近年來歐洲森林火災有關事故（四）2000年帕拉斯卡火災（法國）

John Dold Albert Simeoni Anna Zinoviev Rodney Weber 劉先斌 胡萬吉

欄目主持：許傳升。本文為“讓消防員安全回家”公益計劃成果，文章翻譯自多明戈斯·澤維爾·維加斯主編的《近年來歐洲森林火災有關事故》。

2000年9月17日凌晨6：57，大約在日出前10分鐘，在科西嘉島北部一個相對較小的切口山谷的底部附近發生了火災。該山谷從一條沿海公路旁開始，朝東北方向上升近200米，在距離約700米處形成一個山脊，將它與另一個在東北方向急劇下降的山谷分隔開來。山谷照片如圖1所示，從Lozari海灘可見該區域的衛星圖像如圖2所示。

圖1 ? 2000年9月17日發生火災的山谷照片（從Lozari海灘拍攝），在這張照片中，火勢急劇加速，沿著標有" eruption"的斜坡向上蔓延。消防人員用來進入山谷的路線和起火區域也在圖中做了標記。

圖1 圖2所示山谷以及附近的Lozari海灘的衛星圖像。兩張圖片中都可以看到消防人員進入山谷的路線，以及起火點和火勢快速蔓延區域。業余愛好者拍攝的部分活動視頻是從標有"video"的地方拍攝的。

消防隊員在15分鐘內被派往現場，以控制火勢。在接下來的一個小時里，火勢以持續的速度蔓延，部分得到了消防隊員控制，但在那之后，火勢發生了巨大的變化。上午8點15分左右，火勢在近6公頃的范圍內迅速蔓延，完全壓倒了一些消防隊員;兩名年輕的消防隊員喪生，另外六人被燒傷，其中五人嚴重燒傷。幸存者報告說，他們被一個火湖包圍，火湖在大約一分鐘內迅速發展并開始消亡。

本章試圖利用現有信息（Raffalli等人，2002年和Peuch，2007年）和現場檢查來總結當天早上火災的發展，強調火災行為的突然和異常變化。并還利用了一段拍攝到部分事件的業余視頻，這段視頻是從距山谷山腳約700米的沿海公路旁的一個有利位置拍攝的。

圖3 ?上午7：15（左上）、上午7：30（右上）和稍后的一幅圖像（從路線的不同部分看到時的火災視圖）

火勢最初是從山谷西北斜坡的底部發展而來，在斜坡和中等風力的激勵下，逐漸向山谷蔓延。如圖3的前兩個視圖所示，火災僅在山谷的一側，并且在其最初的生長期間傳播相對緩慢。然而，在某個階段，火勢的下翼到達并穿過谷底，之后火勢發展得更加猛烈。

圖3中的第三張圖片顯示，大火已經向山谷兩側蔓延了很多。但這張照片似乎也顯示了頭部火勢已經被抑制;在照片中，每個側面的火勢都結束了，沒有任何跡象表明有明顯的火焰將兩者聯系起來。這可能被視為控制火勢的積極進展。然而，隨后發生的事件顯示出一種極不尋常的、不幸的、毀滅性的火勢蔓延形式。

圖4 ? 上午8：15左右的火災視頻圖像，總時間約為一分鐘

由于火災產生的煙霧，山谷中8：15的能見度非常差，尤其是上游地區。從圖2中標記為"video"的點拍攝的視頻圖像證實了這一點，如圖4中第一幅圖像所示。圖中剩下的圖像顯示，僅一分鐘的時間里，火災在5到6公頃的廣袤區域內迅速蔓延。第二張圖片顯示了巨大的火焰遠遠超過了電塔的高度。剩下的圖片顯示了大火的快速推進留下了大面積的火焰，同時覆蓋了整個山谷上游。這就是幸存者所說的火湖。

火湖逐漸消失，留下一片焦黑的風景，似乎并非一切都被燒毀了。即使在事發8年后的今天，火湖地區仍有一些很好的枯死燃料。植被中的一些葉子仍然保留在原處，顯然沒有燒焦，但被火焰的熱量焦糖化了，如圖5所示。今天山谷中的植被（如圖6所示）尚未恢復到火災發生時的水平（如圖3所示）。

例如，Peuch（2007年）推測，火災行為的巨大變化可能涉及到由未燃燒的高溫分解氣體驅動的預混合火焰的蔓延，從斜坡下方的植被中驅出，但最初仍保持未燃燒狀態。早在1954年，Arnold和Buck就注意到野火中存在這種燃燒現象，Rafalli等人（2002年）對其進行了調查。Dold等人（2005年）的一篇文章和Williams（2007年）的一篇新科學家專題文章也討論了類似的現象可能導致大火焰在牧場上迅速蔓延的可能性，正如2003年1月在堪培拉（澳大利亞首都）附近的一場大火災中有經驗的消防隊員所看到的那樣。

圖5 ? 焦糖化的葉子和精細的植被在火災后仍然保留了8年

圖6 ? 從2000年9月火湖形成的山谷的一部分看到的景象

這些氣體由許多揮發性有機化合物組成，其中一些在大氣溫度下凝結成細水滴，形成典型的白色或淺灰色煙霧，并降低能見度。在足夠高的濃度下，這種熱分解燃料蒸汽能夠支持湍流的預混合火焰或爆燃，它們可以以每秒幾米的速度傳播，很容易在大約一分鐘內覆蓋200米。從事件視頻中的圖像可看出，火焰確實曾一度在植被上方的煙霧中蔓延。

這種火焰通過未燃燒的熱分解蒸汽傳播，在建筑火災中很常見，它導致了所謂的閃燃。在露天植被火災的背景下使用相同的術語似乎很自然，正如Arnold和Buck（1954）所描述的那樣，混合熱解蒸汽和空氣的預混合“火焰可能在相當大的區域上閃現”。

如果熱解產物和空氣的混合物在接近地面的氧氣上方含有過量的燃料蒸汽，那么閃燃的預混合火焰將在其尾流中留下擴散火焰，如Dold等人（2005）所述。這可能是地表上的一片火焰，下面幾乎沒有氧氣。在這個火焰湖下面的植被會被上面火焰的輻射加熱，但如果沒有氧氣，就不能直接燃燒。這樣的火焰在強度上會逐漸減弱，因為燃料和空氣會越來越緩慢地混合在一起，同時仍然會通過輻射其能量而被強烈冷卻。在某一時刻，當熱損失超過化學反應產生熱量的速率時，火焰溫度會下降，這一現象稱為輻射淬火，導致火焰停止燃燒。因此，在這種情況下，靠近地面的細密植被將經受一段時間的強烈加熱，大約一分鐘，但不會受到表面氧化。實際上，對消防車本身的損害似乎也相對有限，而且消防車內的消防人員也能夠在火焰中生存下來。

2000年9月的帕拉斯卡火災很可能涉及到覆蓋了6公頃植被的閃燃，盡管還需要考慮其他解釋。重要的問題是，為什么火會這樣燃燒。火勢分為兩翼，沒有頭火，這可能是其中的一部分原因;在這個階段，消防員的努力可能已經成功地撲滅了頭火，在這之后，側翼火應該更容易撲滅。另一方面，頭部的消亡可能只是部分成功的：火焰可能已經熄滅，不然的話，在頭部火災中燃燒的高溫分解氣體的產生可能會持續足夠強烈，使積聚物發展成易燃的比例。

在熱解氣體中閃燃的一個問題是，預混合火焰只能通過相對高濃度的可燃揮發性有機化合物傳播。野火總是會產生這樣的化合物，但為了支持預混合火焰的傳播，它們在空氣中的濃度必須超過一定的可燃極限，雖然基于典型碳水化合物（CH2O）的氧量熱法粗略估計的最小自維持火焰溫度大約900℃時，其較低可燃極限為在空氣中的質量大約6%，但目前還不知道其精確值。這是一個相當高的濃度，可被視為濃厚的白色或灰色煙霧，這也可能使正常呼吸困難。濃度明顯低于此水平的揮發性有機化合物不會對預混合火焰傳播或閃燃造成危險。

對于覆蓋如此大區域的閃燃而言，在該區域的大部分區域內，可燃揮發性有機化合物的積聚應該超過了可燃下限。這種積聚不必特別厚，而且幾乎可以肯定的是，在閃燃蔓延的區域內，這種積聚不會是均勻的?？扇紖^域的厚度和可燃極限以上的濃度的變化會影響預混火焰的傳播速度，隨著閃燃在植被上的相對快速移動，預混火焰的傳播速度可能會發生顯著波動。然而，總的影響是要在閃燃區域實現火焰快速傳播。

在空氣中，以質量計，含分子式（CH2O）的碳水化合物熱解物的化學計量濃度約為18%;在超過該濃度時，燃料蒸汽和空氣的混合物是豐富的，而在較小值時，混合物是稀薄的。對于閃燃的預混合火焰傳播后留下的氣體擴散火焰，熱解蒸汽的濃度必須超過這一水平，至少要足夠接近植被。另一方面，通過閃燃加熱而引發的熱解本身可能已經引發了廣泛的擴散火焰（火湖），因此最初可能低于化學計量水平的濃度可能仍然會導致火湖的產生。不管用什么方法來確定它，這種熱分解將使火湖從下面的燃料蒸汽保持更新，直到輻射終止。

對于Palasca火災行為變化的另一種解釋可能是爆燃火的發展，如本卷報告的其他案例中所見，火災線的持續上坡加速。這些形式的爆燃火也可能具有極大的破壞性，發展成迅速蔓延的斜坡或峽谷狀地形。

在實驗室中，Viegas和Pita（2004）利用一個傾斜的峽谷形狀的桌子，對爆燃火進行了開創性研究;并在一個真實的峽谷中進行了一次全尺度野外試驗。Viegas（2005年、2006年）提供了一個極具見解的公式，可以模擬爆燃火是如何加速的。最近，Dold等人（2009）的文章更深入地研究了基本的物理機制，認為火線強度的任何增長主要是由于火焰深度的累積，而從強度到蔓延速率的不同反饋形式會導致穩定或爆燃的火災行為。在實驗觀察的支持下，火線處特別是火線前方氣流的附著被確定為可能產生爆燃火生長條件的關鍵因素。

這是氣流的一個特征，可以發展成對消防員的警告信號：如果火勢正前方的空氣正沿著斜坡向上蔓延，吹向遠離火線的山坡，而不是向下吹向火線，那么就可能出現一種非常危險的情況。

根據這些模型和實驗研究，盡管蔓延速度沒有像閃燃那樣的突然變化，火焰的強度和蔓延速度都會如爆燃中一個連續的火線那樣越來越大。帕拉斯卡大火的頭部火焰可能已經自我改進，并迅速發展為一種蔓延速度加快、火焰強度迅速增長的爆燃火災，這是極有可能的。

帕拉斯卡事件中頭部火焰的明顯熄滅表明，此次火災可能不是作為一個連續的火線發展，而是以一種預混火焰蔓延或閃燃的形式。如果沒有更深入的調查，就不可能絕對確定這是哪種形式的快速蔓延火災。而如果頭火能夠繼續不受阻礙的話，甚至有可能發生更具毀滅性的爆燃火災。

也許從2000年9月17日的慘烈火災中應該吸取的最重要的教訓是，目前我們對非常危險的火災行為形式的實用和科學知識是有限的。尤其是火勢在沒有外部驅動力的情況下迅速增長，從而改變火災行為，就像在帕拉斯卡火災中一樣。此外，只有當危險被廣泛識別后，消防員才不會無意識的繼續把自己置于危險之中。

譯者注：

帕拉斯卡火災與2019年3月30日四川省涼山州木里縣雅礱江鎮立爾村發生的森林火災有諸多類似之處。據報道，木里火災著火點在海拔3800余米左右，地形復雜、坡陡谷深，交通、通訊不便。當地立即啟動應急預案，投入689人實施滅火作業。3月31日下午，撲火人員在轉場途中，受瞬間風力風向突變影響，突遇山火爆燃，30名撲火人員遇難（后增加至31人）。

那么，什么是爆燃？造成爆燃的原因有哪些？爆燃的危害有哪些？

什么是“爆燃”？

“爆燃”通常指“爆炸性燃燒”，和森林消防隊員平日滅火時所說的“轟燃”意思相近，往往發生時間突然，會在短時間內形成巨大火球、蘑菇云等現象，爆燃時產生的溫度極高。

造成爆燃的原因有哪些？

一是地面植被和林下可燃物因長期堆積后發生腐爛，進而產生大量可燃氣體，同時與腐爛的可燃物混合后，突遇明火燃燒導致。

二是在陡坡、山脊、山巖凸起地形、鞍部、單口山谷、草塘溝等特殊的、較為封閉式的地形中，蔓延而至的林火使這些地形中的可燃物同時預熱、共同燃燒后所形成。

爆燃造成的危害有哪些？

一是燒死大量地被植物，給當地的生態環境和人們的生命財產造成危害;二是產生大量高溫有害氣體，燙傷受困者呼吸道，同時受困者因吸入大量有害氣體，會導致中毒、昏迷甚至直接死亡;三是產生高溫熱浪，對受困者造成灼傷，嚴重時會直接將受困者燒亡。