξυλείας: %. Καύσιμα όπως θάμνοι με υψηλό χημικό περιεχόμενο, μπορεί να καούν σε υψηλότερες υγρασίες καύσιμης ύλης. VIII. ΣΤΟΧΟΣ #7: ΚΑΘΟΡΙΣΤΕ ΤΗΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΓΙΑ ΝΕΚΡΑ ΚΑΥΣΙΜΑ 1 ΩΡΑΣ ΧΡΟΝΟΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΠΙΝΑΚΕΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΗΜΕΡΙΣΙΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ. Α. Πίνακες Υγρασίας Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης. 223

224 Τώρα θα εξοικειωθείτε με τους πίνακες που μπορούν να σας δώσουν αποδεκτές εκτιμήσεις χρονοκαθυστέρησης 1 ώρας για την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης, κάτω από μία ποικιλία συνθηκών. Τώρα θέλουμε να συζητήσουμε σύντομα πως πρέπει να χρησιμοποιούνται οι πίνακες αυτοί. Καταρχάς θα καθορίσετε μία υγρασία αναφοράς της καύσιμης ύλης (ΥΑΚ) με την εισαγωγή σε έναν πίνακα της θερμοκρασίας ξηρού θερμομέτρου (dry bulb temperature) και της σχετικής υγρασίας. Αυτό μπορεί να γίνει από έναν μετεωρολογικό σταθμό που έχει υψομετρική διαφορά ± 600 m από την τοποθεσία της πυρκαγιάς (προβολή τη τοποθεσίας στο σημείο). Ακολούθως, θα καθορίσετε μία τιμή διόρθωσης για την υγρασία της καύσιμης ύλης (ΔΥΚ) από τους πίνακες, λαμβάνοντας υπόψη το μήνα, τη σκίαση από νέφη ή φυλλόστρωμα, την ώρα της ημέρας, την υψομετρική διαφορά της τοποθεσίας, την έκθεση και το ποσοστό της κλίσης. Η τιμή διόρθωσης προστίθεται ύστερα στην υγρασία αναφοράς της καύσιμης ύλης, για να λάβουμε την προσαρμοσμένη υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης (ΥΛΝΚ). (Βλ. Εικόνα 17.) ΕΙΚΟΝΑ 17 Καθορισμός της Περιεχόμενης Υγρασίας της Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης για Νεκρά Καύσιμα Χρονοκαθυστερησης 1 Ώρας. Οι πίνακες 1 έως 4 χρησιμοποιούνται για να καθοριστεί η υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης. Μπορούν ακόμα να βρεθούν στο Fireline Handbook, Appendix B Fire Behavior. 1. Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης (Πίνακας 1). 224

225 Ας κοιτάξουμε την Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης (Πίνακας 1). Ο πίνακας αυτός είναι για την ΥΑΚ κατά τη διάρκεια των ωρών της ημέρας. Πρέπει να εισαγάγετε και τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου και τη σχετική υγρασία από την τοποθεσία σας.. Προσέξτε τις διαβαθμίσεις τις θερμοκρασίας στα αριστερά και αυτές της υγρασίας κατά μήκος του πάνω μέρους του πίνακα. Πρέπει να διαλέξετε τα κατάλληλα εύρη, μέσα στα οποία περιλαμβάνονται οι τιμές σας. Με το κατάλληλο εύρος θερμοκρασίας, κινηθείτε οριζοντίως έως ότου συναντήσετε τη στήλη για το κατάλληλο εύρος υγρασίας στην κορυφή. Στη διασταύρωση αυτή έχετε την περιεχόμενη ΥΑΚ σε ποσοστό. Η τιμή αυτή εισάγεται στην έκτη γραμμή του Φύλλου Υγρασίας Νεκρής Καύσιμης Ύλης (βλ. Εικόνα 19). 2. Διορθώσεις Περιεχόμενης Υγρασίας Νεκρής Καύσιμης Ύλης για την Ημέρα (Πίνακας 2). Τώρα κοιτάξτε τις Διορθώσεις Περιεχόμενης Υγρασίας Νεκρής Καύσιμης Ύλης για την Ημέρα (Πίνακας 2). Σας δίνει τις τιμές διόρθωσης για τους μήνες Μάιο, Ιούνιο και Ιούλιο. Προσέξτε ότι υπάρχουν δύο τομείς στον πίνακα. Ο πάνω τομέας είναι για μη σκιασμένη επιφανειακή καύσιμη ύλη, ενώ ο κάτω τομέας είναι για σκιασμένη επιφανειακή καύσιμη ύλη. Η διαδικασία θα σας δώσει να καταλάβετε πότε να χρησιμοποιείται κάθε τομέα. Κατά μήκος της κορυφής υπάρχουν χρονικές περίοδοι των δύο ωρών η κάθε μία. Μετά την κατάλληλη επιλογή των γραμμών στα αριστερά και των στηλών από την κορυφή, θα βρείτε μία τιμή ΔΥΚ στο σημείο της διασταύρωσης. Η τιμή αυτή εισάγεται στη γραμμή 13 του Φύλλου Υγρασίας Νεκρής Καύσιμης Ύλης (βλ. Εικόνα 19). Η θερμοκρασία και η υγρασία προβλέπονται για ένα συγκεκριμένο μέρος. Εάν η περιοχή ενδιαφέροντος σε μια πλαγιά έχει υψομετρική διαφορά είτε στα ανάντη είτε στα κατάντη 300 μέτρων από το σημείο πρόβλεψης, χρησιμοποιήστε μόνο τις διορθώσεις τοποθεσίας (Τ) στην αναφερόμενη υγρασία καύσιμης ύλης. Όταν η περιοχή ενδιαφέροντος είναι περισσότερο από 300 μέτρα πάνω από την τοποθεσία πρόβλεψης, χρησιμοποιήστε τις διορθώσεις για τα ανάντη (Α). Εάν είναι περισσότερο από 300 μέτρα κάτω από την τοποθεσία πρόβλεψης, χρησιμοποιήστε τις διορθώσεις για τα κατάντη (Κ). Εάν σας ενδιαφέρει μία περιοχή με υψομετρική διαφορά πάνω από 600 μέτρα, αναζητήστε μία νέα πρόβλεψη για εκείνο το μέρος. (Βλ. Εικόνα 18.) 225

226 Χρονικές διορθώσεις δεν μπορούν να γίνουν. Η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία πρέπει να λαμβάνονται στον απαιτούμενο χρόνο. ΕΙΚΟΝΑ 18 Επιλογή Θερμοκρασίας και Υγρασίας. ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης, Ημέρα (08: ) (Εισαγωγή στη Γραμμή 6) ΑΝΑΤΡΕΞΤΕ ΣΤΟΥΣ ΠΙΝΑΚΕΣ 2,3 Η 4 ΓΙΑ ΔΙΟΡΘΩΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ. 226

227 ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Διορθώσεις Περιεχόμενης Υγρασίας Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης, Ημέρα (08: ) Μάιος, Ιούνιος, Ιούλιος (Εισαγωγή στη Γραμμή 13) Σημείωση: Όταν χρησιμοποιείτε τους Πίνακες 2,3 και 4: Κ = μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη). Τ = μέτρα πάνω ή κάτω από την τοποθεσία (τοποθεσία). Α = μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη). 227

228 ΠΙΝΑΚΑΣ 3 Διορθώσεις Περιεχόμενης Υγρασίας Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης, Ημέρα (08: ) Μάρτιος, Απρίλιος, Αύγουστος, Σεπτέμβριος, Οκτώβριος Εισαγωγή στη Γραμμή 13 Σημείωση: Όταν χρησιμοποιείτε τους Πίνακες 2,3 και 4: Κ = μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη). Τ = μέτρα πάνω ή κάτω από την τοποθεσία (τοποθεσία). Α = μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη). 228

229 ΠΙΝΑΚΑΣ 4 Διορθώσεις Περιεχόμενης Υγρασίας Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης, Ημέρα (08: ) Νοέμβριος, Δεκέμβριος, Ιανουάριος Εισαγωγή στη Γραμμή 13 Σημείωση: Όταν χρησιμοποιείτε τους Πίνακες 2,3 και 4: Κ = μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη). Τ = μέτρα πάνω ή κάτω από την τοποθεσία (τοποθεσία). Α = μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη). 229

230 ΑΣΚΗΣΗ 2: Υπολογίζοντας την Υγρασία της Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης (1 ώρας). Χρησιμοποιείστε τους πίνακες υπολογισμού της υγρασίας της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης και το φύλλο εργασίας για να συμπληρώσετε τα παρακάτω στοιχεία: 1. Ποια είναι η υγρασία αναφοράς της καύσιμης ύλης (ΥΑΚ) για τις ακόλουθες περιπτώσεις κατά τη διάρκεια της ημέρας; α. Θερμοκρασία 29 ο C, σχετική υγρασία 22% ΥΑΚ: β. Θερμοκρασία 15,6 ο C, σχετική υγρασία 62% ΥΑΚ: 2. Ποιες είναι οι τιμές διόρθωσης της υγρασίας της καύσιμης ύλης (ΔΥΚ) για τις ακόλουθες περιπτώσεις; α. 20 Αυγούστου, στις 12:00, τοποθεσία στο μέσο της πλαγιάς, ανατολική έκθεση και νεφοσκεπής ουρανός (σκιασμένα καύσιμα). ΔΥΚ β. 10 Μαΐου, στις 14:00, νότια έκθεση, 20% κλίση, λιακάδα με μη σκιασμένα καύσιμα. ΔΥΚ 3. Ποια είναι η περιεχόμενη υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης (1 ώρας) (ΥΛΝΚ) στις ακόλουθες τοποθεσίες πυρκαγιάς; Καταγράψτε τη λύση σας στο φύλλο εργασίας για την περιεχόμενη υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης (Εικόνα 19). Διαβάστε τις επόμενες δύο περιπτώσεις προσεκτικά! α. Είναι 19 Νοεμβρίου, ώρα 15:00. Τα καύσιμα εκτίθενται στον ήλιο σε μία δυτική έκθεση. Οι μετρήσεις από ένα φορητό μετεωρολογικό εξοπλισμό που ελήφθησαν 460 μέτρα κάτω από την πυρκαγιά, δίνουν τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου στους 33,3 ο C και τη σχετική υγρασία στο 16%. Η κλίση είναι 40%. ΥΑΚ + ΔΥΚ = ΥΛΝΚ β. Είναι 12 Οκτωβρίου, ώρα 17:00. Η καύσιμη ύλη είναι σκιασμένη σε μία βόρεια έκθεση αλλά κάτω από καθαρό ουρανό. Οι μετρήσεις από ένα φορητό μετεωρολογικό εξοπλισμό που ελήφθησαν 427 μέτρα πάνω από την πυρκαγιά, δίνουν τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου στους 24 ο C και τη σχετική υγρασία στο 28%. Η κλίση είναι 20%. ΥΑΚ + ΔΥΚ = ΥΛΝΚ 230

231 ΕΙΚΟΝΑ 19 Φύλλο Εργασίας της Υγρασίας της Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 0 Σημείο Προβολής 1 Υπολογισμός Ημέρας 2 Θερμοκρασία Ξηρού Θερμομέτρου, o C 3 Θερμοκρασία Υγρού Θερμομέτρου, o C 4 Σημείο Δρόσου, o C 5 Σχετική Υγρασία % 6 Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης (ΥΑΚ), % (Από τον Πίνακα 1) 7 Μήνας 8 Μη Σκιασμένη (ΜΣ) ή Σκιασμένη (Σ) (Κυκλώστε) ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ 9 Ώρα 10 Μεταβολή Υψομέτρου (Κυκλώστε) Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ = 600 με 1200 μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη) Τ = ±600 μέτρα από την τοποθεσία Α = 600 με 1200 μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη) 11 Έκθεση (Β, Α, Ν, Δ) 12 Κλίση % 13 Διορθωμένη Υγρασία Καύσιμης Ύλης (ΔΥΚ), % (Από τον Πίνακα 2,3 ή 4) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 1 Υγρασία Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης 231

232 (ΥΛΝΚ), % (Γραμμή 6 + Γραμμή 13) Β. Η εικόνα 20 είναι ένα φύλλο εργασίας για την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης, με τον καθορισμό της υγρασίας για μια τοποθεσία όπου λήφθηκε η παρατήρηση του καιρού (Τ), όπου η παρατήρηση του καιρού λήφθηκε 457 μέτρα στα κατάντη (Κ), και όπου η παρατήρηση του καιρού λήφθηκε 457 μέτρα στα ανάντη (Α) της τοποθεσίας. Παρατηρήστε τη διαφορά στην υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης. Μοιάζει να είναι σωστή; Πίσω στην Ενότητα 3 Σχέση Θερμοκρασίας/Υγρασίας, αναφέραμε ότι ο θερμός αέρας μπορεί να συγκρατήσει περισσότερο νερό από τον ψυχρό αέρα. Αναφέρθηκε επίσης ότι η σχετική υγρασία μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και το αντίστροφο. Σωστά; Οι συσχετισμοί αυτοί μας βοηθούν να εξηγήσουμε γιατί η υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης είναι χαμηλότερη 457 μέτρα στα κατάντη της τοποθεσίας παρατήρησης. Η θερμοκρασία του αέρα είναι συνήθως υψηλότερη και η σχετική υγρασία χαμηλότερη, γεγονός που οδηγεί σε ξηρές συνθήκες για τα καύσιμα. Στην περίπτωση των 457 μέτρων προς τα ανάντη, ισχύει το αντίστροφο. Ο ψυχρότερος αέρας συγκρατεί λιγότερο νερό προκαλώντας την αύξηση της σχετικής υγρασίας όπως επίσης και την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης. 232

233 ΕΙΚΟΝΑ 20 Φύλλο Εργασίας της Υγρασίας της Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 0 Σημείο Προβολής Κ Τ Α 1 Υπολογισμός Ημέρας 2 Θερμοκρασία Ξηρού Θερμομέτρου, o C 26,7 26,7 26,7 3 Θερμοκρασία Υγρού Θερμομέτρου, o C 4 Σημείο Δρόσου, o C 5 Σχετική Υγρασία % Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης (ΥΑΚ), % (Από τον Πίνακα 1) Μήνας Αύγ. Αύγ. Αύγ. 8 Μη Σκιασμένη (ΜΣ) ή Σκιασμένη (Σ) (Κυκλώστε) ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ 9 Ώρα 16:00 16:00 16:00 10 Μεταβολή Υψομέτρου (Κυκλώστε) Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ = 600 με 1200 μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη) Τ = ±600 μέτρα από την τοποθεσία Α = 600 με 1200 μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη) 11 Έκθεση (Β, Α, Ν, Δ) Β Β Β 12 Κλίση % Διορθωμένη Υγρασία Καύσιμης Ύλης (ΔΥΚ), % (Από τον Πίνακα 2,3 ή 4) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 1 Υγρασία Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης

234 (ΥΛΝΚ), % (Γραμμή 6 + Γραμμή 13) Γ. Ερμηνεία της Συμπεριφοράς της Πυρκαγιάς. Τώρα που γνωρίζετε τι σημαίνει η σχετική υγρασία και η υγρασία της καύσιμης ύλης και πώς να υπολογίζετε την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης, τι θα κάνετε με αυτά; Ο Πίνακας Δριμύτητας της Πυρκαγιάς (Βλ. Εικόνα 21) περιγράφει μερικά γενικά προβλήματα συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που μπορεί να προκύψουν σε διάφορα επίπεδα σχετικής υγρασίας και υγρασίας της καύσιμης ύλης για καύσιμα 1 και 10 ωρών. Θυμηθείτε ότι αυτά είναι εύρη και οι περιγραφές της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς είναι γενικές. Παρόλα αυτά, μία γρήγορη επισκόπηση της γραμμής πυρός μπορεί να σας τεκμηριώσει τους πιθανούς κινδύνους ή τις αλλαγές στο περιβάλλον της πυρκαγιάς τοπίου. ΕΙΚΟΝΑ 21 Πίνακας Δριμύτητας της Πυρκαγιάς που Σχετίζεται με τη Σχετική Υγρασία και την Υγρασία της Καύσιμης Ύλης. 234

235 ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ S-290 ΤΕΣΤ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 8 Όνομα: Ημερ/νία: 1. Η χρονοκαθυστέρηση της υγρασίας της καύσιμης ύλης μπορεί να περιγραφεί καλύτερα ως: Α. Ο ρυθμός με τον οποίον η νεκρή καύσιμη ύλη κερδίζει υγρασία. Β. Ο ρυθμός με τον οποίον η νεκρή καύσιμη ύλη χάνει υγρασία. Γ. Ο ρυθμός με τον οποίον η νεκρή καύσιμη ύλη κερδίζει ή χάνει υγρασία. Δ. Ο ρυθμός που η ζωντανή καύσιμη ύλη κερδίζει ή χάνει υγρασία. 2. Η χρονοκαθυστέρηση υγρασίας καύσιμης ύλης 1 ώρας χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς για να καθοριστεί: Α. Εάν η λεπτή, νεκρή καύσιμη ύλη είναι διαθέσιμη για ανάφλεξη και εξάπλωση της πυρκαγιάς. Β. Εάν μεγάλα καύσιμα είναι διαθέσιμα για ανάφλεξη και εξάπλωση της πυρκαγιάς. Γ. Η υγρασία της ζωντανής καύσιμης ύλης. Δ. Η φυτική ανάπτυξη της ζωντανής καύσιμης ύλης. 3. Τα πέντε στάδια της φυτικής ανάπτυξης για την υγρασία της ζωντανής καύσιμης ύλης είναι: Α. 500%, 400%, 300%, 200%, λιγότερο από 100%. Β. 200%, 150%, 100%, 50%, λιγότερο από 25%. 235

236 Γ. 300%, 200%, 100%, 50%, λιγότερο από 30%. Δ. 400%, 200%, 100%, 75%, λιγότερο από 50%. 4. Η ακόλουθη πρόταση περιγράφει καλύτερα τις κατηγορίες χρονοκαθυστέρησης των καυσίμων. Α. Όλες οι κατηγορίες αντιδρούν στις μεταβολές της σχετικής υγρασίας με τον ίδιο ρυθμό. Β. Τα καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 1 ώρας δεν αντιδρούν στις αλλαγές της σχετικής υγρασίας. Γ. Τα καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 1 ώρας αντιδρούν στις αλλαγές της σχετικής υγρασίας πολύ πιο γρήγορα από αυτά των 100 ωρών. Δ. Τα καύσιμα χρονοκαθυστέρησης 10 ωρών δεν είναι καλοί δείκτες του πώς επηρεάζουν οι κατακρημνίσεις την υγρασία της καύσιμης ύλης. 5. Οι άνεμοι Φοέν προκαλούν πάντα την αύξηση της περιεχόμενης υγρασίας στα καύσιμα. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 6. Το νεκρό χορτάρι αντιδρά ως καύσιμο χρονοκαθυστέρησης 1 ώρας. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 7. Η υγρασία της καύσιμης ύλης στην οποία η πυρκαγιά δεν θα εξαπλωθεί είναι η: Α. Υγρασία Διόρθωσης. Β. Υγρασία Ύφεσης. 236

237 Γ. Αρνητική Περιεχόμενη Υγρασία. Δ. Υγρασία Κατάσβεσης. 8. Δεδομένα που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό της περιεχόμενης υγρασίας της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης είναι: Α. Ώρα της ημέρας, ημέρα της εβδομάδας, μήνας του έτους, θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου, σχετική υγρασία, τοποθεσία. Β. Ώρα της ημέρας, μήνας του έτους, θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου, σχετική υγρασία, έκθεση, ποσοστό κλίσης, σκίαση επιφανειακών καυσίμων. Γ. Τύπος ξυλείας, έκθεση, κατεύθυνση του ανέμου, τοποθεσία, μήνας, ώρα. Δ. Σημείο δρόσου, έκθεση, ώρα, μήνας, τοποθεσία. Για τις ερωτήσεις 9 10, χρησιμοποιήστε τους πίνακες που δίνονται στο εγχειρίδιο για να καθορίσετε την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης για τις ακόλουθες ερωτήσεις. 9. Είναι 10 Σεπτεμβρίου, ώρα 10:00. Τα καύσιμα δεν είναι σκιασμένα και βρίσκονται σε ανατολική έκθεση, με 20% κλίση. Οι καιρικές παρατηρήσεις που λήφθηκαν στην περιοχή είναι: Θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου 25,6 ο C, σχετική υγρασία 25%. Η υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης είναι: Α. 1% Β. 3% Γ. 5% Δ. 6% Ε. 9% 10. Είναι 9 Νοεμβρίου, ώρα 16:00. Τα καύσιμα είναι θάμνοι σε δυτική έκθεση με 3,5% κλίση. Οι καιρικές παρατηρήσεις που λήφθηκαν στην περιοχή είναι: Θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου 20 ο C, σχετική υγρασία 32% και η νεφοκάλυψη σκιάζει τα καύσιμα. Η υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης 396 μέτρα πάνω από εσάς είναι: Α. 6% 237

238 Β. 7% Γ. 8% Δ. 9% Ε. 11% 11. Μόνο η υγρασία χρονοκαθυστέρησης των καυσίμων των 1000 ωρών χρησιμοποιείται όταν κάνουμε προβλέψεις για τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. Α. Αληθές. Β. Ψευδές. 12. Επιλέξτε το σύμπλεγμα της καύσιμης ύλης που θα φτάσει πρώτο την υγρασία κατάσβεσης κατά τη διάρκεια της νυχτερινής ανάκτησης υγρασίας 20%. Α. Βαριά κομμάτια ξυλείας χωρίς προσκολλημένες βελόνες. Β. Palmetto Gallberry. Γ. Συστάδα θάμνων. Δ. Χορτάρι (βρόμος) απαλλαγμένο από επιβλαβή στοιχεία. 238

239 Λύση Ερώτησης 9: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 0 Σημείο Προβολής Κ Τ Α 1 Υπολογισμός Ημέρας 2 Θερμοκρασία Ξηρού Θερμομέτρου, o C 25,6 25,6 25,6 3 Θερμοκρασία Υγρού Θερμομέτρου, o C 4 Σημείο Δρόσου, o C 5 Σχετική Υγρασία % Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης (ΥΑΚ), % (Από τον Πίνακα 1) Μήνας Σεπτ. Σεπτ. Σεπτ. 8 Μη Σκιασμένη (ΜΣ) ή Σκιασμένη (Σ) (Κυκλώστε) ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ 9 Ώρα 10:00 10:00 10:00 10 Μεταβολή Υψομέτρου (Κυκλώστε) Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ = 600 με 1200 μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη) Τ = ±600 μέτρα από την τοποθεσία Α = 600 με 1200 μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη) 11 Έκθεση (Β, Α, Ν, Δ) Α Α Α 12 Κλίση % Διορθωμένη Υγρασία Καύσιμης Ύλης (ΔΥΚ), % (Από τον Πίνακα 2,3 ή 4) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 1 Υγρασία Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης

240 (ΥΛΝΚ), % (Γραμμή 6 + Γραμμή 13) Λύση Ερώτησης 10: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 0 Σημείο Προβολής Α Τ Κ 1 Υπολογισμός Ημέρας 2 Θερμοκρασία Ξηρού Θερμομέτρου, o C Θερμοκρασία Υγρού Θερμομέτρου, o C 4 Σημείο Δρόσου, o C 5 Σχετική Υγρασία % Υγρασία Αναφοράς Καύσιμης Ύλης (ΥΑΚ), % (Από τον Πίνακα 1) Μήνας Νοέμβρ. Νοέμβρ. Νοέμβρ. 8 Μη Σκιασμένη (ΜΣ) ή Σκιασμένη (Σ) (Κυκλώστε) ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ ΜΣ / Σ 9 Ώρα 16:00 16:00 16:00 10 Μεταβολή Υψομέτρου (Κυκλώστε) Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ / Τ / Α Κ = 600 με 1200 μέτρα κάτω από την τοποθεσία (κατάντη) Τ = ±600 μέτρα από την τοποθεσία Α = 600 με 1200 μέτρα πάνω από την τοποθεσία (ανάντη) 11 Έκθεση (Β, Α, Ν, Δ) Δ Δ Δ 12 Κλίση % Διωρθωμένη Υγρασία Καύσιμης Ύλης (ΔΥΚ), % (Από τον Πίνακα 2,3 ή 4)

241 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 1 Υγρασία Λεπτής, Νεκρής Καύσιμης Ύλης (ΥΛΝΚ), % (Γραμμή 6 + Γραμμή 13)

242 ΜΕΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ, S-290 ΕΝΟΤΗΤΑ 9 Πρόβλεψη Συμπεριφοράς της Πυρκαγιάς στην Τρίτη Διάσταση. ΣΤΟΧΟΙ 1. Ορίσατε τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου στην Τρίτη διάσταση και αναφέρατε τέσσερις παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για την παρουσία της. 2. Περιγράψτε τα τρία στάδια της ανάπτυξης μιας πυρκαγιάς κόμης και τις συνθήκες κάτω από τις οποίες είναι πιθανόν να προκύψουν. 3. Περιγράψτε οκτώ παράγοντες που συμβάλλουν στο πρόβλημα της κηλίδωσης. 4. Ορίσατε την πιθανότητα ανάφλεξης, περιγράψτε τη χρησιμότητά της και καθορίστε την χρησιμοποιώντας πίνακες. 5. Ορίσατε τις δίνες, τις συνθήκες που συμβάλλουν στην εμφάνισή τους και τις επιπτώσεις τους στη συμπεριφορά της πυρκαγιάς τοπίου. 6. Ορίσατε τις διαφορές ανάμεσα στις πυρκαγιές που οδηγούνται από τον άνεμο (winddriven fires) από τις πυρκαγιές στήλης (plume dominated fires). 242

243 Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στην Ενότητα 1 Το Περιβάλλον της Πυρκαγιάς, εισαγάγαμε την ιδέα της κάθετης διάστασης μιας πυρκαγιάς τοπίου μαζί με τη συσχετιζόμενη θερμαγωγική δραστηριότητα και την επίδραση του περιβάλλοντος. Στην ενότητα αυτή θα συζητήσουμε αυτή την ιδέα σε βάθος. Θα εξερευνήσουμε επίσης φαινόμενα που σχετίζονται με τη συμπεριφορά της πυρκαγιάς όπως η πυρκαγιά κόμης, η κηλίδωση και οι στρόβιλοι. Τα φαινόμενα αυτά είναι συνήθως χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που εκδηλώνονται σε τρισδιάστατες πυρκαγιές. Οι πυρκαγιές τριών διαστάσεων κυριαρχούν στο περιβάλλον της πυρκαγιάς. ΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #1: ΟΡΙΣΑΤΕ ΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΤΟΠΙΟΥ ΣΤΗΝ ΤΡΙΤΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΦΕΡΑΤΕ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΤΗΣ. Α. Η Τρίτη Διάσταση. Ο Μπράουν (1940) συνέλαβε την ιδέα ότι οι επίμονες δυσκολίες στην κατάσβεση της πυρκαγιάς Μακβέι (McVey) υπήρχαν επειδή η πυρκαγιά ήταν στην τρίτη διάσταση και οι απλές συνήθεις γεωμετρικές λύσεις ελέγχου, οι οποίες είναι λύσεις που μπορούν να αποτυπωθούν πάνω σε χάρτη, δεν μπορούσαν πλέον να εφαρμοστούν. Το πρόβλημα ελέγχου της πυρκαγιάς διέπεται από μία κάθετη διάσταση. Ο Μπάιραμ (1959) εξήγησε περεταίρω ότι η πυρκαγιά τριών διαστάσεων επιδεικνύει χαρακτηριστικά που είναι πέρα από μία ανοδική κλίμακα της πυρκαγιάς δύο διαστάσεων χαμηλής έντασης. Η πυρκαγιά τριών διαστάσεων επηρεάζεται όχι μόνο από τις βασικές διαδικασίες καύσης και μεταφοράς θερμότητας αλλά ανταποκρίνεται και σε ατμοσφαιρικές επιδράσεις μεγάλης κλίμακας που έχουν προκληθεί από την ίδια. Β. Παράγοντες που συνεισφέρουν. Η ακραία συμπεριφορά πυρκαγιάς, για μία πυρκαγιά τριών διαστάσεων, συνήθως προκύπτει από έναν συνδυασμό περιβαλλοντικών παραγόντων. Οι συνήθεις παράγοντες που συμβάλλουν στην ανάπτυξη και ενίσχυση της ακραίας συμπεριφοράς της πυρκαγιάς είναι οι ακόλουθοι: 1. Διαθέσιμη καύσιμη ύλη. 2. Άνεμος. 3. Χαμηλή ατμοσφαιρική υγρασία. 243

244 4. Αστάθεια. ΙΙΙ. ΣΤΟΧΟΣ #2: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΑ ΤΡΙΑ ΣΤΑΔΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΜΙΑΣ ΠΥΡΚΓΙΑΣ ΚΟΜΗΣ ΚΑΙ ΤΙΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΕΙΝΑΙ ΠΙΘΑΝΟΝ ΝΑ ΠΡΟΚΥΨΟΥΝ. Οι πυρκαγιές κόμης είναι ένα από τα πιο θεαματικά φαινόμενα συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που έχουν να επιδείξουν οι πυρκαγιές τοπίου. Εξαπλώνονται πιο γρήγορα από όλες τις πυρκαγιές τοπίου εκλύοντας τεράστιες ποσότητες θερμικής ενέργειας σε μία σχετικά σύντομη χρονική περίοδο. Οι ρυθμοί εξάπλωσης των πυρκαγιών κόμης ξεπερνούν τα 11 km/h και έχουν καταγραφεί μήκη φλόγας πάνω από 45 μέτρα. Έως το 1990 δεν υπήρχαν μέθοδοι πρόβλεψης της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς για τον υπολογισμό του ρυθμού εξάπλωσης και της έντασης της πυρκαγιάς. Σε αυτό το κομμάτι της Ενότητας 11 θέλουμε να περιγράψουμε τα τρία στάδια της ανάπτυξης μιας πυρκαγιάς κόμης και να είμαστε ικανοί να αναγνωρίζουμε τις περιβαλλοντικές συνθήκες στο πεδίο, κάτω από τις οποίες είναι πιθανό να προκύψει κάθε στάδιο. Θυμηθείτε ότι όταν μιλάμε για κόμες, αναφερόμαστε στο επίπεδο των εναέριων καυσίμων. Αυτό δεν περιλαμβάνει μόνο το φυλλόστρωμα των δέντρων αλλά και τα φυλλοστρώματα όλων των ψηλών θάμνων π.χ θάμνοι δρυός, βελανιδιές (chaparral), φοίνικες (palmetto), πικρούς καρπούς (gall berry), μεγάλα πεύκα σε αναπαραγωγή (jack pine reproduction). Α. Στάδια Ανάπτυξης Πυρκαγιάς Κόμης. Η ανάπτυξη της πυρκαγιάς κόμης προκύπτει ως μία δυναμική πρόοδος. Η πρόοδος αυτή έχει τρία ευδιάκριτα στάδια, που αναγνωρίζονται από την εξάρτηση της πυρκαγιάς κόμης από την έρπουσα πυρκαγιά. Μία ισχυρή έρπουσα πυρκαγιά και/ή ένα φυλλόστρωμα κοντά στην επιφάνεια, δίνει τη δυνατότητα στην πυρκαγιά να κινηθεί προς την εναέρια καύσιμη ύλη. Οι επικόρυφες πυρκαγιές ξεκινούν ως ένα μεμονωμένο δέντρο που καίγεται και μπορεί να συνεχίσουν ως μία πυρκαγιά που καίει ανεξάρτητα από την έρπουσα. Μία επικόρυφη πυρκαγιά θα μετακινηθεί συχνά ανάμεσα σε αυτά τα στάδια λόγω των μεταβολών στο περιβάλλον της πυρκαγιάς. 1. Παθητική Επικόρυφη Πυρκαγιά. Η παθητική επικόρυφη πυρκαγιά προϋποθέτει την εμπλοκή ενός ή, το πολύ, μερικών δέντρων. Συνήθως, αυτός ο τύπος συμπεριφοράς αναφέρεται και ως προοδευτική καύση (torching out). Η παθητική πυρκαγιά κόμης είναι απόλυτα στο έλεος της έρπουσας. Η έρπουσα πυρκαγιά, μέσω της έντασής της και/ή των καυσίμων κλίμακας, 244

245 εμπλέκεται με την εναέρια καύσιμη ύλη. Οποιαδήποτε εξάπλωση ανάμεσα στις κόμες είναι βραχύβια και περιορίζεται στις κόμες που συμπλέκονται μεταξύ τους. 2. Ενεργή Επικόρυφη Πυρκαγιά. Στο στάδιο της ενεργής επικόρυφης πυρκαγιάς, η μεταφορά θερμότητας και μάζας προκύπτει μεταξύ μεμονωμένων φυλλοστρωμάτων δέντρων ή θάμνων, καθώς η πυρκαγιά εξαπλώνεται μέσω της εναέριας καύσιμης ύλης. Η ενεργή επικόρυφη πυρκαγιά είναι παρόλα αυτά εξαρτημένη από την έρπουσα. Ανά διαστήματα, η έρπουσα πυρκαγιά προηγείται της επικόρυφης, προθερμαίνοντας και αναφλέγοντας την καύσιμη ύλη που βρίσκεται από επάνω. Άλλες φορές, η επικόρυφη πυρκαγιά προηγείται της έρπουσας, δημιουργώντας σημειακές πυρκαγιές (spot fires), οι οποίες κινούνται προς ενίσχυση της ανάφλεξης περισσότερης επιφανειακής και εναέριας καύσιμης ύλης. Συχνά παρατηρείται ένας παλλόμενος ρυθμός εξάπλωσης της πυρκαγιάς. 3. Ανεξάρτητη Επικόρυφη Πυρκαγιά. Οι ανεξάρτητες επικόρυφες πυρκαγιές που διατηρούνται είναι ασυνήθιστες αλλά σημαντικές. Περιστασιακά, η ενεργή πυρκαγιά κόμης θα προσπεράσει την έρπουσα πυρκαγιά που την ενισχύει αλλά αυτές οι περίοδοι είναι συνήθως μικρής διάρκειας στο χώρο αλλά και το χρόνο. Με τις ανεξάρτητες επικόρυφες πυρκαγιές, οι μηχανισμοί καύσης και μεταφοράς θερμότητας λαμβάνουν χώρα στην εναέρια καύσιμη ύλη. Η εξάπλωση της έρπουσας πυρκαγιάς προκύπτει από την εξάπλωση της επικόρυφης πυρκαγιάς. Δεν απαιτείται επιφανειακή καύσιμη ύλη. Είναι περιττό να πούμε ότι το στάδιο αυτό της επικόρυφης πυρκαγιάς παρουσιάζει τη μεγαλύτερη πρόκληση αναφορικά με την κατάσβεση. Β. Συνθήκες που Συμβάλλουν στις Πυρκαγιές Κόμης. Αρκετές περιβαλλοντικές συνθήκες πυρκαγιάς κάτω από τις οποίες μπορούν να προκύψουν οι πυρκαγιές κόμης, μπορούν να παρατηρηθούν και να καταγραφούν. Οι συνθήκες αυτές μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε αυτές που επηρεάζουν την ευφλεκτότητα του φυλλοστρώματος και σε αυτές που επηρεάζουν τους μηχανισμούς μεταφοράς θερμότητας ανάμεσα στα επίπεδα της καύσιμης ύλης. 1. Ευφλεκτότητα Φυλλοστρώματος. 245

246 Η ευφλεκτότητα του φυλλοστρώματος εξαρτάται από τα ίδια χαρακτηριστικά που επηρεάζουν και τα άλλα επίπεδα καύσιμης ύλης. Η πρωταρχική διαφορά είναι η επιπλέον ψύξη και η απώλεια μεταφοράς θερμότητας ανάμεσα στη βάση και το φυλλόστρωμα. Τα ακόλουθα χαρακτηριστικά είναι ιδιαίτερης σημασίας στη δραστηριότητα της επικόρυφης πυρκαγιάς: α. Υγρασία λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης. β. Υγρασία ζωντανού φυλλώματος. γ. Ευφλεκτότητα φυλλώματος. δ. Σκέπασμα κόμης (crown closure) (μεγαλύτερο από 75%). 2. Μεταφορά θερμότητας από την επιφάνεια το φυλλόστρωμα. Η επικόρυφη πυρκαγιά που βρίσκεται σε αρχικό στάδιο, ξεκινά στο έδαφος. Η εναέρια καύσιμη ύλη που έχει προθερμανθεί φτάνει στην ανάφλεξη από την πυρκαγιά που καίει από κάτω. Η ικανότητα της θερμότητας να μεταφέρεται από την έρπουσα πυρκαγιά στην εναέρια καύσιμη ύλη είναι η δραστηριότητα της επικόρυφης πυρκαγιάς. α. Ένταση της Έρπουσας Πυρκαγιάς. β. Κατακόρυφη Διάταξη. γ. Κλίση της Πλαγιάς. 3. Μεταφορά θερμότητας από κόμη σε κόμη. Η ενεργή και ανεξάρτητη επικόρυφη πυρκαγιά εξαπλώνεται από κόμη σε κόμη. Η μεταφορά θερμότητας μεταξύ της εναέριας καύσιμης ύλης είναι επιτακτική για την εξάπλωση αυτή. α. Διάταξη κατά διαστήματα του φυλλοστρώματος. (6 μέτρα ή λιγότερο, προσεγγιστικά 100 δέντρα ανά 4 στρέμματα ή περισσότερο). β. Άνεμοι στο ύψος του φυλλοστρώματος 32 km/h ή μεγαλύτεροι (άνεμος 6 μέτρα πάνω από την περιβάλλουσα βλάστηση). 246

247 γ. Κλίση της πλαγιάς. Γ. Διατήρηση Διαδρομών Επικόρυφης Πυρκαγιάς (Sustained Crown Fire Runs). Με τις κατάλληλες συνθήκες, μία ενεργή ή ανεξάρτητη πυρκαγιά κόμης μπορεί να διατηρήσει μία διαδρομή για πάνω από 30 χιλιόμετρα (Πυρκαγιά Canyon Creek, Η.Π.Α, 1988). Συνήθως, μία αλλαγή στο περιβάλλον θα προκαλέσει την επιστροφή της πυρκαγιάς στην επιφάνεια έως ότου, για ακόμα μία φορά, οι περιβαλλοντικές συνθήκες γίνουν κατάλληλες για την έναρξη της δραστηριότητας της πυρκαγιάς κόμης. Αυτό είναι συχνά ένα ημερήσιο γεγονός. Για να διατηρηθεί μία διαδρομή πυρκαγιάς κόμης, απαιτούνται οι ακόλουθες συνθήκες: 1. Χαμηλές υγρασίες καύσιμης ύλης. 2. Σχετικά κλειστά διαστήματα φυλλοστρωμάτων. 3. Ισχυροί άνεμοι και/ή απότομες πλαγιές. 4. Η ικανότητα να προκαλεί μπροστά σημειακές πυρκαγιές σε ασυνεχή καύσιμη ύλη. IV. ΣΤΟΧΟΣ #3: ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΟΧΤΩ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΣΥΜΒΑΛΛΟΥΝ ΣΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΚΗΛΙΔΩΣΗΣ. Στην Ενότητα 1, Το Περιβάλλον της Πυρκαγιάς, αναφέραμε μία σημαντική μέθοδο εξάπλωσης της πυρκαγιάς, τη μεταφορά μάζας. Συζητήσαμε ότι η μαζική μεταφορά αποκαϊδιών προκύπτει ως αποτέλεσμα της διάδοσης θερμότητας, του ανέμου και της βαρύτητας. Στο κομμάτι αυτό, θα περιγράψουμε τους παράγοντες που συμβάλλουν στο πρόβλημα της κηλίδωσης. Η συζήτησή μας θα περιοριστεί στις πυρκαγιές κηλίδωσης που προκύπτουν από μεταφορά καυτρών μέσω διάδοσης θερμότητας και/ή του ανέμου. Αν και σημαντικό, το πρόβλημα κηλίδωσης από καύτρες που μεταφέρονται με τη βαρύτητα είναι περισσότερο θέμα τακτικής, δηλαδή οι τεχνικές κατασκευής γραμμής πυρός (fire line construction) (cup trenches) και η τοποθεσία της γραμμής πυρός (limiting under slung fire line) δεν θα συζητηθούν εδώ. Οι εναέριες καύτρες φέρνουν την πυρκαγιά στην Τρίτη διάσταση. 247

248 Α. Παράγοντες που συνεισφέρουν. Υπάρχουν οκτώ παράγοντες που συνεισφέρουν στο πρόβλημα της κηλίδωσης. Αυτοί εμπίπτουν σε τρεις περιοχές. 1. Πηγή των καυτρών. α. Πιθανότητα δημιουργίας. β. Αριθμός καυτρών. γ. Τύπος καυτρών. 2. Μεταφορά. α. Ανύψωση λόγω διάδοσης θερμότητας. β. Πεδίο ανέμου. 3. Καύσιμη ύλη υποδοχής και περιβάλλον. α. Καύσιμη ύλη υποδοχής. β. Πιθανότητα ανάφλεξης. γ. Περιβαλλοντικές συνθήκες. Β. Κηλίδωση μικρού βεληνεκούς εναντίον κηλίδωσης μεγάλου βεληνεκούς. Το συνδυασμένο αποτέλεσμα της ανύψωσης λόγω διάδοσης θερμότητας και του πεδίου του ανέμου υποδεικνύουν τη μέγιστη απόσταση από το μέτωπο που μπορεί να προκύψει μία πυρκαγιά κηλίδωσης. Συνήθως οι αποστάσεις διαιρούνται σε δύο κατηγορίες, κηλίδωση μικρού βεληνεκούς και κηλίδωση μεγάλου βεληνεκούς. Όταν οι συνθήκες που συνεισφέρουν στην κηλίδωση είναι ακραίες, έχουν παρατηρηθεί αποστάσεις κηλίδωσης πάνω από 24 χιλιόμετρα. Η διαφορά μεταξύ κηλίδωσης μικρού και μεγάλου βεληνεκούς είναι περισσότερο παράγοντας του εάν η καινούρια πυρκαγιά κηλίδωσης έχει χρόνο να αναπτυχθεί ως ξεχωριστή πυρκαγιά πριν προσπεραστεί από την αρχική, παρά μιας συγκεκριμένης απόστασης. 1. Κηλίδωση μικρού βεληνεκούς. 2. Κηλίδωση μεγάλου βεληνεκούς. 248

249 (Μεγάλες, αεροδυναμικές, πυρακτωμένες καύτρες, ισχυρή ανύψωση λόγω διάδοσης θερμότητας, πεδίο ανέμου που επιτρέπει το μέγιστο ύψος και μεταφορά που υποστηρίζει την κηλίδωση μεγάλου βεληνεκούς.) 3. Καθορισμός τοποθεσιών πυρκαγιών κηλίδωσης. 4. Πολυάριθμες κηλιδώσεις. ΕΙΚΟΝΑ 1 Τύποι Μεγάλων Πυρκαγιών Τύπος Μεγάλης Πυρκαγιάς Κυρίαρχο Χαρακτηριστικό Ι Πολύ μεγάλη στήλη διάδοσης θερμότητας με ασθενείς επιφανειακούς ανέμους. Μέτρια έως γρήγορη εξάπλωση της πυρκαγιάς, ανυποχώρητη μέχρι να αλλάξει το περιβάλλον της πυρκαγιάς. ΙΙ Πολύ μεγάλη στήλη διάδοσης θερμότητας πάνω από την πλαγιά. ΙΙΙ Ισχυρή στήλη διάδοσης θερμότητας με ισχυρούς επιφανειακούς ανέμους. IV Ισχυρή κάθετη διακοπή της στήλης από τον άνεμο. Γρήγορη εξάπλωση μικρής διάρκειας με αποκόλληση της στήλης στο χείλος της κορυφής. Γρήγορη εξάπλωση με κηλίδωση μικρού βεληνεκούς. Σταθερή ή γρήγορη εξάπλωση της πυρκαγιάς με περιστασιακή κηλίδωση μεγάλου βεληνεκούς. 249

250 ΕΙΚΟΝΑ 1 Τύποι Μεγάλων Πυρκαγιών (Συνέχεια) V Στήλη διάδοσης θερμότητας που γέρνει με μέτριους επιφανειακούς ανέμους. Γρήγορη εξάπλωση με κηλίδωση μικρού και μεγάλου βεληνεκούς. VI Η στήλη διάδοσης θερμότητας δεν ανέρχεται λόγω ισχυρών επιφανειακών ανέμων. VII Ορεινή τοπογραφία με ισχυρούς επιφανειακούς ανέμους. Πολύ γρήγορη εξάπλωση που οδηγείται από το συνδυασμό της ενέργειας της πυρκαγιάς και του ανέμου. Συχνή κοντινή κηλίδωση. Γρήγορη εξάπλωση τόσο στα ανάντη όσο και στα κατάντη με συχνή κηλίδωση και ανάφλεξη της περιοχής. ΠΡΟΣΟΧΗ! Υπάρχουν συχνά πυρκαγιές κηλίδωσης κατά μήκος της γραμμής πυρός. 250

251 V. ΣΤΟΧΟΣ #4: ΟΡΙΣΑΤΕ ΤΗΝ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ, ΠΕΡΙΓΡΑΨΤΕ ΤΗ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΠΙΝΑΚΕΣ. Α. Ορισμός. Η πιθανότητα ανάφλεξης είναι μία διαβάθμιση της πιθανότητας μίας πυρακτωμένης καύτρας να προκαλέσει πυρκαγιά, δεδομένου ότι θα προσγειωθεί πάνω σε δεκτική καύσιμη ύλη. Δεν συνδέεται με την πιθανότητα παραγωγής μίας καύτρας, ούτε με το εάν η καύτρα θα είναι στο σωστό μέγεθος και σχήμα για να μεταφερθεί με τη διάδοση θερμότητας ενώ είναι ακόμα πυρακτωμένη, ούτε με αν υπάρχει διαθέσιμη καύσιμη ύλη εκεί που θα προσγειωθεί. Υποδηλώνει το ενδεχόμενο (πιθανότητα) η καύτρα να προκαλέσει ανάφλεξη όταν το κατάλληλο είδος καύτρας προσγειωθεί στην κατάλληλη καύσιμη ύλη. Όταν η πιθανότητα ανάφλεξης είναι 70%, εάν 10 πυρακτωμένες καύτρες προσγειωθούν σε δεκτικά καύσιμα, δηλαδή χορτάρι, βελόνες ή κομμάτια ξύλου, (punky wood) τότε θα υπάρξουν 7 αναφλέξεις. Εάν από την ανάφλεξη προκύψει μία πυρκαγιά τοπίου, εξαρτάται από το περιβάλλον της πυρκαγιάς. Β. Πίνακας Πιθανότητας Ανάφλεξης. Η πιθανότητα ανάφλεξης καθορίζεται από: 1. Τη σκίαση της καύσιμης ύλης. 2. Την υγρασία της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης. 3. Τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου. 251

252 ΕΙΚΟΝΑ 2 Πίνακας Πιθανότητας Ανάφλεξης Επιλέξτε το μισό του πίνακα με τη σωστή σκίαση της καύσιμης ύλης, είτε λιγότερο είτε περισσότερο από 50%, κάλυψη από σύννεφα ή φυλλόστρωμα. Βρείτε την πιθανότητα ανάφλεξης στη διασταύρωση της κατάλληλης στήλης της υγρασίας της λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης και της γραμμής της θερμοκρασίας ξηρού θερμομέτρου. Γ. Παράδειγμα #1. 1. Ηλιοφάνεια, μη σκίαση. 2. Υγρασία λεπτής, νεκρής καύσιμης ύλης = 5%. 3. Θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου = 30 o C. 4. Πιθανότητα Ανάφλεξης = 70 %. 252