Weakened downslope winds and slower simulated nighttime spread of the Camp Fire under warming
与变暖只会使燃料干燥以加速野火的假设相反,针对2018年坎普火灾的耦合模拟显示,变暖实际上通过显著削弱驱动火灾的下坡风,减缓了夜间火势蔓延并减少了总过火面积。
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人们常将野火想象成一种仅仅因为世界变得更热而变得更加强大的生物。普遍的逻辑认为,随着温度升高,植被变得干燥,更易燃,从而让火焰以更快的速度横扫景观。这一假设塑造了许多关于未来火灾的预测,特别是在那些干热的风从山坡向下吹袭、为火焰提供燃料的地区。这些被称为“下坡风暴”的风是强大的力量,能在几小时内将一场可控的火灾变成一场灾难性的事件。当冷而稠密的空气聚集在高海拔的山脊上,并向温暖的山谷冲下时,就会发生这种情况,且在下降过程中不断加速。几十年来,科学家们一直担心气候变化会通过使燃料干燥来加剧这些火灾,但他们很大程度上假设风本身将保持不变。这项新研究挑战了这一观点,表明正是这些驱动火灾的风,可能会随着地球变暖而减弱,从而可能以一种此前未曾预料到的方式减缓火势的蔓延。
一个研究小组旨在通过模拟2018年的坎普火灾(加州历史上最具破坏性的野火之一)在不同变暖情景下的表现,来测试这一想法。他们使用了一个先进的计算机模型,该模型将天气模式与火灾行为直接联系起来,允许火灾像在现实世界中一样影响周围的空气。他们在每种情景下运行了六次模拟,首先从那个十一月当天的实际情况开始,然后重复该事件,并将大气加热幅度设定在1.5到6摄氏度之间。其目标是观察如果空气显著变热,火灾会如何表现,同时保持导致风暴的大规模天气模式完全相同。结果揭示了一个令人惊讶的转折:随着空气变暖,火势并没有蔓延得更快。相反,模拟显示火势放慢了,尤其是在风暴达到顶峰的夜间。
这种减速的原因在于风本身的物理机制。在原始事件中,一层冷而稠密的空气在地形高处积聚,创造了强大的压力差,将风推向峡谷。当研究人员在模拟中加热大气时,山上的这层冷空气比下方谷地的空气侵蚀得更快。这降低了驱动风力的温差,有效地削弱了推动空气下坡的力量。在最极端的变暖情景中,驱动风力的力量下降了约一半。因此,火灾前方的风速降低了约16%,火势蔓延的速度下降了约20%。这种效应在午夜之后最为显著,通常在此时由于温度降低和湿度增加,火势会减慢,但在这些模拟中,风力的减弱是主导因素。
研究人员还探讨了如果燃料本身随热量增加而进一步干燥(而非保持固定的干燥程度),会发生什么。他们发现,虽然更干燥的燃料使整体火灾规模更大,但减弱的风仍然起到了制动作用。即使在模拟中允许燃料自然干燥,变暖的大气仍然导致火灾燃烧的总面积比较凉爽的情景要小。燃料的干燥增加了火灾的规模,但风力的减少足以缩小燃烧面积,无论是在干燃料还是湿燃料的情景下都是如此。这表明,对于由这些特定山地风驱动的火灾,风并非一个静态的背景条件,而是一个随气候变化的变量。如果未来的预测假设风保持不变而仅考虑燃料变干,那么它们可能会高估这些火灾在夜间的蔓延速度。
该研究确实存在局限性,因为计算机模型没有包含火星(燃烧的余烬)被风携带到主火场前方远处引发新火灾的过程。在真实的坎普火灾中,这些余烬向前方数英里处跳跃,点燃了帕拉迪斯镇,而模拟无法捕捉到这一因素。然而,由于模型对每种情景的处理方式完全一致,因此在比较变暖与非变暖运行情况时,针对火灾主体部分的对比仍然是有效的。这些发现为气候变化如何与特定类型的极端天气相互作用提供了新的视角。虽然温暖的空气通常使燃料更具易燃性,但它也可以破坏产生最强风力的气象力学机制。对于驱动最危险野火的下坡风暴而言,随着世界的变暖,风本身可能会变得不再那么强大,这创造了一种复杂且违反直觉的变化,挑战了我们目前对未来风险的理解。
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