شبیه سازی آتش سوزی سطحی به منظور بررسی سرعت گسترش آن در جنگل آمیخته پهن برگ

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استادیار، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد جنگل‌داری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

آتش به‌عنوان پدیده‌ای طبیعی همواره اکوسیستم‌های جنگلی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. گرمایش جهانی و تأثیر آن در طولانی شدن فصل خشک به همراه تجمع لاشبرگ سبب تشدید اثرهای آتش‌سوزی در اکوسیستم‌های جنگلی می‌شود. جنگلهای هیرکانی ایران اغلب تحت تأثیر آتش‌سوزیهای طبیعی و عمدی هستند. این پژوهش به منظور بررسی سرعت گسترش آتش‌سوزی سطحی و عوامل مؤثر بر آن در جنگل آمیخته طبیعی چلمردی استان مازندران انجام شد. سرعت گسترش آتش در شرایط مختلف از طریق شبیه‌سازی سرعت‌های مختلف باد (از یک تا 16متر بر ثانیه)، طبقات شیب (از صفر تا 90 درصد)، نوع لاشبرگ (بلندمازو، ممرز، انجیلی، راش و پلت) و ضخامت آن (از یک تا 8 سانتی‌متر) مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت باد، سرعت آتش‌سوزی سطحی به‌طور تصاعدی افزایش یافته است. همچنین افزایش شیب سبب تسریع در گسترش آتش‌سوزی سطحی شده است. یافته‌های این تحقیق حکایت از آن دارد که با افزایش ضخامت لاشبرگ تا ٤ سانتی‌متر سرعت آتش‌سوزی سطحی افزایش و از آن به بعد کاهش می‌یابد. نوع لاشبرگ تأثیر زیادی بر سرعت گسترش آتش‌سوزی سطحی دارد. به‌طوری که برگهایی با ضخامت کم (راش) و پهنای زیاد (پلت) با خم شدن سریع خود باعث تسهیل انتقال آتش به لاشبرگ‌های مجاور شده و سرعت آتش‌سوزی را افزایش می‌دهند و برگ‌هایی با ضخامت بیشتر (بلندمازو) و کوچکتر (ممرز) به دلیل عدم انتقال سریع آتش به لاشبرگ‌های مجاور باعث کاهش سرعت گسترش آتش‌سوزی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of surface fire to study the spread rate of it`s distribution in mixed hardwood

نویسندگان [English]

  • Mehran Nasiri 1
  • Seyed Mohammad Hojjati 2
  • Mehrsedeh Tafazoli 3
1 M.Sc. student of Forest Engineering, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Science and Natural Resources University
2 Assistant Prof., Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Science and Natural Resources University
3 M.Sc. student of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Science and Natural Resources University
چکیده [English]

Wildfires as one of the natural events influence forest ecosystems. Global warming and it’s effect on lengthening of dry season along with accumulation of senesced litter may couple the effects of fire in forest ecosystems. Hyrcanian forests of Iran are often bothered from the natural and also manmade fires severely. The present study was conducted to investigate the spread rate of surface fire and the effective factors which influence on it in natural mixed forest of Chalmardi- Mazandaran, Northern Iran. The spread rate of fire was measured under different conditions which were simulated with different wind speed (1-16 m s-1), slope classes (% 0-90), species (Parrotia persica C.A.M., Acer velutinum L., Fagus orientalis L., Carpinus betulus L., Quercus castaneifolia L.) and thicknesses of leaf litter (1-8 cm). Results showed that the surface fire distributed intensively with increasing wind speed. This was also accelerated in greater slope degrees. Our findings revealed that the spread rate of fire increased with increasing litter thicknesses up to 4 cm and then decreased. The types of leaf litter influence the spread rate of fire, as leaves with small thickness (Fagus orientalis L.) and large width (Acer velutinum L.), facilitate the fire transmission to neighbor litter by bending itself and increase the spread rate of fire, and leaves with greater (Quercus castaneifolia L.) and smaller (Carpinus betulus L.) thickness reduce the spread rate of fire due to the lack of rapid transmission of fire to the neighbor litter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • surface fire
  • wind speed
  • Slope
  • litter thickness
  • litter type
  • spread rate of fire
- بی­نام، 9١٣٨.  بانک اطلاعات هواشناسی(www.irimo.ir ).

- جزیره‌ای، م.ح.، ۱۳۸۴. نگهداشت جنگل. انتشارات دانشگاه تهران، 231 صفحه.

- حسینی، س.م.، ۱۳۸۴. جنگل‌داری مقدماتی. انتشارات دانشگاه مازندران، 274 صفحه.

- مروی مهاجر، م.ر.، ۱۳۸۵. جنگل‌شناسی و پرورش جنگل. انتشارات دانشگاه تهران، ۳۸٧ صفحه.

- Agee, J.K., 1993 .Fire ecology of pacific northwest forests. Island press, Washington D.C., 493 p.

- Anne, G., Marielle, J., Corinne, L.M., Thomas, C. and Laurent, B., 2010. Effects of vegetation type and fire regime on flammability of undisturbed litter in South eastern France. Forest Ecology and Management, 261 (12): 2223-2231.

- Barnes, B.V., Zak, D.R., Denton, S.R. and Spurr, S.H., 1998. Forest Ecology. Forth Edition, Wiley and Sons, New York, 774 p.

- Berjak, S.G. and Hearne, J.W., 2002. An improved cellular automaton model for simulating fire in a spatially heterogeneous Savanna system. Ecological Modelling, 148: 133-151.

- Boboulos, M. and Purvis, M.R.I., 2009. Wind and slope effects on ROS during the fire propagation in East-Mediterranean pine forest litter. Fire Safety Journal, 44: 764-769.

- Bradstock, R.A. and Cohn, J.S., 2002. Fire regimes and biodiversity in semi-arid mallee ecosystems. In: Bradstock, R.A., Williams, J.E., Gill, A.M. (Eds.). Flammable Australia: The fire regimes and biodiversity of a continent. Cambridge University Press, Cambridge, UK: 238-258.

- Brown, P.M. and Sieg, C.H., 1996. Fire history in interior ponderosa pine communities of the Black Hills, SD, USA. International Journal of Wildland Fire, 6: 97-105.

- Burgan, R.E. and Rothermel, R.C., 1984. Behave: fire behavior prediction and fuel modeling system-fuel subsystem. USDA. Forest Service. General Technical Report INT-167, 126 p.

- Cammeraat, L.H. and Imeson, A.C., 1999. The evolution and significance of soil-vegetation patterns following land abandonment and fire in Spain. The significance of soil, water and landscape processes in banded vegetation patterning, Catena, 37: 107-127.

- Catchpole, W.R., Catchpole, E.A., Butler, B.W., Rothermel, R.C., Morris, G.A. and Latham, D.J., 1998. Rate of spread of free-burning fires in woody fuels in a wind tunnel. Combust Science Technology, 131: 1-37.

- Certini, G., 2005. Effects of fire on properties of forest soils: a review. Oecologia, 143: 1-10.

- Dimitrakopoulos, A.P. and Panov, P.I., 2001. Pyric properties of some dominant Mediterranean vegetation species. International Journal of Wildland Fire, 10: 23-27.

- Drysdale, D.D. and Macmillan, A.J., 1992. Flame spread on inclined surfaces. Fire Safety Journal, 18: 245-254.

- Kane, J.M., Varner, J.M. and Hiers, J.K., 2008. The burning characteristics of southeastern oaks: discriminating fire facilitators from fire impeders. Forest Ecology and Management, 256: 2039-2045.

- Karafyllidis, I. and Thanailakis, A., 1997. A model for predicting forest fire spreading using cellular automata. Ecological Modelling, 99 (1): 87-97.

- Luke, R.H. and Mcarthur, A.G., 1978. Bushfires in Australia. Australian Government Publishing Service, Canberra, 359 p.

- Mendes-Lopes, J.M., Ventura, J.M. and Amaral, J.M., 1998. Rate of spread and flame characteristics in a bed of pine needles. Proceedings of the III. International Conference on Fire Research. Luso, Portugal: 497-511.

- Morandini, F., Santoni, P.A. and Balbi, J.H., 2001. The contribution of radiant heat transfer to laboratory-scale spread under the influences of wind and slope. Fire Safety Journal, 36: 519-543

- Morandini, F., Silvani, X., Rossi, L., Santoni, P.A., Simeoni, A., Balbi, J.H., Rossi, J.L. and Marcelli, T., 2006. Fire spread experiment across Mediterranean shrub: Influence of wind on flame front properties. Fire Safety Journal, 41: 229-235.

- Nelson, R.M. and Adkins, C.W., 1986. Flame characteristics of wind-driven surface fires. Canadian Journal of Forest Research, 18: 391-403.

- Ormeno, E., Céspedes, B., Sánchez, I.A., Velasco-García, A., Moreno, J., Fernandez, C. and Baldy,V., 2009. The relationship between terpenes and flammability of leaf litter. Forest Ecology and Management, 257: 471-482.

- Scarff, F.R. and Westboy, M., 2006. Leaf litter flammability in some semi-arid Australian woodlands. Functional Ecology, 20: 745-752.

- Swanson, F.J., 1981. Fire and geomorphic processes. In: Mooney, H.A., Bonnicksen, T.M., Christensen, N.L., Lotan, J.E. and Reiners, W.A., (Eds.). Fire regimes and ecosystem properties, proceedings of the conference, USDA Forest Service General Technical Report WO-26, Honolulu, HI.. 401-420.

- Trollope, W.J., 1984. Fire in Savanna. In: Booysen, P.V. and Tainton, N.M., (Eds.). Ecological effects of fire in South African ecosystems. Springer-Verlag, Berlin: 149-176.

- Tse, S.D. and Fernandez-Pello A.C., 1998.On the flight paths of metal particles and embers generated by power lines in high winds-a potential source of wildland fires. Fire Safety Journal, 30: 333-356.

- Viegas, D., 2004. Slope and wind effect on fire propagation. International Journal of Wildland Fire, 13: 143-156.

- Weise, D.R. and Biging, G.S., 1996. Effects of wind velocity and slope on flame properties. Canadian Journal of Forest Research, 26 (10): 1849-1858.

- Wotton, B.M., McAlpine, R.S. and Hobbs, M.W., 1999. The effect of fire front width on surface fire behavior. International Journal of Wildland Fire, 9 (4): 247-253.