山火事

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2013年、リムファイアは、ヨセミテ国立公園の近くで250,000エーカー(1,000 km 2)以上の森林を燃やしました。

野火森林火災、山火事、荒野火災または地方火災は、地方および都市部で始まる可燃性植生の地域での計画外の、望ましくない、制御されていない火災です。[1] [2]存在する植物の種類に応じて、山火事は、より具体的には、森林火災、ブラシ火災、ブッシュ火災(オーストラリア)、砂漠火災、草火災、丘陵火災、泥炭火災、草原火災に分類できます。 、植生火災、または山火事。[3]

化石 は、4億2000万年前に陸生植物が出現した直後に山火事が始まったことを示しています。[4]陸生生物の歴史を通して山火事が発生したことは、火事がほとんどの生態系の動植物に顕著な進化的影響を及ぼしたに違いないという推測を招きます。[5]地球は、炭素が豊富な植生、季節的に乾燥した気候、大気中の酸素、および広範囲にわたる雷と火山の発火に覆われているため、本質的に可燃性の惑星です。[5]

山火事は、発火の原因、それらの物理的特性、存在する可燃性物質、および火災に対する天候の影響の観点から特徴づけることができます。[6]山火事は、財産や人命に損害を与える可能性がありますが、自然に発生する山火事[7]は、火とともに進化した在来の植生、動物、生態系に有益な影響を与える可能性があります。[8] [9]山火事の行動と重症度は、利用可能な燃料、物理的な設定、天候などの要因の組み合わせから生じます。[10] [11] [12] [13]北米西部の過去の気象データと全国的な火災記録の分析は、大量の燃料を生み出す雨季、または干ばつと温暖化によって火災の天候を助長する大規模な地域火災を引き起こす気候の優位性を示しています。[14]山火事のリスクに関する気象変数の分析は、相対湿度または降水量が過去数年間の山火事予測の優れた予測因子として使用できることを示しています。[15]

深刻度の高い山火事は、複雑な初期のセラル森林生息地(「スナッグ森林生息地」とも呼ばれます)を作成します。これは、未燃の古い森林よりも種の豊富さと多様性が高いことがよくあります。多くの植物種は、成長と繁殖のために火の影響に依存しています。[16]山火事がまれであるか、非在来植物が侵入した生態系での山火事は、生態系に強い悪影響を与える可能性があります[6]

山火事は、シベリアカリフォルニアオーストラリアなど、一部の地域で最も一般的な自然災害の1つです。[17] [18] [19]地中海性気候の地域、またはタイガバイオームの地域は特に影響を受けやすい。

米国およびその他の国では、火災を最小限に抑えることを目的とした積極的な火事の抑制が燃料負荷の蓄積に寄与し、大規模で壊滅的な火災のリスクを高めています。[20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]特に米国では、この山火事の抑制により、先住民が行っていた伝統的な土地管理方法が削減されました。[29] [30] [31]生態学的観点から見た現代の森林管理は、このリスクを軽減し、自然の森林ライフサイクルを促進するために野焼き に取り組んでいます。

原因

南アメリカの火災の予測。
カリフォルニア大学アーバイン校の科学者ジェームズ・ランダーソンが、海水温と火の季節の厳しさを結びつける新しい研究について話し合っています。

ナチュラル

山火事の主な自然の原因は次のとおりです。[32] [33]

人間の活動

緯度では、山火事の最も一般的な人間の原因は、火花を生成する機器(チェーンソー、グラインダー、芝刈り機など)、架空送電線、および放火です。[34] [35] [36] [37] [38] [39]熱帯地方では、農民は乾季に焼畑農法で畑を耕作することがよくあります。何千人もの農民がこれを同時に行うと、大陸の多くが軌道から1つの巨大な炎のように見える可能性があります。[40] [41]

ニューサウスウェールズ州のバーニングマウンテンなど、世界中の何千もの炭層火災が燃えています。セントラリア、ペンシルベニア; そして中国でのいくつかの石炭持続火災また、予期せずに燃え上がり、近くの可燃性物質に発火する可能性があります。[42]

スプレッド

茶色の草といくつかの緑の木々の平らな広がりと、遠くに黒い煙といくつかの灰色の煙と目に見える炎があります。
アメリカ合衆国、ユタ州の西部砂漠での地表火災
最近の火災で土や木が黒くなった山岳地帯。
アメリカ合衆国、ノースカスケード山脈での冠火後の焦げた風景
アルバニアティラナダジティ国立公園で遠くから見える森林火災

山火事の広がりは、存在する可燃性物質、その垂直方向の配置と含水率、および気象条件によって異なります。[43]土地の形状が植物の成長に利用できる日光や水などの要因を決定するため、燃料の配置と密度は地形によって部分的に支配されます。全体として、火災の種類は一般的に次のように燃料によって特徴付けることができます。

  • 地上火災は、地下の根、ダフ、その他の埋もれた有機物によって供給されます。このタイプの燃料は、特にスポッティング による発火の影響を受けやすくなっています(以下を参照地上火災は通常、くすぶりによって燃え、カリマンタンとインドネシアの東スマトラでの泥炭火災のように、意図せずに泥炭を排水して乾燥させた水田作成プロジェクトに起因する泥炭火災のように、数日から数か月間ゆっくりと燃えることがあります。[44] [45] [46]
  • 這う火や地表の火は、葉や木材のくず、がれき、草、低地の低木林など、林床の低地の植生によって煽られます。[47]この種の火災は、樹冠火災よりも比較的低い温度(400°C(752°F)未満)で燃えることが多く、遅い速度で広がる可能性がありますが、急な斜面や風が広がる速度を加速する可能性があります。[48]
  • はしごの火は、低レベルの植生と樹冠の間の物質を消費します。たとえば、小さな木、倒れた丸太、ブドウの木などです。クズ旧世界の登山シダ、および樹木をスケーリングする他の侵入植物も、はしごの火災を助長する可能性があります。[49]
  • 樹冠キャノピー、または空中火災は、背の高い木、ブドウの木、コケなど、キャノピーレベルで浮遊物を燃やします。クラウニングと呼ばれるクラウン火災の発火は、吊り下げられた材料の密度、キャノピーの高さ、キャノピーの連続性、十分な表面およびはしごの火災、植生の含水量、および炎中の気象条件に依存します。[50]人間が火をつけたスタンド交換用の火は、アマゾンの熱帯雨林に広がり、暑さや乾燥状態に特に適していない生態系に損害を与える可能性があります。[51]

オーストラリア北部のモンスーン地域では、山火事によって流された獲物を捕まえるのに慣れている大きな飛ぶ鳥が意図的に運んだ木片を燃やしたりくすぶりたり、草の房を燃やしたりすることで、意図した防火帯全体を含め、地表火災が広がる可能性があります。この活動に関与する種は、トビ(Milvus migrans)、フエナキトビ(Haliastur sphenurus)、チャイロハヤブサ(Falco berigora)です。地元のアボリジニは、神話を含め、この行動を長い間知っていました[52]

物性

炎に完全に包まれた木の列。 計装された塔は、火の手の届かないところに見られます。
カナダでの実験的火災
南アフリカでは、未舗装の道路が防火障壁として機能していましたバリアの効果は、道路の未燃(左)側と焦げた(右)側ではっきりと見ることができます。

山火事は、火のトライフォースの必要なすべての要素が影響を受けやすい領域に集まったときに発生します。発火源は、十分な熱にさらされ、周囲の空気から十分な酸素が供給される植物などの可燃性物質と接触します。水分含有量が高いと、通常、発火が妨げられ、伝播が遅くなります。これは、材料内の水分を蒸発させ、材料を発火点まで加熱するために、より高い温度が必要になるためです。[12] [53]密林は通常、より多くの日陰を提供し、その結果、周囲温度が低くなり、湿度が高くなるため、山火事の影響を受けにくくなります。[54]草や葉などの密度の低い材料は、枝や幹などの密度の高い材料よりも水分が少ないため、発火しやすくなります。[55]植物は蒸発散によって継続的に水分を失いますが、水分の喪失は通常、土壌、湿度、または雨から吸収された水分とバランスが取れています。[56]このバランスが維持されていない場合、植物は乾燥し、したがって、しばしば干ばつの結果として、より可燃性になります。[57] [58]

山火事の前線は、未燃の物質が活発な炎と出会う、または未燃の物質と燃えた物質の間のくすぶりの移行である、継続的な炎の燃焼を維持する部分です。[59]正面が近づくと、火は対流熱放射によって周囲の空気と木質材料の両方を加熱します。まず、100°C(212°F)の温度で水を気化させながら木材を乾燥させます。次に、230°C(450°F)での木材の熱分解により、可燃性ガスが放出されます。最後に、木材は380°C(720°F)でくすぶり、または十分に加熱されると590°C(1,000°F)で発火する可能性があります。[60] [61]山火事の炎が特定の場所に到着する前でさえ、山火事の前線からの熱伝達により、空気が800°C(1,470°F)に暖められます。これにより、可燃性物質が予熱および乾燥され、物質の発火が速くなり、火の広がりが速くなります。[55] [62]高温で長期間の山火事は、フラッシュオーバーまたはトーチを助長する可能性があります。樹冠の乾燥とそれに続く下からの発火です。[63]

山火事は、密度の高い途切れのない燃料を燃焼するときに、急速な前進速度(FROS)を示します。[64]森林では時速10.8キロメートル(6.7マイル)、草地では時速22キロメートル(14マイル)の速さで移動できます。[65]山火事は、メインフロントに接線方向に進んで側面フロントを形成するか、バッキングによってメインフロントの反対方向に燃える可能性があります。[66]風や垂直対流柱が火のブランドを運ぶので、ジャンプしたりスポッティングしたりすることによっても広がる可能性があります(熱い木の残り火)およびその他の燃えている物質は、道路、川、および防火帯として機能する可能性のあるその他の障壁を越えて空中を通過します。[67] [68]樹冠でのトーキングと火災は発見を促進し、山火事の周りの乾燥した地上燃料は特に火のブランドからの発火に対して脆弱です。[69]高温の残り火や火のブランドが火の風下で燃料に点火するため、スポッティングはスポット火災を引き起こす可能性があります。オーストラリアの山火事では、火の前線から20 km(12マイル)離れた場所でスポット火災が発生することが知られています。[70]

北米での大規模な封じ込められていない山火事の発生率は近年増加しており、都市部と農業に焦点を当てた地域の両方に大きな影響を与えています。制御不能な火災の結果として残された身体的損傷と健康上の圧力は、特に影響を受けた地域の農場と牧場の経営者を荒廃させ、医療提供者のコミュニティからの懸念を促し、この専門的な職業集団にサービスを提供することを提唱しています。[71]

特に大規模な山火事は、煙突効果によってそのすぐ近くの気流に影響を与える可能性があります。空気は加熱されると上昇し、大規模な山火事は強力な上昇気流を生み出し、熱柱の周囲の領域から新しい冷たい空気を引き込みます。[72]温度と湿度の大きな垂直方向の違いは、時速80 km(50 mph)を超える速度で竜巻の力で火積雲、強風、および火の渦を助長します。[73] [74] [75] 急速な広がり、多産のクラウニングまたはスポッティング、火の渦の存在、および強い対流柱は、極端な状態を示します。[76]

山火事からの熱熱は、岩や岩の著しい風化を引き起こす可能性があります。熱によって巨礫が急速に膨張し、熱衝撃が発生して、物体の構造が破損する可能性があります。

気候変動の影響

山火事によって毎年燃やされる米国の平均面積は、30年でほぼ3倍になりました。[77]
ネバダ州では、夏の乾燥期に雷が発生する山火事が頻繁に発生します。
干ばつの間にベネズエラで山火事

リスクの増大

熱波干ばつエルニーニョなどの気候変動、および高圧の尾根などの地域の気象パターンは、リスクを高め、山火事の行動を劇的に変える可能性があります。[78] [79] [80]何年にもわたる降水量とそれに続く温暖期は、より広範囲の火災とより長い火災シーズンを助長する可能性があります。[81]温度は同じように山火事に影響を及ぼし、それらは積荷を乾燥させ、それらをより可燃性にします。[82] 1980年代半ば以降、初期の融雪とそれに伴う温暖化は、山火事の季節の長さと厳しさの増加、または1年で最も火災が発生しやすい時期と関連している[83]米国西部[84] 地球温暖化は、多くの地域で干ばつの強度と頻度を増加させ、より激しく頻繁な山火事を引き起こす可能性があります。[6] 2019年の調査によると、カリフォルニアでの火災リスクの増加は、人為的な気候変動に起因する可能性があります[85] 8、000年以上前にさかのぼる沖積 堆積物の研究では、温暖な気候の時期に深刻な干ばつと林分置換火災が発生し、気候は山火事に非常に強力な影響を及ぼしたため、温暖な将来には定住林の構造を再現することは不可能である可能性が高いことがわかりました。 。[86]

強度は日中も増加します。くすぶっている丸太の燃焼率は、湿度の低下、気温の上昇、風速の上昇により、日中は最大5倍になります。[87]日光は日中地面を暖め、上り坂を流れる気流を作り出します。夜になると土地は冷え、下り坂を流れる気流が生まれます。山火事はこれらの風に煽られ、丘や谷を通る気流に追随することがよくあります。[ 88]ヨーロッパでの火災は、午後12時と午後2時の時間帯に頻繁に発生します日中の暖かさに起因する強度の増加。[90]

1974年から1975年の夏(南半球)に、オーストラリアは記録された最悪の山火事に見舞われ、オーストラリアの陸地の15%が「広範囲の火災被害」に見舞われました。[91] その夏の火災により、推定1億1700万ヘクタール(2億9000万エーカー、117万平方キロメートル、45万平方マイル)が焼失した。[92] [93]オーストラリアでは、1950年以降、オーストラリアの多くの地域で年間の暑い日(35°C以上)と非常に暑い日(40°C以上)が大幅に増加しています。 2019年には、これらの火災の範囲と凶暴性が劇的に増加しました。[94]グレーターシドニーで初めて壊滅的な山火事の状況が宣言されました。ニューサウスウェールズ州とクイーンズランド州は非常事態を宣言しましたが、南オーストラリア州と西オーストラリア州でも火災が発生していました。[95]

2019年、極度の暑さと乾燥により、シベリアアラスカカナリア諸島オーストラリア、およびアマゾンの熱帯雨林で大規模な山火事が発生しました。後者の火災は主に違法伐採によって引き起こされました。火災による煙は主要都市を含む広大な地域に広がり、空気の質を劇的に低下させました。[96]

2020年8月の時点で、その年の山火事は、主に気候変動森林伐採により、2019年よりも13%悪化しました[97]アマゾンの熱帯雨林存在は火事によって脅かされています。[98] [99] [100] [101] WWF-UKの科学保護局長であるマイク・バレット氏によると、この熱帯雨林が破壊された場合、「気候変動との戦いに負ける。後戻りはできない」。[97] 2021年に記録的な山火事がトルコギリシャカリフォルニアロシアで発生した、気候変動に関連していると考えられています。[102]

火災からの排出

山火事は、大量の二酸化炭素、黒と茶色の炭素粒子、および揮発性有機化合物窒素酸化物(NOx)などのオゾン前駆物質を大気中に放出します。[103] [104]これらの排出物は、地域規模、さらには世界規模で、放射線、雲、気候に影響を及ぼします。山火事はまた、かなりの量の半揮発性有機種を放出し、放出後数時間から数日にわたって気相から分離して二次有機エアロゾル(SOA)を形成する可能性があります。さらに、空気が輸送されるときに他の汚染物質が形成されると、山火事から遠く離れた地域の住民に有害な曝露をもたらす可能性があります。[105]有害な汚染物質の直接排出は、ファーストレスポンダーや地域住民に影響を与える可能性がありますが、山火事の煙は長距離を輸送され、地域、地域、世界規模の大気質に影響を与える可能性があります。[106]輸送された煙プルームが地表の空気の質に関連するかどうかは、それらが大気中のどこに存在するかに依存し、それは次に、大気への対流煙プルームの初期注入高さに依存します。大気境界層の上に注入される煙(PBL)は、宇宙搭載衛星から検出可能であり、地球のエネルギー収支を変更する役割を果たす可能性がありますが、大気の質と人間の健康に影響を与える表面まで混ざり合うことはありません。あるいは、浅いPBLに閉じ込められた煙(夜間の大気の安定した成層または地形の捕捉によって)は、特に集中し、地表の空気の質に問題を引き起こす可能性があります。山火事の強度と煙の放出は、火災の生涯を通じて一定ではなく、午後遅くと夕方にピークに達する日変化に従う傾向があり、単峰性または二峰性の正規分布を使用して合理的に概算でき ます[107]

過去1世紀にわたって、山火事は世界の炭素排出量の20〜25%を占め、残りは人間の活動によるものです。[108] 2020年8月までの山火事からの世界の炭素排出量は、欧州連合の平均年間排出量と同じでした。[97] 2020年、カリフォルニアの山火事によって放出された炭素は、州の他の炭素排出量よりも大幅に多かった。[109]

エコロジー

地球の2つのイラスト。上下に並んでいます。 海は濃い灰色で、大陸は明るい灰色です。 どちらの画像にも、2008年の8月(上の画像)と2月(下の画像)に火災が発生した場所を示す赤、黄、白のマーカーがあります。
NASAのTerra衛星のMODIS( Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer )によって検出された、2008年の8月(上の画像)と2月(下の画像)の世界的な火災

陸生生物の歴史を通してのWildfireの発生は、火がほとんどの生態系の動植物に顕著な進化的影響を及ぼしたに違いないという推測を招きます。[5]山火事は、植生の成長を可能にするのに十分に湿っているが、乾燥した暑い期間が長くなることを特徴とする気候で一般的です。[16]そのような場所には、オーストラリアと東南アジアの植生地域、南アフリカの草原、南アフリカの西ケープ州のフィンボス米国とカナダの森林地帯、および地中海沿岸が含まれます。

深刻度の高い山火事は、複雑な初期のセラル森林生息地(「スナッグ森林生息地」とも呼ばれます)を作成します。これは、多くの場合、未燃の古い森林よりも種の豊富さと多様性が高くなります。[8]北米のほとんどの種類の森林の動植物種は火事で進化し、これらの種の多くは山火事、特に深刻度の高い火事に依存して繁殖し成長しています。火は植物から栄養分を土壌に戻すのに役立ち、火からの熱は特定の種類の種子の発芽に必要であり、深刻度の高い火によって作成された障害物(枯れ木)と初期の連続した森林は有益な生息環境を作り出します野生生物に。[8]深刻度の高い火によって作成された初期の連続した森林は、温帯の針葉樹林に見られる最高レベルの在来生物多様性のいくつかを支えています。[9] [110]火災後の伐採には、生態学的な利点はなく、多くの悪影響があります。同じことが、火災後の種まきにも当てはまります。[111]

一部の生態系は成長を調節するために自然に発生する火災に依存していますが、南カリフォルニアのシャパラルやアメリカ南西部の低地の砂漠など、一部の生態系はあまりにも多くの火災に苦しんでいます。これらの通常の火災に依存する地域での火災頻度の増加は、自然の循環を混乱させ、在来の植物群落に損害を与え、非在来の雑草の成長を促しました。[112] [113] [114] [115] LygodiummicrophyllumBromustectorumなどの侵入種は、火災で被害を受けた地域で急速に成長する可能性があります。それらは非常に可燃性であるため、将来の火災のリスクを高め、正のフィードバックループを作成する可能性があります それは火事の頻度を増やし、在来の植生群落をさらに変えます。[49] [116]

アマゾンの熱帯雨林では、干ばつ、伐採、牛の放牧、焼畑農業が耐火性の森林に損害を与え、可燃性のブラシの成長を促進し、より多くの燃焼を促進するサイクルを作り出しています。[117]熱帯雨林での火災は、その多様な種の収集を脅かし、大量のCO2を生成します[118]また、干ばつや人間の関与に加えて、熱帯雨林での火災は、2030年までにアマゾンの熱帯雨林の半分以上を損傷または破壊する可能性があります。水の流出が増加し、他の栄養素が侵食され、フラッシュフラッドが発生します条件。[43] [120]ノースヨークシャームーアズでの2003年の山火事は、2.5平方キロメートル(600エーカー)のヘザーとその下にある泥炭層を焼き払った。その後、風食によって灰と露出した土壌が剥ぎ取られ、紀元前10、000年にさかのぼる考古学的遺跡が明らかになりました。[121]山火事は気候変動にも影響を及ぼし、大気中に放出される炭素の量を増やし、植物による全体的な炭素吸収に影響を与える植生の成長を阻害する可能性があります。[122]

ツンドラには、植生や地形の性質に応じて変化する燃料と山火事の自然な蓄積パターンがあります。アラスカでの調査によると、火災イベントの戻り間隔(FRI)は、通常150年から200年まで変化し、乾燥した低地の地域は、湿った高地の地域よりも頻繁に燃えます。[123]

植物の適応

松林の同じセクションの2枚の写真。 両方とも、木の少なくとも半分まで黒くなった樹皮を示しています。 最初の写真は表面の植生が著しく不足しているのに対し、2番目の写真は林床にある小さな緑の草を示しています。
エストニアのラヘマー国立公園原沼に隣接する北方の松林での山火事後の生態遷移。写真は火災から1年と2年後に撮影されました。

山火事が発生しやすい生態系の植物は、多くの場合、地元の火災体制に適応することで生き残ります。このような適応には、熱に対する物理的保護、火災後の成長の増加、および火災を助長し、競争を排除する可能性のある可燃性物質が含まれます。たとえば、ユーカリ属の植物には可燃性の油が含まれており、火や硬葉樹林の葉が熱や干ばつに耐えるようになり、耐火性の低い種よりも優勢になります。[124] [125]樹皮が密集し、下の枝が抜け、外部構造物の含水量が高いことも、樹木を気温の上昇から保護する可能性があります。[16]耐火シードと予備パイオニア種によって具体化されるように、火事の後にを出す芽は種の保存を促進します。煙、焦げた木、熱は、セロチニーと呼ばれるプロセスで種子の発芽を刺激する可能性があります。[126]燃えている植物からの煙への暴露は、オレンジ色のブテノライドの生産を誘発することにより、他の種類の植物の発芽を促進します。[127]

サバ州西部の草原、マレーシアの松林、インドネシアのカジュアリーナ林は、以前の火災の結果であると考えられています。[128] チャミセの枯れ木は水分含有量が少なく、可燃性であり、低木は火事の後ですぐに芽を出します。[16]ケープユリは、炎が覆いを払い落とし、その後ほぼ一晩で開花するまで休眠状態にあります。[129] セコイアは、競争を減らし、円錐形から種子を放出し、新しい成長のために土壌と天蓋をきれいにするために定期的な火事に依存しています。[130] バハマの松林にあるカリビアマツ生存と成長のために低強度の地表火災に適応し、それに依存しています。成長に最適な火災頻度は3年から10年ごとです。あまりにも頻繁な火事は草本植物に有利であり、まれな火事はバハマの乾燥林に典型的な種に有利に働きます。[131]

大気の影響

大きな白と濃い灰色の煙の雲が遠くにそびえ立つ側に木々や草がある舗装された道路。
イエローストーン国立公園の山火事によって生成された積雲

地球の天候と大気汚染のほとんどは対流圏にあります。対流圏は、惑星の表面から約10 km(6マイル)の高さまで広がる大気の一部です。激しい雷雨またはpyrocumulonimbusの垂直方向の揚力は、成層圏下部と同じ高さの煙、すす、およびその他の粒子状物質を推進する可能性のある大規模な山火事の領域で強化できます。[132]以前は、成層圏のほとんどの粒子は火山から来たと一般的な科学理論が主張していたが、煙やその他の山火事の放出は下部成層圏から検出された。[133]火積雲は山火事で6,100メートル(20,000フィート)に達する可能性があります。[134]山火事からの煙のプルームの衛星観測は、プルームが1,600キロメートル(1,000マイル)を超える距離で無傷で追跡できることを明らかにした。[135] CALPUFFなどのコンピューター支援モデルは、大気拡散モデリングを使用して、山火事によって生成された煙のプルームのサイズと方向を予測するのに役立つ場合があります[136]

山火事は地域の大気汚染に影響を及ぼし[137]、二酸化炭素の形で炭素を放出する可能性があります。[138] 山火事の排出物には、心臓血管や呼吸器の問題を引き起こす可能性のある微粒子状物質が含まれています。[139]対流圏での火災副産物の増加は、オゾン濃度を安全なレベルを超えて増加させる可能性があります。[140] 1997年のインドネシアの森林火災は、 0.81〜2.57ギガトン(0.89〜28億3000万ショートトン)のCO 2を大気中に放出したと推定されました。これは、世界の年間二酸化炭素排出量の13%〜40%です。化石燃料の燃焼から。[141] [142] CAMSの分析によると、2019年の6月と7月に、北極圏での火災により140メガトンを超える二酸化炭素が放出されました。これを概観すると、これは年間3,600万台の自動車から排出される炭素と同じ量に相当します。最近の山火事とその大量のCO2排出量は、パリ協定に基づく温室効果ガス削減目標を達成するための対策を実施する際に、それらを考慮することが重要であることを意味します[143]大気中の山火事の煙の輸送中に発生する複雑な酸化化学により、[144]排出物の毒性は時間とともに増加することが示されました。[145] [146]

大気モデルは、これらの煤粒子の濃度が、冬季に入射する太陽放射の吸収を15%も増加させる可能性があることを示唆しています。[147]アマゾンは約900億トンの炭素を保有していると推定されています。2019年の時点で、地球の大気には415 ppmの炭素があり、アマゾンの破壊により約38ppmが追加されます。[148]

米国の地下水と土壌水分の全国地図。これは、テキサスの2011年の火災シーズンに関連する非常に低い土壌水分を示しています
目に見える空の半分以上を覆う大きな煙の道を特徴とする丘陵地帯のパノラマ。
2007年1月11日、オーストラリア、ビクトリア州、スウィフツクリークからダーゴに向かって見た火からの煙の道

予防

町と丘の中腹の間の自然生息地を火災の危険から管理し保護することについての短いビデオ。

山火事の防止とは、火災のリスクを軽減し、その深刻さと広がりを軽減することを目的とした先制的な方法を指します。[149]予防技術は、空気の質を管理し、生態学的バランスを維持し、資源を保護し[116]、将来の火災に影響を与えることを目的としています。[150]北米の消防政策は、価値の高い地域への逃亡のリスクが軽減される限り、自然に引き起こされた火がその生態学的役割を維持するために燃えることを許可している。[151]しかしながら、例えばヨーロッパの森林火災の95%は人間の関与に関連しているので、予防政策は山火事において人間が果たす役割を考慮しなければなりません。[152]人為的な火災の原因には、放火、偶発的な発火、または東南アジアの焼畑農業などの土地開拓や農業での制御されていない火災の使用が含まれる場合があります。[153]

人間の特徴を備えたハイイログマの描画。 彼はベルト付きのブルージーンズとキャップに「スモーキー」という名前のつばのある帽子をかぶっており、左手にシャベルを持っています。 彼の下に「OnlyYou」というテキストが表示されている間、彼は視聴者を指しています。
1985年スモーキーベアのポスターに「あなただけが森林火災を防ぐことができる」という彼の警告の一部があります。

1937年、米国大統領フランクリンD.ルーズベルトは全国的な防火キャンペーンを開始し、森林火災における人間の不注意の役割を強調しました。その後のプログラムのポスターには、アンクルサム、ディズニー映画バンビのキャラクター、米国森林局公式マスコットであるスモーキーベアが登場しました。[154]人為的な発火を減らすことは、望ましくない山火事を減らす最も効果的な手段かもしれません。燃料の変更は、将来の火災のリスクと行動に影響を与えようとするときに一般的に行われます。[43]

世界中の山火事防止プログラムでは、山火事の使用(WFU)や処方または野焼きなどの技術を採用している場合あります。[155] [156] 荒野の火災の使用とは、監視されているが燃えることが許されている自然の原因によるあらゆる火災を指します。野焼きは、危険性の低い気象条件の下で政府機関によって発火する火災です。[157]合衆国魚類野生生物局 によると、人々が脅かされていない険しい、急な、または非常にアクセスしにくい地形では、荒野の火の使用は、消防士を不当な危険にさらすことを避けるのに役立ちます。その他の目的には、健全な森林、放牧地、湿地の維持、および生態系の多様性のサポートが含まれます。[158]

丘の斜面での小さな火。 丘には小さな緑の低木林といくつかの木があります。 炎から少し離れた背景に明るい色の服を着た人が見えます。
ポルトガルのPinusnigraスタンドでの野焼き

山火事の防止、検出、制御、抑制の戦略は、何年にもわたって変化してきました。[159]制御されていない山火事のリスクを減らすための一般的で安価な技術の1つは、制御された燃焼です。[160] [161]植物は定期的に燃やされ、植物やその他の燃料として役立つ可能性のある破片の蓄積を制限すると同時に、高い種の多様性を維持することができます。[162] [163]イエローストーンフィールドステーションの生物学者であるJanVan Wagtendonkは、Wildfire自体が「火の広がり率、火線の強さ、炎の長さ、および単位面積あたりの熱を減らすための最も効果的な治療法」であると主張しています。[164]他の人々は、野焼きといくつかの山火事の燃焼を許可する政策が最も安価な方法であり、多くの森林にとって生態学的に適切な政策であると主張しているが、彼らは火によって消費される資源の経済的価値を考慮しない傾向がある、特に商品性のある木材。[111]いくつかの研究は、燃料は伐採によっても除去されるかもしれないが、そのような間伐処理は異常気象下での火災の深刻さを軽減するのに効果的ではないかもしれないと結論付けています。[165]

非営利の「シンビロウ」操作または直径制限のある商業伐採操作と比較して、かなり良好な長期結果が得られます。火災の「リスクが高く」、処理前のクラウニング指数が21の森林から始めて、非常に小さな木だけを取り除く「下から薄い」慣行は、43の即時のクラウニング指数をもたらし、ポストの29%を占めました。 -治療エリアはすぐに「低リスク」と評価され、治療されたエーカーあたり439ドルのコスト(純経済的損失)で、治療エリアのわずか20%が30年後に「低リスク」のままです。再び、火災の「リスクが高い」森林と21のクラウニングインデックスから始めます。非営利的な間伐とサイズ制限のある商業伐採を含む戦略では、処理直後に43のクラウニング指数が得られ、面積の67%が「低リスク」と見なされ、面積の56%が30年後も低リスクのままでした。処理されたエーカーあたり368ドルのコスト(純経済的損失)。一方、火災の「リスクが高い」森林と同じクラウニング指数21から始めて、除去された木のサイズに制限のない包括的な火災ハザード削減処理戦略により、即時のクラウニング指数は61になりました。治療領域の69%がすぐに「低リスク」と評価され、治療領域の52%が30年後も「低リスク」のままであり、1エーカーあたり8ドルのプラスの収益(純経済的利益の増加)があります。面積の56%は、30年後もリスクが低く、1エーカーあたり368ドルの費用(純経済的損失)があります。一方、火災の「リスクが高い」森林と同じクラウニング指数21から始めて、除去された木のサイズに制限のない包括的な火災ハザード削減処理戦略により、即時のクラウニング指数は61になりました。治療領域の69%がすぐに「低リスク」と評価され、治療領域の52%が30年後も「低リスク」のままであり、1エーカーあたり8ドルのプラスの収益(純経済的利益の増加)があります。面積の56%は、30年後もリスクが低く、1エーカーあたり368ドルの費用(純経済的損失)があります。一方、火災の「リスクが高い」森林と同じクラウニング指数21から始めて、除去された木のサイズに制限のない包括的な火災ハザード削減処理戦略により、即時のクラウニング指数は61になりました。治療領域の69%がすぐに「低リスク」と評価され、治療領域の52%が30年後も「低リスク」のままであり、1エーカーあたり8ドルのプラスの収益(純経済的利益の増加)があります。[166] [167]

火災が発生しやすい地域の建築基準法では、通常、構造物を難燃性の材料で構築し、構造物から所定の距離内に可燃性の材料を取り除くことによって防御可能なスペースを維持する必要があります。[168] [169]フィリピンのコミュニティはまた、森林とその村の間に幅5〜10メートル(16〜33フィート)の火線を維持し、夏の数か月または乾燥した天候の季節にこれらの線をパトロールします。[170]火災が発生しやすい地域での継続的な住宅開発と、火災によって破壊された構造物の再建は、批判にさらされてきた。[171]火災の生態学的な利点は、構造物や人間の生命を保護することによる経済的および安全上の利点によって上書きされることがよくあります。[172]

検出

2つの平屋建ての建物の隣にある上部に小さな塔がある4本足の塔。 塔の高さは4階建てです。 木々が両側にあり、前景には岩、いくつかの植生、そして荒い道があります。
1930年頃オレゴン州オチョコ国有林のドライマウンテンファイヤールックアウト

迅速で効果的な検出は、山火事の戦いにおける重要な要素です。[173]早期発見の取り組みは、早期対応、昼間と夜間の両方での正確な結果、および火災の危険性を優先する能力に焦点が当てられていました。[174] 火の見櫓は、20世紀初頭に米国で使用され、火災は電話、伝書鳩、および回光通信機を使用して報告されました。[175]インスタントカメラを使用した航空写真と陸上写真は、1950年代に赤外線スキャンまで使用されていました。1960年代に火災検知用に開発されました。しかし、情報の分析と配信は、通信技術の制限により遅れることがよくありました。初期の衛星から得られた火災分析は、遠隔地の地図に手描きで描かれ、夜間の郵便で消防署長に送られました。1988年のイエローストーン火災の際、ウエストイエローストーンにデータステーションが設置され、衛星ベースの火災情報を約4時間で配信できるようになりました。[174]

現在、森林火災を早期に発見する手段として、公共のホットライン、塔の火災監視、地上および空中パトロールを使用できます。ただし、正確な人間の観察は、オペレーターの疲労、時刻、時刻、および地理的な場所によって制限される場合があります。電子システムは、人間のオペレーターのミスに対する可能な解決策として、近年人気を博している。しかし、オーストラリアでの3つの自動カメラ火災検知システムの最近の試験に関する政府の報告書は、「...カメラシステムによる検知は、訓練を受けた人間の観察者によるものよりも遅く、信頼性が低い」と結論付けています。これらのシステムは、半自動または完全に自動化されており、 GISによって提案されているように、リスク領域と人間の存在の程度に基づいたシステムを採用しています。データ分析。複数のシステムの統合アプローチを使用して、全地球測位システム(GPS)を介して衛星データ、航空画像、および人員の位置をまとめて、ワイヤレスインシデントコマンドセンターでほぼリアルタイムに使用できます。[176]

厚い植生、強い人間の存在を特徴とする、または重要な都市部に近い、小さくてリスクの高いエリアは、ローカルセンサーネットワークを使用して監視できます。検出システムには、自動気象システムとして機能するワイヤレスセンサーネットワークが含まれる場合があります。温度、湿度、煙を検出します。[177] [178] [179] [180]これらは、電池式、太陽電池式、または樹木充電式である可能性があります。植物材料の小さな電流を使用して電池システムを再充電できます。[181]固定カメラとセンサーを組み込んだスキャンタワーを使用して、より広い中リスクのエリアを監視し、煙や、火災によって生成された二酸化炭素の赤外線シグネチャなどの追加の要因を検出できます。暗視、明るさの検出、色の変化の検出などの追加機能もセンサーアレイに組み込むことができます。[182] [183]​​ [184]

バルカン半島とギリシャの衛星写真。 雲と煙の道がバルカン半島の上に見られ、イオニア海に向かって南に続いています。
2007年7月下旬にバルカン半島で山火事が発生( MODIS画像)
2021年4月13日の火災警報の世界地図。GlobalForestWatchから入手できます。ライブアップデート

飛行機、ヘリコプター、またはUAVを使用した衛星および空中監視は、より広い視野を提供でき、非常に大きく、リスクの低い領域を監視するのに十分な場合があります。これらのより洗練されたシステムは、GPSと航空機に搭載された赤外線または高解像度の可視カメラを使用して、山火事を識別して標的にします。[185] [186] EnvisatAdvancedAlong Track ScanningRadiometerEuropeanRemote-Sensing SatelliteのAlong-Track Scanning Radiometerなどの衛星搭載センサーは、火災から放出される赤外線を測定し、39°Cを超えるホットスポットを特定できます( 102°F)。[187] [188]米国海洋大気庁ハザードマッピングシステムは、静止運用環境衛星(GOES)、中解像度イメージング分光放射計(MODIS)、高度な超高解像度放射計(AVHRR)などの衛星ソースからのリモートセンシングデータを組み合わせて、火災や煙のプルームの位置を検出します。[189] [190]ただし、衛星検出は、MODISおよびAVHRRデータの場合は2〜3 km(1〜2 mi)、GOESデータの場合は最大12 km(7.5 mi)の範囲でエラーを相殺する傾向があります。[191]静止軌道にある衛星は無効になる可能性があり、極軌道にある衛星は、観測時間の短いウィンドウによって制限されることがよくあります。雲量と画像解像度も衛星画像の効果を制限する可能性があります。[192] Global Forest Watchは、火災警報に関する詳細な毎日の更新を提供します。これらはNASAの会社から供給されています。「VIIRSアクティブファイア」。

2015年には、米国農務省(USDA)森林局(USFS)で新しい火災検知ツールが稼働しています。このツールは、スオミNational Polar-orbiting Partnership(NPP)衛星からのデータを使用して、以前の宇宙よりも詳細に小さな火災を検知します。ベースの製品。高解像度のデータは、コンピューターモデルで使用され、天候や土地の状態に基づいて火災の方向がどのように変化するかを予測します。スオミNPPの可視赤外線イメージング放射計スイートからのデータを使用したアクティブな火災検知製品(VIIRS)は、火災観測の解像度を1,230フィート(375メートル)に上げます。2000年代初頭以降に利用可能な以前のNASA衛星データ製品は、3,280フィート(1キロメートル)の解像度で火災を観測しました。このデータは、USFSと米国内務省の機関がリソースの割り当てと戦略的な火災管理の決定を導くために使用するインテリジェンスツールの1つです。強化されたVIIRS火災製品は、12時間以内のはるかに小さな火災の検出を可能にし、長期間の山火事中の火災ラインのより詳細で一貫した追跡を提供します。これは、早期警報システムと火災進行の定期的なマッピングのサポートに不可欠な機能です。USFSリモートセンシングアプリケーションセンターのデータ処理施設を通過する衛星陸橋から数分以内に、ユーザーはアクティブな火災場所を利用できます。これは、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダードスペースフライトセンターダイレクトリードアウトラボラトリーによって開発された技術を使用しています。このモデルは、気象条件と活発な火災の周囲の土地に関するデータを使用して、炎が方向を変えるかどうかを12〜18時間前に予測します。コロラド州は、2016年の火災シーズンから、消防活動に気象火災モデルを組み込むことを決定しました。

2014年には、南アフリカのクルーガー国立公園で、新しいVIIRSアクティブ火災データを含む火災検知製品を検証するための国際キャンペーンが組織されました。そのキャンペーンに先立ち、南アフリカのプレトリアにある科学産業研究評議会のメラカ研究所は、VIIRS 375 mの火災製品を早期に採用し、クルーガーでのいくつかの大規模な山火事の際に使用しました。

近年、タイムリーで質の高い火災情報の需要が高まっています。米国の山火事は、毎年平均700万エーカーの土地を燃やしています。過去10年間、USFSと内務省は、山火事の抑制に年間平均約20〜40億ドルを費やしてきました。

抑制

山火事を消火するロシアの消防士

山火事の抑制は、山火事が発生する地域で利用可能な技術に依存します。発展途上国では、使用される技術は、砂を投げたり、棒やヤシの葉で火を叩いたりするのと同じくらい簡単です。[193]より先進的な国では、技術的能力の向上により抑制方法が異なる。ヨウ化銀は降雪を促進するために使用でき[194] 、無人航空機飛行機ヘリコプターによって難燃剤と水を火に落とすことができます[195] [196]完全な火災抑制はもはや期待されていませんが、山火事の大部分は、制御不能になる前に消火されることがよくあります。毎年10,000件の新しい山火事の99%以上が封じ込められていますが、異常気象下で逃げ出した山火事は、天候を変えずに抑制することは困難です。カナダと米国の山火事は、年間平均54,500平方キロメートル(13,000,000エーカー)を燃やします。[197] [198]

とりわけ、山火事との戦いは致命的になる可能性があります。山火事の燃えている前線も予期せず方向を変え、防火帯を飛び越える可能性があります。激しい熱と煙は、方向感覚を失い、火の方向を理解できなくなる可能性があり、火事を特に危険なものにする可能性があります。たとえば、1949年に米国モンタナ州で発生したマンガルチの火災では、13人のスモークジャンパーが通信リンクを失い、混乱し、火災に追い抜かれて死亡しました。[199]オーストラリアの2009年2月のビクトリア州森林火災では、少なくとも173人が死亡し、2,029を超える家屋と、3,500の建造物が山火事に巻き込まれたときに失われました。[200]

野火抑制の費用

山火事の抑制は、国の経済に直接影響を与える国内総生産の大部分を占めます。[201]費用は各火災の季節の厳しさに応じて年ごとに大きく異なりますが、米国では、地方、州、連邦、および部族の機関が山火事を抑制するために年間数百億ドルを費やしています。米国では、2004年から2008年の間に、国内の山火事を抑制するために約60億ドルが費やされたと報告されています。[201]カリフォルニアでは、米国森林局は、山火事の98%を抑制するために年間約2億ドルを費やし、最初の攻撃から逃れて大きくなる残りの2%の火災を抑制するために最大10億ドルを費やしています。[202]

ワイルドランド消防の安全性

チェーンソーを使用して木を切り倒す山火事の戦闘機
ニューハンプシャー州ホプキントンでブラシ火災を行っているワイルドランド消防士

荒野の消防士は、熱ストレス倦怠感ほこり、火傷切り傷擦り傷動物の咬傷横紋筋融解症などの他の怪我のリスクなど、生命を脅かすいくつかの危険に直面しています。[203] [204] 2000年から2016年の間に、350人以上の荒野の消防士が勤務中に死亡した。[205]

特に暑い気候条件では、火事は熱ストレスのリスクを示し、熱、倦怠感、脱力感、めまい、頭痛、または吐き気を伴う可能性があります。熱ストレスは熱ひずみに進行する可能性があり、心拍数や中核体温の上昇などの生理学的変化を伴います。これは、あせも、けいれん、倦怠感、熱射病などの熱関連の病気につながる可能性があります。激しい仕事、年齢やフィットネスなどの個人的なリスク要因、脱水症、睡眠不足、負担の大きい個人用保護具など、さまざまな要因が熱ストレスによってもたらされるリスクに寄与する可能性があります。熱ストレスの影響を軽減するには、休息、冷水、および時折の休憩が不可欠です。[203]

煙、灰、破片も、荒野の消防士に深刻な呼吸器の危険をもたらす可能性があります。山火事の煙やほこりには、一酸化炭素二酸化硫黄ホルムアルデヒドなどのガスのほか、シリカなどの粒子が含まれている可能性があります。煙への暴露を減らすために、山火事の乗組員は、可能な限り、消防士を濃い煙の領域で回転させ、風下の消火を避け、保持領域の人ではなく機器を使用し、モップアップを最小限に抑える必要があります。キャンプと指揮所も山火事の風上に配置する必要があります。防護服や保護具も、煙や灰への暴露を最小限に抑えるのに役立ちます。[203]

消防士は、脳卒中や心臓発作などの心臓イベントのリスクもあります。消防士は良好な体力を維持する必要があります。ストレステストを含むフィットネスプログラム、医療スクリーニングおよび検査プログラムは、消防心臓の問題のリスクを最小限に抑えることができます。[203]荒野の消防士が直面するその他の怪我の危険には、滑り、つまずき、転倒、火傷、擦り傷、工具や機器の切り傷、木、車両、その他の物体の衝突、とげや毒ツタ、ヘビ、動物などの植物の危険が含まれます。咬傷、車両の衝突、電力線または稲妻の嵐による感電死、および不安定な建物の構造。[203]

消防士の安全地帯のガイドライン

米国森林局は、消防士が炎から離れる必要がある最小距離に関するガイドラインを公開しています。[206]

難燃剤

難燃剤は、燃焼を抑制して山火事を遅らせるために使用されます。それらは、リン酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの水溶液、および増粘剤です。[207]遅延剤を適用する決定は、山火事の規模、場所、強度に依存します。場合によっては、予防的な防火対策として難燃剤を適用することもできます。[208]

一般的な難燃剤には、肥料と同じ薬剤が含まれています。難燃剤は、浸出、富栄養化、または誤用によって水質にも影響を与える可能性があります。飲料水に対する難燃剤の効果は未だ決定的ではありません。[209]水域のサイズ、降雨量、および水の流量を含む希釈係数は、難燃剤の濃度と効力を低下させます。[208]山火事の残骸(灰と堆積物)が川や貯水池を詰まらせ、洪水や浸食のリスクを高め、最終的に水処理システムを遅くしたり損傷させたりします。[209] [210]土地、水、野生生物の生息地、および流域の質に対する難燃性の影響についての懸念が続いており、追加の研究が必要です。しかし、プラス面として、難燃剤(特にその窒素とリンの成分)は、栄養不足の土壌に肥料効果をもたらし、したがって一時的に植生を増加させることが示されています。[208]

現在のUSDAの手順では、米国での難燃剤の空中散布は、難燃剤の流出の影響を保護するために、水路を最低300フィートクリアする必要があるとしています。水路や絶滅危惧種(植物や動物の生息地)の近くでの使用を避けるために、難燃剤の空中使用が必要です。難燃剤の誤用が発生した後、米国森林局は、その地域での将来の難燃剤の使用に対する緩和、修復、および/または制限を決定するために、報告と評価の影響を与えることを要求します。

モデリング

底が尖った盾のような形をした暗い領域。 矢印と「伝播軸(風)」というテキストは、シールド形状の本体を下から上に向けた方向を示します。 形状の尖った底には「ファイヤースターター」というラベルが付いています。 盾の形の上部の周りとその側面に向かって薄くなっている、黄橙色の領域には、「左前」、「右前」、および(上部に)「火の頭」というラベルが付いています。
火災伝播モデル

山火事モデリングは、山火事の数値シミュレーションに関係しており、火災の挙動を理解して予測します。[211] [212]山火事モデリングは、山火事の抑制を支援し、消防士と一般市民の安全を高め、被害を最小限に抑えることを目的としています。計算科学の使用、山火事モデリングには、過去の火災イベントの統計分析が含まれ、発見のリスクと正面の行動を予測します。過去には、単純な楕円や卵形や扇形のモデルなど、さまざまな山火事の伝播モデルが提案されてきました。山火事の行動を決定する初期の試みは、地形と植生の均一性を前提としていました。ただし、山火事の前線の正確な動作は、風速や傾斜の急勾配など、さまざまな要因に依存します。現代の成長モデルは、過去の楕円体の記述とホイヘンスの原理の組み合わせを利用して、継続的に拡大するポリゴンとして火の成長をシミュレートします。[213] [214] 極値理論大規模な山火事の規模を予測するためにも使用できます。ただし、火災政策は小規模な火災よりも大規模な山火事の影響を強く受けますが、抑制能力を超える大規模な火災は、標準的な分析では統計的な外れ値と見なされることがよくあります。[215]

人間のリスクと曝露

山火事のリスクとは、山火事が特定の地域で発生または到達する可能性であり、発生した場合、人間の価値が失われる可能性があります。リスクは、人間の活動、気象パターン、山火事用燃料の入手可能性、および火災を抑制するための資源の入手可能性または不足などのさまざまな要因に依存します。[216]山火事は、絶えず人口に対する脅威となっています。しかし、人間が引き起こした地理的および気候的変化は、人口をより頻繁に山火事にさらし、山火事のリスクを高めています。山火事の増加は、1世紀にわたる山火事の抑制と、火災が発生しやすい荒野への人間の発達の急速な拡大から生じていると推測されています。[217]山火事は、森林の健康を促進するのに役立つ自然に発生するイベントです。地球温暖化と気候変動は、全国的に気温の上昇と干ばつを引き起こしており、山火事のリスクを高めています。[218] [219]

NASA / JPLでの2009年カリフォルニア山火事–カリフォルニア州パサデナ

空中の危険

山火事の最も顕著な悪影響は、財産の破壊です。しかし、荒野の燃料の燃焼による有害化学物質の放出も、人間の健康に大きな影響を与えます。[220]

山火事の煙は、主に二酸化炭素と水蒸気で構成されています。低濃度で存在する他の一般的な煙成分は、一酸化炭素、ホルムアルデヒド、アクロレイン、多環芳香族炭化水素、およびベンゼンです。[221]空気中に浮遊し、固体または液滴になっている小さな粒子も煙の中に存在します。山火事の煙の80〜90%は、質量で、直径2.5マイクロメートル以下の微粒子サイズクラス内にあります。[222]

二酸化炭素は煙に高濃度で含まれていますが、毒性が低いため、健康上のリスクは低くなります。むしろ、一酸化炭素と微粒子状物質、特に直径2.5 µm以下が、主要な健康上の脅威として特定されています。[221]他の化学物質は重大な危険性があると考えられていますが、検出可能な健康への影響を引き起こすには低すぎる濃度で発見されています。

個人への山火事の煙の曝露の程度は、火災の長さ、重大度、期間、および近接度によって異なります。人々は、大気汚染物質の吸入を通じて気道を介して直接煙にさらされます。間接的に、コミュニティは土壌や水供給を汚染する可能性のある山火事の残骸にさらされています。

米国環境保護庁(EPA)は、一般的な大気汚染物質の全国的な大気質基準濃度を提供する公的資源である大気質指数(AQI)を開発しました。一般市民は、この指標をツールとして使用して、視程範囲に基づいて危険な大気汚染物質への曝露を判断できます。[223]

火災生態学者のLedaKobziarは、山火事の煙が微生物の生命を地球規模で分布させていることを発見しました。[224]彼女は、「私たちが煙の中に見つけたアレルゲンはたくさんあります。したがって、粒子状物質と煙だけでなく、煙に敏感な人の中には、その敏感さを持っている人もいるかもしれません。その中にはいくつかの生物が含まれています。」[225]

水質汚染

山火事の後に破片や化学物質が水路に流出し、飲料水源が安全でなくなる可能性があることはよく知られています。山火事は水処理施設に損害を与え、飲料水を危険にさらす可能性があることも知られています。ただし、水源や処理施設が損傷していない場合でも、建物内や埋設配水システム内の飲料水は化学的に汚染されている可能性があります。2017年のTubbsFireと2018年のカリフォルニアでのCampFireの後、山火事の影響を受けた複数の公共飲料水システムで、化学汚染の有害廃棄物レベルが見つかりました。[226] 2018年以降、カリフォルニア州とオレゴン州の飲料水配水システムと配管に損傷を与えた追加の山火事により、化学的な飲料水汚染が発生しました。[227]ベンゼンは、山火事の後に飲料水システムや建物で見つかった多くの化学物質の1つです。ベンゼンは特定のプラスチックパイプに浸透する可能性があるため、配水システムのインフラストラクチャや建物の配管から取り外すのに長い時間がかかります。米国環境保護庁のモデルを使用して、[228]研究者は、ベンゼンを安全な飲料水制限以下に減らすために、1日24時間、週7日、1本の汚染されたパイプを286日以上継続的に洗浄する必要があると推定しました。[229]山火事を含む火災によって引き起こされる温度上昇は、プラスチック製の水道管がベンゼンなどの有毒な化学物質[230]をそれらが運ぶ水に生成する原因となる可能性があります。[231]

河川や貯水池への浮遊砂の流入は、粒子に関連する汚染物質を輸送する可能性があるため、水の色や濁りを変えます。飲料中の浮遊砂濃度が高くなると、微生物やウイルスに気づきにくくなり、大量の吸着栄養素のために微生物の発生が増加し、医療援助の効果が低下します。

ユカタン半島沖の堆積物

重要なことに、一次粒子の代わりに複合浮遊堆積物粒子が、河川システムを通る小さな凝集性堆積物の通過を支配する可能性があります。微生物群集、有機および無機粒子、および化学成分はすべて、これらの複合粒子の構造内に囲まれているため、水質に悪影響を与える可能性があります。燃焼した骨材は、同じ直径の変化状態の粒子よりもはるかに大きな沈下速度を持っています。これは、有機物含有量と細孔ハウスの減少による燃焼混合密度の上昇に起因しています。さらに、土壌加熱の影響は、粘土粒子がより粗い複合粒子に凝集することに起因しており、おそらく同等のサイズの一次粒子と比較して、複合粒子への汚染物質の濃度が増加している。[232]

火災後のリスク

シドニー郊外の焦げた低木地2019–20オーストラリア森林火災)。

山火事の後、危険は残ります。家に帰る住民は、火で弱くなった木が倒れる危険性があります。人間やペットも灰の穴に落ちることによって害を受ける可能性があります

リスクのあるグループ

消防士

消防士は、山火事の煙への曝露に起因する急性および慢性の健康影響のリスクが最も高くなります。消防士の職務上、彼らは頻繁に危険な化学物質に近接して長期間さらされます。荒野の消防士の間での山火事の煙の暴露に関する事例研究は、消防士がOSHAを超えるかなりのレベルの一酸化炭素と呼吸器刺激物に暴露されていることを示しています-許容暴露限界(PEL)およびACGIHしきい値限界値(TLV)。5〜10%が露出オーバーです。この研究では、消防署を押さえるのに費やした10時間のシフトで、1人の荒野の消防士の暴露濃度を取得しました。消防士は、広範囲の一酸化炭素および呼吸器刺激物(3.5 µm以下の粒子状物質、アクロレイン、およびホルムアルデヒドの組み合わせ)レベルにさらされました。一酸化炭素レベルは最大160ppmに達し、TLV刺激性指数値は10の最高値に達しました。対照的に、一酸化炭素のOSHA PELは30ppmであり、TLV呼吸刺激性指数の計算されたしきい値制限値は1です。1を超える値は、露出制限を超えています。[233]

2001年から2012年の間に、野生の消防士の間で200人以上の死者が発生しました。熱や化学的危険に加えて、消防士は電力線からの感電死の危険もあります。機器による怪我; スリップ、トリップ、転倒; 車両の横転による負傷; 熱関連の病気; 虫刺されや刺傷; ストレス; 横紋筋融解[234]

居住者

山火事を取り巻くコミュニティの住民は、低濃度の化学物質にさらされていますが、水や土壌の汚染による間接的な暴露のリスクが高くなっています。居住者への曝露は、個人の感受性に大きく依存します。子供(0〜4歳)、高齢者(65歳以上)、喫煙者、妊婦などの脆弱な人は、化学物質の濃度が低く、曝露が存在する場合でも、すでに身体システムが危険にさらされているため、リスクが高くなります。比較的短い曝露期間。[221]彼らはまた、将来の山火事の危険にさらされており、危険性が低いと考える地域に移動する可能性があります。[235]

山火事は、カナダ西部と米国の多くの人々に影響を及ぼします。カリフォルニアだけでも、35万人以上が「非常に高い火災危険度の高いゾーン」の町や都市に住んでいます。[236]

耐火性の植生の選択、破片の蓄積を防ぎ防火帯を作るための造園の維持、難燃性の屋根材の選択などの設計上の選択により、火災が発生しやすい地域に居住者を建てることに対する直接的なリスクを軽減できます。暖かい季節の空気の質と熱が悪いという潜在的な複合問題は、建物の換気システムでのMERV 11以上の外気ろ過、機械的冷却、および必要に応じて追加の空気清浄と冷却を備えた避難場所の提供で対処できます。[237]

胎児への暴露

さらに、MHO'DonnellとAMBehieの研究者によって文書化されているように、母親のストレスが増加しているという証拠があり、出産の結果に影響を与えています。オーストラリアでは、研究によると、平均出生時体重が大幅に高いほとんどの男児は、深刻な火災の影響を受けた地域で生まれました。これは、母体の信号が胎児の成長パターンに直接影響を与えるという事実に起因しています。[238] [239]

喘息は、米国の子供たちの間で最も一般的な慢性疾患の1つであり、推定620万人の子供たちに影響を及ぼしています。[240] 喘息のリスクに関する最近の研究は、特に妊娠期間中の大気汚染のリスクに焦点を合わせています。これには、いくつかの病態生理学的プロセスが関与しています。かなりの気道発達が第2および第3トリメスターの間に起こり、3歳まで続きます。[241]この期間中の肺の上皮は毒素への透過性を増加させる可能性があるため、この期間中のこれらの毒素への曝露は結果的な影響を与える可能性があると仮定されている。親および出生前の段階での大気汚染への曝露は、喘息の発症の原因となるエピジェネティックな変化を引き起こす可能性があります。[242]最近のメタアナリシスでは、研究間の不均一性にもかかわらず、PM 2.5、NO 2と小児期の喘息の発症との間に有意な関連性があることがわかりました。[243]さらに、慢性ストレッサーへの母親の曝露は、苦しんでいる地域社会に存在する可能性が最も高く、これは小児喘息と相関している可能性があるため、幼児期の大気汚染への曝露、近隣の貧困、および小児期のリスクの間の関連をさらに説明する可能性がある。同様に、困窮した地域に住むことは、汚染源の場所と曝露に関連し、また、母体の免疫系の適応負荷を変化させる、より大きな慢性的な個人のストレスにも関連しています。次に、これは、大気汚染に対する感受性の増加を含む、子供たちの不利な結果につながります。[244]

健康への影響

横隔膜を緑色で示した横隔膜呼吸のアニメーション

山火事の煙には、人間の呼吸器系に悪影響を与える可能性のある粒子状物質が含まれています。山火事の煙の健康への影響の証拠は、曝露を制限できるように一般に伝えられるべきです。健康への影響の証拠は、健康へのポジティブな結果を促進するための政策に影響を与えるためにも使用できます。[245]

山火事からの煙の吸入は健康に害を及ぼす可能性があります。[246]野火の煙は、燃焼生成物、すなわち二酸化炭素一酸化炭素水蒸気粒子状物質、有機化学物質、窒素酸化物および他の化合物で構成されています。主な健康上の懸念は、粒子状物質と一酸化炭素の吸入です。[247]

粒子状物質(PM)は、ほこりの粒子と液滴で構成される大気汚染の一種です。それらは、粒子の直径に基づいて、粗いPM、細かいPM、および超微細なPMの3つのカテゴリに分類されます。粗い粒子は2.5マイクロメートルから10マイクロメートルの間であり、微粒子は0.1から2.5マイクロメートルの大きさであり、超微粒子は0.1マイクロメートル未満です。それぞれのサイズは吸入によって体内に入ることができますが、体へのPMの影響はサイズによって異なります。粗い粒子は上気道によってろ過され、これらの粒子は蓄積して肺の炎症を引き起こす可能性があります。これは、目や副鼻腔の炎症だけでなく、喉の痛みや咳を引き起こす可能性があります。[248] [249]粗いPMは、多くの場合、より重く、より毒性の高い材料で構成されており、より強い影響を伴う短期的な影響をもたらします。[249]

小さな粒子は呼吸器系にさらに移動し、肺と血流の奥深くに問題を引き起こします。[248] [249]喘息患者では、PM 2.5は炎症を引き起こしますが、上皮細胞の酸化ストレスも増加させます。これらの粒子はまた、肺上皮細胞にアポトーシスとオートファジーを引き起こします。どちらのプロセスも細胞に損傷を与え、細胞の機能に影響を与えます。この損傷は、肺の組織と機能がすでに損なわれている喘息などの呼吸器疾患のある人に影響を与えます。[249] 3番目のPMタイプは、超微細PM(UFP)です。UFPはPM2.5のように血流に入ることができますしかし、研究はそれがはるかに速く血に作用することを示しています。UFPによる炎症と上皮の損傷もはるかに深刻であることが示されています。[249] PM 2.5は、野火に関して最大​​の懸念事項です。[245]これは、非常に若い高齢者や、喘息、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、嚢胞性線維症、心血管疾患などの慢性疾患のある人にとって特に危険です。山火事の煙からの微粒子への曝露で最も一般的に見られる病気は、気管支炎、喘息またはCOPDの悪化、および肺炎です。これらの合併症の症状には、喘鳴や息切れなどがあり、心血管症状には、胸痛、頻脈、倦怠感などがあります。[248]

喘息の悪化

山火事からの煙は、特に子供やすでに呼吸器系の問題を抱えている人にとって、健康上の問題を引き起こす可能性があります。[250]いくつかの疫学研究は、大気汚染と気管支喘息などの呼吸器アレルギー性疾患との密接な関連を示しています。[245]

2007年のサンディエゴの山火事に関連する煙への曝露に関する観察研究では、医療利用と呼吸器診断の両方、特にサンプリングされたグループの喘息の増加が明らかになりました。[250]山火事発生の予測される気候シナリオは、幼児の呼吸状態の有意な増加を予測します。[250] 粒子状物質(PM)は、アレルギー性呼吸器疾患の有害な変化に関連する炎症性免疫応答、酸化ストレスなどの一連の生物学的プロセスを引き起こします。[251]

いくつかの研究では、山火事によるPMに関連する喘息患者の肺機能に有意な急性変化は見られませんでしたが、これらの直感に反する所見の考えられる説明は、吸入器などの迅速な救済薬の使用の増加であり、すでに喘息と診断されている人[252]閉塞性肺疾患と山火事への曝露に対する薬物使用の関連性を調査したところ、研究者らは、経口ステロイドの場合と同様に、吸入器の使用と長期管理の開始の両方が増加することを発見しました。[252]より具体的には、喘息のある人々は、迅速な救済薬のより高い使用を報告した(吸入器)。[252]カリフォルニアでの2回の大規模な山火事の後、研究者は、山火事の翌年に、各発生の前の年と比較して、迅速な救済薬の医師の処方が増加することを発見した。[252]

山火事の煙と喘息の悪化の間には一貫した証拠があります。[252]

一酸化炭素の危険性

一酸化炭素(CO)は無色無臭のガスで、くすぶっている火のすぐ近くで最高濃度で検出されます。このため、一酸化炭素の吸入は山火事の消防士の健康に深刻な脅威をもたらします。煙に含まれるCOは肺に吸い込まれ、そこで血流に吸収され、体の重要な臓器への酸素供給を減らします。高濃度では、頭痛、脱力感、めまい、錯乱、吐き気、方向感覚の喪失、視覚障害、昏睡、さらには死を引き起こす可能性があります。ただし、山火事で見られるような低濃度でも、心血管疾患のある人は胸痛や不整脈を経験する可能性があります。[221] 1990年から2006年までの山火事消防士の死亡数と原因を追跡した最近の研究では、死亡の21.9%が心臓発作によるものであることがわかりました。[253]

山火事のもう1つの重要でやや明白ではない健康への影響は、精神疾患と精神障害です。米国やカナダからギリシャやオーストラリアに至るまで、山火事の影響を直接的および間接的に受けた国の大人と子供たちの両方が、山火事の経験に関連するいくつかの異なる精神状態を示すことが研究者によって発見されました。これらには、心的外傷後ストレス障害(PTSD)、うつ病、不安症、および恐怖症が含まれます。[254] [255] [256] [257] [258]

疫学

米国西部では、過去数十年にわたって山火事の頻度と強度の両方が増加しています。この増加は、米国西部の乾燥した気候と地球温暖化の影響に起因しています。米国西部では、2004年から2009年にかけて推定4600万人が山火事の煙にさらされました。証拠は、山火事の煙が大気中の粒子状物質のレベルを増加させる可能性があることを示しています。[245]

EPAは、国家環境空気品質基準を通じて、空気中の粒子状物質の許容濃度を定義し、周囲空気品質の監視が義務付けられています。[259]これらの監視プログラムと人口密集地域の近くでのいくつかの大規模な山火事の発生率のために、疫学研究が行われ、人間の健康への影響と山火事の煙による微粒子状物質の増加との関連が示されています。

EPAは、空気中の粒子状物質の許容濃度を定義しています。全国大気質基準は大気浄化法の一部であり、汚染物質レベルと大気質の監視に関する義務付けられたガイドラインを提供します。[259]これらの監視プログラムに加えて、人口密集地域の近くでの山火事の発生率の増加は、いくつかの疫学研究を引き起こしました。このような研究は、人間の健康への悪影響と山火事の煙による微粒子状物質の増加との関連を示しています。より小さな粒子状物質(微細)が人間の気道に容易に吸入されるため、粒子状物質のサイズは重要です。多くの場合、小さな粒子状物質が肺の深部組織に吸入され、呼吸困難、病気、または病気を引き起こす可能性があります。[245]

2002年6月にコロラド州で発生したヘイマン火災から放出されたPM煙の増加は、COPD患者の呼吸器症状の増加と関連していた。[260]同様の方法で2003年10月の南カリフォルニアの山火事を見ると、研究者は、煙中のPMのピーク濃度にさらされている間、喘息の症状による入院の増加を示した。[261]別の疫学研究では、山火事特有の粒子状物質が高い2.5の煙波の日中、一致する非煙波と比較して、呼吸関連の入院リスクが7.2%(95%信頼区間:0.25%、15%)増加することがわかった。日々。[245]

子供の健康調査に参加した子供たちも、目と呼吸器の症状、薬の使用、医師の診察が増加していることがわかりました。[262]最近、火事の間に妊娠した母親は、出産中に山火事にさらされなかった母親と比較して、平均出生時体重がわずかに減少した赤ちゃんを出産したことが実証された。妊娠中の女性も山火事による悪影響のリスクが高い可能性があることを示唆しています。[263]世界中で、毎年339,000人が山火事の煙の影響で死亡していると推定されています。[264]

粒子状物質のサイズは健康への影響に関する重要な考慮事項ですが、山火事の煙からの粒子状物質(PM 2.5)の化学組成も考慮する必要があります。先行研究は、山火事の煙からのPM 2.5の化学組成が、他の煙源と比較して、人間の健康の結果の異なる推定値をもたらす可能性があることを示しています。[245]山火事の煙にさらされた人々の健康上の結果は、固形燃料などの代替源からの煙にさらされた人々とは異なる可能性があります。

歴史

エルクバス、モンタナで山火事を回避するエルクの受賞歴のある写真

山火事の最初の証拠は、シルル紀(約4億2000 万年前)にさかのぼるウェールズ国境で発見された、木炭として保存された植物学の植物化石です。 4億500万年前のデボン紀初期より前のある時期にくすぶる地表火災が発生し始めましたデボン紀中期および後期の低大気酸素は、木炭の存在量の減少を伴いました。[265] [266]追加の木炭の証拠は、石炭紀を通じて火災が続いたことを示唆している限目。その後、デボン紀後期の13%からペルム紀後期の30〜31%への大気中の酸素の全体的な増加は、山火事のより広範な分布を伴いました。[267]その後、ペルム紀後期から三畳紀にかけての山火事関連の木炭堆積物の減少は、酸素レベルの減少によって説明されます。[268]

古生代と中生代の山火事は、現代で発生する火災と同様のパターンに従いました。デボン紀および石炭紀の原裸子植物の森林 では、乾季によって引き起こされる地表火災[明確化が必要]が明らかです。石炭紀にさかのぼるリンボクの森には、樹冠の火の証拠である焦げた山があります。ジュラ紀の裸子植物の森では、高頻度で軽い表面火災の証拠があります。[268]三紀後期の火災活動の増加[269]は、おそらくC4タイプの草の増加によるものです。これらの草がよりメシックな生息地に移るにつれて、それらの高い可燃性は火災の頻度を増加させ、森林よりも草原を促進しました。[270]しかし、火災が発生しやすい生息地は、ユーカリ属マツ属セコイア属など、火災に耐えてピリセンスを利用するために樹皮が厚い樹木の隆起に寄与している可能性があります[271] [272]

人間の関与

タイのクンタン山脈の意図的な山火事の航空写真これらの火は、特定のきのこの成長を促進するために毎年地元の農家によって点火されます

旧石器時代中石器時代の農業と狩猟の目的での人間による火の使用は、既存の景観と火の体制を変えました。森林地帯は徐々に小さな植生に取って代わられ、旅行、狩猟、種まき、植林が容易になりました。[273]記録された人類の歴史の中で、山火事へのマイナーな言及は聖書とホメロスのような古典的な作家によって言及されましたしかし、古代ヘブライ語、ギリシャ語、ローマ語の作家は火事に気づいていましたが、山火事が発生した未耕作地にはあまり興味がありませんでした。[274] [275]山火事は、初期の熱兵器として人類の歴史を通して戦闘で使用されました中世から火の使用を管理する慣習や法律だけでなく、職業上の燃焼についての記述が書かれていました。ドイツでは、1290年にオーデンヴァルトで、1344年にシュヴァルツヴァルトで定期的な燃焼が記録されました。[276] 14世紀のサルデーニャでは、防火帯が山火事の保護に使用されていました。1550年代のスペインでは、移牧に使用された火事の有害な影響のために、フィリップ2世によって特定の州で飼育が推奨されていませんでし[274] [275]早くも17世紀、ネイティブアメリカンは火を使って観察された耕作、合図、戦争を含む多くの目的のために。スコットランドの植物学者デービッド・ダグラスは、タバコ栽培のための火の本来の使用、狩猟目的のためのより小さな地域への鹿の奨励、そして蜂蜜とバッタの採餌を改善することを指摘しました。中央アメリカの太平洋岸沖の堆積堆積物で見つかった木炭は、アメリカ大陸のスペイン植民地化前の50年間に、植民地化後よりも多くの燃焼が起こったことを示唆しています。[277]第二次世界大戦後のバルト地方では、社会経済的変化により、より厳しい大気質基準と火災の禁止がもたらされ、従来の燃焼慣行が排除されました。[276] 19世紀半ば、HMS ビーグルは、オーストラリアのアボリジニが、後にファイヤースティックファーミングと呼ばれる方法で、地面の開墾、狩猟、植物性食品の再生に火を使用しているのを観察しました[278]このような慎重な火の使用は、生物多様性を促進するためにカカドゥ国立公園によって保護されている土地で何世紀にもわたって採用されてきました。[279]

山火事は通常、気温の上昇と干ばつの時期に発生しました。イエローストーン国立公園北東部の扇状地における火災関連の土石流の増加は、中世の温暖期と一致する、西暦1050年から1200年までの期間に関連していました[280]しかし、人間の影響により火災の頻度が増加した。フィンランドの年輪年代学的火災痕跡データと木炭層データは、厳しい干ばつ状態で多くの火災が発生した一方で、紀元前850年と西暦1660年の火災数の増加は人間の影響に起因する可能性があることを示唆しています。[281]南北アメリカからの炭の証拠は、前の年と比較して、西暦1年から1750年の間に山火事が一般的に減少したことを示唆しました。しかし、1750年から1870年の間に火災の頻度が増加した時期は、北米とアジアの炭のデータによって示唆されました。これは、人口増加と土地開拓慣行などの影響によるものです。この時期に続いて、20世紀には全体的な燃焼の減少が見られ、農業の拡大、家畜の放牧の増加、防火活動につながりました。[282]メタアナリシスによると、カリフォルニアでは、最近の数十年と比較して、1800年以前に毎年17倍の土地が燃やされていた(102,000ヘクタール/年に対して1,800,000ヘクタール/年)。[283]

ジャーナルScienceに掲載された論文によると、自然火災と人為的火災の数は1998年から2015年の間に24.3%減少しました。研究者は、これが遊牧民から定住生活への移行と農業の強化につながり、使用量が減少したと説明しています。土地の開墾のための火の。[284] [285]

特定の樹種(すなわち針葉樹)が他の樹種(すなわち落葉樹よりも増加すると、特に これらの樹木が単一栽培でも植えられている場合、山火事のリスクが高まる可能性があります[ 286 ]と製紙業)は、場合によっては山火事の激しさも増しています。例としては、カリフォルニアのユーカリ[288] [289]オーストラリアの ガンバグラスなどの種があります。

文化的側面

山火事は多くの文化の中で場所を持っています。「山火事のように広がる」というのは英語の一般的なイディオムであり、「ますます多くの人々にすぐに影響を与えるか、知られるようになる」という意味です。[290]スモーキーベア防火キャンペーンは、米国で最も人気のあるキャラクターの1人を生み出しました。何年もの間、生きているスモーキーベアのマスコットがあり、それは切手で記念されてきました。[291]

山火事の活動は、古代ギリシャの発展の主要な要因であるとされてきました現代ギリシャでは、他の多くの地域と同様に、それは最も一般的な自然災害であり、その人々の社会的および経済的生活の中で顕著に現れています。[292]

山火事の安全性に関する情報を一般に伝えることに関して、山火事について他の人とコミュニケーションをとる最も効果的な方法のいくつかは、住宅所有者や町内会へのプレゼンテーション、フェスティバルや郡フェアなどのコミュニティイベント、青少年プログラムを通じて行われるコミュニティアウトリーチです。[293]

も参照してください

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