Conference PaperPDF Available

Παρατηρήσεις μετάδοσης δασικών πυρκαγιών με καύτρες στην Ελλάδα - Observations on spotting in forest fires in Greece (In Greek with English abstract)

Authors:

Abstract

This paper concerns on site observations and measurements of spotting in wildland fires during the last six fire seasons in Greece (2007 until 2012). For a total of 75 observations, spotting ignition or absence of the phenomenon were documented and an ordinal variable named Κκ was created in order to represent the following four empirical classes: a) no spotting , b) rare spotting, c) limited spotting and d) massive spotting. Relative humidity (RH%) values were recorded in the field and were correlated with the Κκ classes. Descriptive statistics were used to describe the RH% dataset, for the Κκ classes: a) mean, b) median, c) mode, d) standard deviation, e) minimum and f) maximum. Preliminary conclusions on RH% thresholds for spotting occurrence are presented for the three forest fuel types on which the firebrands were landed (maquis, small xeric shrubs (phrygana) and grass). The data series and the results of this paper represent the first approach of this type to the spotting phenomenon in Greece.
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
30
Παρατηρήσεις μετάδοσης δασικών πυρκαϊών με καύτρες στην Ελλάδα
Αθανασίου Μιλτιάδης1, Ξανθόπουλος Γαβριήλ2
1 Γραφείο Περιβαλλοντικών Μελετών – “Μ. Αθανασίου”
Θωμά Παλαιολόγου 8, 13673 Αχαρνές, e-mail: info@m-athanasiou.gr
2 Ελληνικός Γεωργικός Οργανισμός «ΔΗΜΗΤΡΑ»
Ινστιτούτο Μεσογειακών Δασικών Οικοσυστημάτων
και Τεχνολογίας Δασικών Προϊόντων
Τέρμα Αλκμάνος, Ιλίσια, 115 28 Αθήνα, e-mail: gxnrtc@fria.gr
Περίληψη
Κατά τη διάρκεια των έξι τελευταίων αντιπυρικών περιόδων στην Ελλάδα,
από το 2007 έως και το 2012, έγιναν παρατηρήσεις και μετρήσεις μετάδοσης δασικών
πυρκαϊών με καύτρες (κηλίδωσης), στο πεδίο. Η απουσία ή η εμφάνιση του φαινομένου
τεκμηριώθηκε σε 75 περιπτώσεις και δημιουργήθηκε σχετική ποιοτική διατάξιμη
μεταβλητή (Κκ) για την οποία ορίστηκαν τέσσερεις (4) κατηγορίες: α) απουσία του
φαινομένου, β) συμπτωματική (σπάνια) εμφάνιση καυτρών, γ) περιορισμένη εμφάνιση
καυτρών και δ) έντονη εμφάνιση του φαινομένου. Παράλληλα με την τεκμηρίωση της
εμφάνισης κηλίδωσης έγιναν και παρατηρήσεις για το περιβάλλον και τα
χαρακτηριστικά των πυρκαϊών αυτών.
Από το σύνολο των παραμέτρων που μετρήθηκαν, σχετικά με την βλάστηση,
την τοπογραφία, τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες και τη συμπεριφορά των
πυρκαϊών, αξιοποιήθηκαν και παρουσιάζονται οι τιμές της σχετικής υγρασίας του αέρα
(RH %) σε συνδυασμό με την κλιμάκωση της έντασης του φαινομένου και τους τρεις
(3) τύπους των δασικών καυσίμων στα οποία κατέληξαν (προσγειώθηκαν) οι καύτρες
(μακία βλάστηση, φρύγανα και χόρτα). Συγκεκριμένα, για κάθε κατηγορία της
μεταβλητής Κκ και τύπο βλάστησης, υπολογίστηκαν α) η μέση τιμή, β) η διάμεσος, γ) η
κορυφή (επικρατούσα τιμή), δ) η τυπική απόκλιση, ε) η ελάχιστη τιμή και στ) η μέγιστη
τιμή της σχετικής υγρασίας του αέρα (RH %) και παρουσιάζονται τιμές κατωφλίων και
διαστήματα τιμών της RH %, σχετικά με την εμφάνιση, την απουσία και την ένταση
του φαινομένου της κηλίδωσης, για τους τρεις τύπους βλάστησης. Η πρωτόλεια αυτή
μορφή των αποτελεσμάτων της παρούσας εργασίας συνιστά την πρώτη σειρά
παρόμοιων δεδομένων για την Ελλάδα.
Εισαγωγή
Οι δασικές πυρκαϊές, εκτός από τους δύο βασικούς μηχανισμούς μετάδοσής
τους (μέσω της μετάδοσης της θερμότητας με την επαγωγή θερμών αερίων και την
ακτινοβολία), μεταδίδονται και με αναμμένα τεμάχια καύσιμης ύλης τα οποία
καλούνται καύτρες, μεταφέρονται από τον άνεμο και προσγειώνονται μακριά από την
περίμετρό τους (Ξανθόπουλος, 1996). Εκτός από το γεγονός ότι η μετάδοση των
δασικών πυρκαϊών με καύτρες δυσχεραίνει ή και πολλές φορές ακυρώνει το
δασοπυροσβεστικό έργο, επιπλέον αυξάνει τον κίνδυνο εγκλωβισμού
δασοπυροσβεστών και πολιτών, με πιο πρόσφατο το τραγικό δυστύχημα της 24ης
Αυγούστου 2007 στην Αρτέμιδα όπου εγκλωβίστηκαν 23 πολίτες και πυροσβέστες
(Xanthopoulos et al. 2009).
Η κατά το δυνατόν πιο αποτελεσματική και ασφαλής αντιμετώπιση του
φαινομένου προϋποθέτει κατανόηση του μηχανισμού του και συνίσταται στην
πρόβλεψη των πιθανοτήτων εμφάνισής του και στην εκτίμηση και διαστασιολόγηση
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
31
της έντασης και έκτασής του, ανάλογα με τις εκάστοτε επικρατούσες συνθήκες.
Σύμφωνα με το Rothermel (1983) η μετάδοση με καύτρες εξαρτάται από τις
ακόλουθες, τρεις κατηγορίες παραγόντων: α) από την ύπαρξη βλάστησης, τα
χαρακτηριστικά της οποίας επιτρέπουν τη δημιουργία κατάλληλων φλεγόμενων
τεμαχιδίων (καυτρών), β) από την ύπαρξη των δυνάμεων εκείνων οι οποίες θα
μεταφέρουν τις καύτρες καθώς και από την απόσταση την οποία οι καύτρες θα
διανύσουν και γ) από την πιθανότητα δημιουργίας νέων εστιών φωτιάς στη βλάστηση
όπου οι καύτρες θα προσγειωθούν.
Οι μεγα-πυρκαϊές της αντιπυρικής περιόδου του 2007, η μεγάλη πυρκαϊά της
βορειοανατολικής Αττικής του 2009 - αλλά και μικρότερες σε ένταση και έκταση
πυρκαϊές των αντυπυρικών περιόδων των ετών 2007 έως και 2012, αποτέλεσαν
ευκαιρίες παρατήρησης και καταγραφής της συμπεριφοράς τους στο πεδίο, στα πλαίσια
της διδακτορικής διατριβής του πρώτου συγγραφέα (Πίνακας 1).
Πίνακας 1. Οι 19 πυρκαϊές κατά την εξάπλωση των οποίων έγιναν οι 75 παρατηρήσεις
απουσίας ή εμφάνισης του φαινομένου της κηλίδωσης (μετάδοσης δασικών
πυρκαϊών με καύτρες).
Table 1. The 19 wildfires during which 75 cases of spotting occurrence or absence,
were documented
Έτος
Πυρκαϊά
Αριθμός Παρατηρήσεων
2007
Κουταλάδων Υμηττού Αττικής
1
2007
Αρχαίας Κορίνθου
3
2007
Χιλιομοδίου Κορινθίας
1
2007
Αιγιαλείας Αχαΐας
1
2007
Παλαιοχωρίου Ηλείας
12
2007
Σέκουλα Ηλείας
21
2008
Αδαμών – Κρυονερίου Αττικής
1
2009
Άνω Λιοσίων Αττικής
2
2009
Υμηττού (Γλυφάδα) Αττικής
3
2009
Ισθμίων Κορινθίας
2
2009
ΒΑ Αττικής
11
2010
Λαυρίου (Πούντα Σέζα) Αττικής
2
2010
Καλάμου Αττικής
1
2011
Αγίας Παρασκευής (Τιθορέα) Φθιώτιδας
1
2011
Κοιλιωμένου Ζακύνθου
1
2011
Τσόπακα Λακωνίας
9
2011
Μαλεσιάδας Αιτωλοακαρνανίας
1
2012
Σολομού Κορινθίας
1
2012
Αφιδνών Αττικής
1
Το γεγονός ότι οι μετρήσεις έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια πραγματικών
πυρκαϊών οι οποίες είχαν καθοριστικά διαφορετικά ποσοτικά και ποιοτικά
χαρακτηριστικά μεταξύ τους, επιτρέπει την μελλοντική τους χρήση για τη
βαθμονόμηση ή την ανάπτυξη σχετικών μοντέλων καθώς και για έρευνα σχετική με τις
τιμές κατωφλίων των RH% και FMC% (περιεχόμενη επί τοις εκατό υγρασία των
δασικών καύσιμων) πάνω από τις οποίες δεν αναμένεται η εμφάνιση κηλιδωσης και
κάτω από τις οποίες η δημιουργία νέων εστιών από καύτρες είναι άφθονη (κατά
δεκάδες). Η παρούσα εργασία είχε σαν στόχο την παρουσίαση παρατηρήσεων
μετάδοσης πυρκαϊών με καύτρες και τη συσχέτιση της έντασης του φαινομένου με τις
επικρατούσες τιμές της RH% σε συνδυασμό με τους τύπους της βλάστησης όπου
προσγειώθηκαν οι καύτρες. Η RH% επιλέχθηκε καθώς οι τιμές της επηρεάζουν άμεσα
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
32
τις τιμές της FMC% (ιδιαίτερα των ξηρών λεπτών καυσίμων) η οποία αποτελεί, με τη
σειρά της, βασικό παράγοντα που επηρεάζει την πιθανότητα ανάφλεξης, τον ρυθμό
εξάπλωσης και την ένταση της φωτιάς καθώς και λόγω του ότι αποτελεί ένα, δυνητικά,
απλό εργαλείο για την ποιοτική εκτίμηση της πιθανότητας εμφάνισης του φαινομένου
από τους δασοπυροσβέστες.
Μηχανισμός του φαινομένου
Οι παράγοντες που καθορίζουν αν το τεμαχίδιο της καύσιμης ύλης θα
ταξιδέψει και θα προσγειωθεί αναμμένο στο έδαφος, είναι: α) η ευκολία αποκόλλησης,
ανύψωσής του, ο βαθμός ευφλεκτικότητας του, το μέγεθος, τα αεροδυναμικά του
χαρακτηριστικά, η χημική του σύσταση, η θέση του στο χώρο σε σχέση με την
υπόλοιπη βλάστηση, το ειδικό του βάρος, η ύπαρξη επαγωγικής στήλης, οι τιμές της
ταχύτητας του ανέμου και η ύπαρξη ανωρόφου. Ο ανώροφος αποτελεί συχνά φυσικό
εμπόδιο για τις καύτρες και εμποδίζει τη δημιουργία ισχυρής επαγωγικής στήλης.
(Andrews and Chase 1989). Όταν, όμως, η επαγωγική στήλη δημιουργείται, ‘αρπάζει’
τις καύτρες και τις ανυψώνει στο κατάλληλο ύψος απ’ όπου μεταφέρονται από τον
άνεμο σε μεγάλη απόσταση. Υψηλές τιμές ταχύτητας του ανέμου σε συνδυασμό με
χαμηλές τιμές της σχετικής υγρασίας του αέρα αυξάνουν την πιθανότητα εμφάνισης
κηλίδωσης (Koo et al. 2010).
Η μέγιστη απόσταση την οποία διανύουν οι καύτρες εξαρτάται από τη
διάρκεια καύσης τους (Tarifa et al. 1965a; Albini, 1979) η οποία εξαρτάται: α) από το
μέγεθός τους, β) από την ύπαρξη επαγωγικής στήλης και των ανοδικών ρευμάτων της
πυρκαϊάς που θα τις ανυψώσουν κατακόρυφα (Tarifa et al. 1965a; Lee and Hellman
1969; Muraszew 1974; Muraszew et al. 1975; Muraszew and Fedele 1977; Albini 1979;
Woycheese 1996; Koo et al. 2007) καθώς και γ) από την ένταση, τη φορά και τα
χαρακτηριστικά του πεδίου του ανέμου ο οποίος θα ορίσει την τελική τροχιά τους (η
οποία εξαρτάται και από την γεωμορφολογία της περιοχής) όταν οι καύτρες
‘απελευθερωθούν’ από τα ανοδικά ρεύματα της επαγωγικής στήλης που τις ανύψωσε.
Σύμφωνα με τους Hadden and Scott (2011), η πιθανότητα ανάφλεξης είναι
συνάρτηση του μεγέθους της καύτρας και της θερμοκρασίας της η οποία θα πρέπει να
αυξάνεται όσο το μέγεθος της καύτρας μειώνεται, έτσι ώστε να μπορεί να μεταδώσει τη
φωτιά. Σύμφωνα με τους Ganteaume et al. 2011 οι καύτρες μεγαλύτερου βάρους
καίγονται για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα και τα τμήματα ή τα λέπια του
κουκουναριού του Pinus halepensis έχουν αυτή την ιδιότητα η οποία αυξάνει την
πιθανότητα ανάφλεξης της βλάστησης στην οποία θα προσγειωθούν.
Πειράματα σε βελόνες Pinus elliottii σε εργαστηριακές συνθήκες (Blackmarr,
1972) έχουν δείξει ότι η πιθανότητα ανάφλεξης του βελονοτάπητα στον οποίο θα
προσγειωθούν οι καύτρες επηρεάζεται από την περιεχόμενη υγρασία του (FMC %). Σε
κάποια συγκεκριμμένα επίπεδα FMC % έχει βρεθεί ότι η πιθανότητα ανάφλεξης
επηρεάζεται και από το μέγεθος της καύτρας. Tο κρίσιμο εύρος (critical range) των
τιμών της FMC% εντός του οποίου υπάρχει πιθανότητα ανάφλεξης φάνηκε ότι
εξαρτάται από το μέγεθος της καύτρας. Συγκεκριμένα, το κρίσιμο εύρος φάνηκε να
μεγαλώνει και ταυτόχρονα οι ακραίες τιμές του να αυξάνονται καθώς αυξάνεται το
μέγεθος της καύτρας. Δηλαδή φάνηκε να μετακινείται προς υψηλότερες τιμές και να
διευρύνεται το διάστημα των τιμών της RH% εντός του οποίου υπάρχουν μικρή η
μεγάλη πιθανότητα ανάφλεξης. Οι Satoh et al. (2003) οδηγήθηκαν στο συμπέρασμα ότι
όταν οι τιμές της περιεχόμενης υγρασίας στα φύλλα της λιγότερο εύφλεκτης
φυλλοβόλου Ιαπωνικής βελανιδιάς Quercus acutissma κυμαίνονται από 10 έως 15 %,
επηρεάζουν σε μικρό βαθμό την πιθανότητα ανάφλεξης η οποία επηρεάζεται πολύ
περισσότερο από τις ξαφνικές ριπές του ανέμου. Παρόμοια πειράματα από τους Kim et
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
33
al. (2010) σε φύλλα Pinus densiflora και Quercus variabilis, έδειξαν ότι η πιθανότητα
ανάφλεξης εξαρτάται, από τη σχετική διάταξη (Blackmarr, 1972) και την πυκνότητα
των καυσίμων και αυξάνεται όταν εμποδίζεται η απώλεια θερμότητας αλλά ταυτόχρονα
επιτρέπεται στο οξυγόνο να συμβάλλει στην καύση. Η ‘προσγείωση’ της καύτρας εντός
της φυλλοστρωμνής αυξάνει την πιθανότητα ανάφλεξης.
Στην Ελλάδα η μετάδοση καυτρών μεγάλης εμβέλειας είναι συνηθισμένο
φαινόμενο στις πυρκαϊές δασών χαλεπίου πεύκης (Pinus halepensis) ιδιαίτερα όταν
υπάρχει πυκνός υπόροφος αειφύλλων πλατυφύλλων που η ανάφλεξή του προκαλεί
ανάφλεξη και της κόμης των πεύκων ενώ παράλληλα δίνει την ενέργεια για τη
δημιουργία ισχυρής επαγωγικής στήλης (Ξανθόπουλος, 1996).
Υλικά και μέθοδοι
Η τεκμηρίωση των πυρκαϊών έλαβε χώρα για έξι συνεχείς αντιπυρικές
περιόδους (2007 έως και 2012), με βάση προσχεδιασμένο πρωτόκολλο, μεριμνώντας
διαρκώς για την αυτοπροστασία του παρατηρητή. Έχουν καταγραφεί και μετρηθεί
ποσοτικά χαρακτηριστικά, όπως ο ρυθμός εξάπλωσης και το μήκος φλόγας και έχουν
επισημανθεί κρίσιμα ποιοτικά χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς των πυρκαϊών όπως ο
τύπος τους, η μετάδοσή τους με καύτρες, η εκδήλωση εκρηκτικής συμπεριφοράς, η
εξέλιξη σε στενή κοιλάδα ή φαράγγι, κ.α. Ταυτόχρονα, μετρήθηκαν και καταγράφηκαν
οι μετεωρολογικές συνθήκες που επικρατούσαν και καταγράφηκαν οι δασικοί τύποι
βλάστησης και το γεωμορφολογικό ανάγλυφο των περιοχών όπου οι δασικές πυρκαϊές
εξαπλώνονταν (Athanasiou and Xanthopoulos 2010). Η χρονική διάρκεια των
παρατηρήσεων για την τεκμηρίωση της εμφάνισης ή της απουσίας του φαινομένου της
κηλίδωσης διακυμάνθηκε από μερικά λεπτά έως μισή ώρα, περίπου.
Εικόνα 1: Παρατήρηση μετάδοσης δασικής πυρκαϊάς με καύτρες σε φρύγανα και
καταγραφή του αριθμού τους κ = 2)
Figure 1: Spotting (Κκ = 2) in small xeric shrubs (phrygana) and recording the number
of the spot fires
Το σύνολο των στοιχείων έχουν εισαχθεί σε μία βάση δεδομένων που
δημιουργήθηκε και θα χρησιμοποιηθούν για μελλοντική ανάλυση. Οι ακόλουθες
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
34
μεταβλητές που είναι υποσύνολο των μεταβλητών οι οποίες μετρήθηκαν και
καταγράφηκαν στο πεδίο, αξιοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία: α) η απουσία ή η
εμφάνιση του φαινομένου μετάδοσης της πυρκαϊάς με καύτρες, β) ο αριθμός των
καυτρών Νκ, γ) η σχετική υγρασία του αέρα (RH%) και δ) ο τύπος της βλάστησης (τα
δασικά καύσιμα) στην οποία ‘προσγειώθηκαν’ οι καύτρες. Η σχετική υγρασία αέρα
μετρήθηκε με τη χρήση του ηλεκτρονικού μετεωρολογικού οργάνου Thermo
Anemometer Hygrometer Model No. AM4205 (με σφάλμα έως 0.1 % για τιμές RH από
10 έως 95%) ενώ σε λίγες περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκε η τιμή του εγγύτερου
μετεωρολογικού σταθμού. Το σύνολο των μετρήσεων και των πληροφοριών
αποθηκεύονταν με αφήγηση, σε πραγματικό χρόνο, σε ψηφιακό καταγραφέα φωνής
καθώς ήταν διαρκής η ανάγκη μετακίνησης και επιλογής νέων θέσεων.
Εικόνα 2: Παρατήρηση μετάδοσης δασικής πυρκαϊάς με καύτρες σε μακία βλάστηση
και καταγραφή του αριθμού τους (Κκ = 2)
Figure 2: Spotting (Κκ = 2) in evergreen sclerophyllus shrubs (maquis) and recording
the number of the spot fires
Η απουσία ή η εμφάνιση του φαινομένου, της μετάδοσης της πυρκαϊάς με
καύτρες, τεκμηριώθηκε σε 75 περιπτώσεις. Για τις 28 από αυτές, η πυρκαϊά δεν
μεταδόθηκε με καύτρες ενώ κατά τις υπόλοιπες 47 παρατηρήσεις καταγράφηκε η
εμφάνιση του φαινομένου. Ακολούθως δημιουργήθηκε η ποιοτική διατάξιμη μεταβλητή
Κκ για την οποία ορίστηκαν τέσσερεις (4) κατηγορίες (κλάσεις) και οι αντίστοιχες τιμές
τους, οι οποίες περιγράφουν την κλιμάκωση της έντασης του φαινομένου της
κηλίδωσης, με κριτήριο τον αριθμό των καυτρών, ως εξής: α) απουσία του φαινομένου
κ.= 0 και Νκ = 0), β) συμπτωματική (σπάνια) εμφάνιση μίας ή δύο καυτρών κ.= 1
και Νκ < 3), γ) περιορισμένη εμφάνιση έως και εννέα καυτρών κ.= 2 και 3 ≤ Νκ 9)
και δ) έντονη εμφάνιση του φαινομένου με δέκα ή και περισσότερες καύτρες κ.= 3
και Νκ ≥ 10) (Πίνακας 2).
Οι τύποι των δασικών καυσίμων στα οποία ‘προσγειώθηκαν’ οι καύτρες ήταν:
α) μακία βλάστηση [π.χ. σχίνος (Pistacia lentiscus), φιλλύκι (Phillirea latifolia),
κουμαριά (Arbutus unedo), κ.α.], β) φρύγανα (Ssarcopoterium spinosum και Phlomis
fruticosa) και γ) χόρτα και παρουσιάζονται στον Πίνακα 4 σε σχέση με τις τιμές της Κκ.
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
35
Αποτελέσματα
Σύμφωνα με τον Πίνακα 2, η τιμή RH = 40,3% είναι το γενικό ανώτατο όριο
εμφάνισης έστω και μίας καύτρας, δηλαδή παρατηρήθηκε απουσία του φαινομένου για
τιμές RH > 40,3%, σε όλους τους τύπους βλάστησης.
Πίνακας 2. Εύρος τιμών RH για κλάσεις κηλίδωσης κ) οριζόμενες με κριτήριο τον
αριθμό των καυτρών Νκ, και αριθμός παρατηρήσεων ανά κλάση.
Table 2. Range of RH values for classes of spot (Κκ) defined using the number of spots
Νκ as criterion, and number of observations per class.
Διάστημα
τιμών RH (%)
Μετάδοση με καύτρες
Αριθμός
καυτρών
Νκ
Κκ
Παρατηρήσεις
29,4 48,9
Απουσία του φαινομένου
Νκ = 0
0
28
24 40,3
Συμπτωματική (σπάνια)
εμφάνιση καυτρών
Νκ < 3
1
11
15 34,5
Περιορισμένη εμφάνιση
καυτρών
3 ≤ Νκ ≤ 9
2
23
13 17
Έντονη εμφάνιση του
φαινομένου
Νκ ≥ 10
3
13
Σύνολο:
75
Οι 28 περιπτώσεις της κλάσης Κκ.= 0 του Πίνακα 2 (δηλαδή οι παρατηρήσεις εκείνες
κατά τις οποίες δεν εμφανίστηκε το φαινομένο της κηλίδωσης και η πυρκαϊά
μεταδόθηκε χωρίς ούτε μία καύτρα, Νκ = 0) αφορούν σε: α) 5 παρατηρήσεις μακίας
βλάστησης, β) 8 περιπτώσεις φρυγάνων Ssarcopoterium spinosum, γ) 2 περιπτώσεις
φρυγάνων Phlomis fruticosa και δ) 13 περιπτώσεις χόρτων.
Στη συνέχεια, υπολογίστηκαν: α) η μέση τιμή, β) η διάμεσος, γ) η κορυφή, δ) η τυπική
απόκλιση, ε) η ελάχιστη τιμή και στ) η μέγιστη τιμή της σχετικής υγρασίας του αέρα
(RH %), για κάθε τιμή (κλάση) της μεταβλητής Κκ (Πίνακας 3).
Πίνακας 3. Βασικά περιγραφικά στατιστικά στοιχεία των τιμών RH% ανά κλάση
κηλίδωσης με κριτήριο τις κλάσεις της (Κκ)
Table 3. Descriptive statistics summary of RH% values for the spot fires’ number
classes (Κκ)
Κκ = 0
Κκ = 1
Κκ = 2
Κκ = 3
29,4<RH<48,9
24<RH<40,3
15<RH<34,5
13<RH<17
Μέση τιμή
34,87
30,65
25,56
15,46
Τυπική
απόκλιση
μέσου
0,97
2,11
1,27
0,49
Διάμεσος
33,9
29
22
16
Κορυφή
30
40,3
22
17
Τυπική
απόκλιση
5,14
6,99
6,12
1,76
Ελάχιστη τιμή
29,4
24
15
13
Μέγιστη τιμή
48,9
40,3
34,5
17
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
36
Πίνακας 4. Δασικά καύσιμα στα οποία καταγράφηκε μετάδοση με καύτρες
Table 4. Forest fuel types on which spotting occurred
Παρατηρήσεις
Τύποι δασικών καυσίμων
RH(%)
Κκ
Σύνολο
Mακία
βλάστηση
Φρύγανα
(Phlomis
fruticosa)
Φρύγανα
(Sarcopoterium
spinosum)
Χόρτα
2440,3
1
11
3
5
3
1534,5
2
23
10
2
8
3
1317,0
3
13
5
----
----
8
Σύνολο:
47
18
2
13
14
Στον Πίνακα 4, μεταξύ άλλων, παρουσιάζονται και οι παρατηρήσεις μετάδοσης της
πυρκαϊάς με καύτρες, ανά τύπο βλάστησης. Ακολούθως, γνωρίζοντας και τις
αντίστοιχες περιπτώσεις μη εμφάνισης του φαινομένου, υπολογίστηκε ο συνολικός
αριθμός των παρατηρήσεων για κάθε τύπο βλάστησης με σκοπό τον υπολογισμό του
επί τοις εκατό ποσοστού εμφάνισης του φαινομένου της κηλίδωσης ανά τύπο
βλάστησης (Πίνακας 5).
Πίνακας 5..Ποσοστό επί τοις εκατό (%) εμφάνισης του φαινομένου της κηλίδωσης ανά
τύπο δασικού καυσίμου
Table 5. Spotting percentage (%) per forest fuel type
Εμφάνιση του
φαινομένου
(Κκ ≠ 0)
Απουσία του
φαινομένου
Κκ = 0
Σύνολο
παρατηρήσεων
ανά δασικό
τύπο
Ποσοστό (%)
εμφάνισης του
φαινομένου
16RH%29,3
29,4RH%40,6
Mακία βλάστηση
18
5
23
78 %
15RH%40,3
30RH%48,9
Φρύγανα
(Sarcopoterium
spinosum)
13
8
21
62 %
Φρύγανα
(Phlomis
fruticosa)
2
2
4
50 %
Φρύγανα
(σύνολο)
15
10
13RH%29
29,4RH%43
Χόρτα
14
13
27
52 %
Οι τιμές της σχετικής υγρασίας του αέρα (RH %) που μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια
των 75 παρατηρήσεων, κυμάνθηκαν από 13 έως 48,9 %, δηλαδή τα επί τοις εκατό
ποσοστά εμφάνισης του φαινομένου που υπολογίστηκαν και παρουσιάζονται στον
Πίνακα 5, αναφέρονται σε αυτό το φάσμα συνθηκών, ως προς τις τιμές της RH %.
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
37
Συζήτηση – Συμπεράσματα
Η κλάση Κκ = 1 του Πίνακα 2, αφορά σε περιπτώσεις κατά τις οποίες οι σπάνια
εμφανιζόμενες, μία ή δύο καύτρες (Νκ < 3) δεν επηρεάζουν, επί το πλείστον, τον ρυθμό
εξάπλωσης και την ένταση της πυρκαϊάς.
Οι κλάσεις 2 και 3 αφορούν σε περιπτώσεις κατά τις οποίες οι καύτρες επηρεάζουν
καθοριστικά τη συμπεριφορά της φωτιάς καθώς το βεληνεκές της τροχιάς τους, οδηγεί
πολλές από αυτές, αρκετά μακριά από την περίμετρο της κύριας πυρκαϊάς η οποία τις
δημιουργεί. Σε αυτές τις δύο περιπτώσεις κ = 2 και Κκ = 3), ο αριθμός των καυτρών
που παράγονται είναι αξιοσημείωτος. Οι εστίες που δημιουργούν οι περισσότερες από
τις καύτρες αυτές, εξελίσσονται ως νέες πυρκαϊές και ενώνονται μεταξύ τους ή και με
την κύρια πυρκαϊά, αυξάνοντας τον ρυθμό εξάπλωσης και την έντασή της.
Με βάση το δείγμα των 75 παρατηρήσεων, η τιμή RH = 35% φάνηκε ως το
ανώτατο όριο πιθανής εμφάνισης αξιοσημείωτου αριθμού, (έως και εννέα) καυτρών.
Για τιμές RH < 25% το φαινόμενο τείνει να εμφανίζεται έντονο (με αρκετές έως και
δεκάδες καύτρες) και, τέλος, για τιμές RH < 15% το φαινόμενο είναι έντονο και παίζει
καθοριστικό ρόλο στην εξάπλωση της πυρκαϊάς καθώς αναμένεται η εμφάνιση
δεκάδων καυτρών, γεγονός που μπορεί να συμβάλλει στην εμφάνιση ακραίας και
εκρηκτικής συμπεριφοράς της φωτιάς.
Η τιμή RH = 40,3 % ήταν το όριο κάτω από το οποίο εμφανίστηκε το
φαινόμενο. Η παρατήρηση αυτή έγινε στα φρύγανα που εμφάνισαν μεγαλύτερη ευκολία
έναυσης με καύτρες σε σχέση με τους άλλους δύο τύπους βλάστησης. Για τα φρύγανα
τα πεδία τιμών RH με και χωρίς εμφάνιση κηλίδωσης παρουσίασαν αλληλοεπικάλυψη:
15≤RH%≤40,3 με κηλίδωση, 30≤RH%≤48,9 χωρίς κηλίδωση. Αντίθετα, στη μακία
βλάστηση και στα χόρτα η τιμή RH = 29% αναδείχθηκε ως το σαφές όριο μεταξύ
εμφάνισης και απουσίας του φαινομένου της κηλίδωσης (Πίνακας 5).
Τα ευρήματα της παρούσας εργασίας προέκυψαν από την αξιοποίηση
δείγματος 75 περιπτώσεων, που καταγράφηκαν στο πεδίο, από παρατηρήσεις
πραγματικών δασικών πυρκαϊών κατά την εξέλιξή τους και αποτελούν την πρώτη
προσπάθεια επεξεργασίας και παρουσίασης παρόμοιων δεδομένων στην Ελλάδα.
Τα συμπεράσματα που προέκυψαν, αφορούν στην εμφάνιση ή την απουσία
καθώς και στην κλιμάκωση της έντασης του φαινομένου της κηλίδωσης, σε σχέση με
τις τιμές της σχετικής υγρασίας του αέρα (RH%) και τον τύπο της βλάστησης όπου
προσγειώνονται οι καύτρες. Αν και ο αριθμός των παρατηρήσεων είναι σχετικά
περιορισμένος τα αποτελέσματα συμφωνούν σε γενικές γραμμές με τη γενική εμπειρική
αντίληψη για το φαινόμενο.
Η επισήμανση γενικών αλλά και ειδικότερων (ανά τύπο δασικού καυσίμου)
τιμών κατωφλίων ή διαστημάτων τιμών της RH %, είναι εξ’ ίσου σημαντική και
αναγκαία καθώς μας επιτρέπει αφ΄ενός την απόκτηση σφαιρικής αντίληψης του
φαινομένου, αφ΄ετέρου τη βαθύτερη γνώση η οποία μπορεί να απαιτηθεί για τη
δαχείριση μιας ειδικής περίπτωσης. Επίσης, η γνώση σχετικά με την κλιμάκωση του
φαινομένου είναι αναγκαία και καθοριστική αλλά μας δίνει μόνο ένα τμήμα της
πληροφορίας που χρειαζόμαστε καθώς ο κρίσιμος παράγοντας δεν είναι πάντοτε ο
αριθμός των καυτρών. Η απόσταση μετάδοσης από την περίμετρο σε συνδυασμό με την
θέση προσγείωσης, το ανάγλυφο, την ανομοιογένεια της βλάστησης και την ένταση του
ανέμου μπορεί να ‘επιτρέψουν’ σε μία και μόνο καύτρα να αλλάξει άρδην τις συνθήκες
της καταστολής ή και της ασφάλειας των δασοπυροσβεστών.
Οι κρίσιμες τιμές ή τα κρίσιμα διαστήματα των τιμών της RH % εκατέρωθεν
των οποίων υπάρχει η βεβαιότητα ότι η συμπεριφορά της δασικής πυρκαϊάς αλλάζει
καθοριστικά (λόγω της εμφάνισης ή της απουσίας καυτρών ή λόγω της μείωσης ή της
αύξησης του αριθμού τους) είναι ζητούμενα για όλους τους τύπους των δασικών
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
38
καυσίμων, συνιστούν ένα ευρύ πεδίο έρευνας και θα αποτελέσουν αντικείμενο
μελλοντικών εργασιών.
Observations on spotting in forest fires in Greece
Miltiadis Athanasiou1, Gavriil Xanthopoulos2
1 “Environmental Impact Assessment Studies”
8 Thoma Paleologou st., 13673 Acharnes, Greece
Phone: +30 210 2447366, E-mail: info@m-athanasiou.gr
2Hellenic Agricultural Organization “DEMETER”
Inst. of Mediterranean Forest Ecosystems & Forest Products Technology
Terma Alkmanos, 11528, Athens, Greece
Phone: +30 210 7793142, Fax: +30 210 7784602, E-mail: gxnrtc@fria.gr
Abstract
This paper concerns on site observations and measurements of spotting in
wildland fires during the last six fire seasons in Greece (2007 until 2012). For a total of
75 observations, spotting ignition or absence of the phenomenon were documented and
an ordinal variable named Κκ was created in order to represent the following four
empirical classes: a) no spotting , b) rare spotting, c) limited spotting and d) massive
spotting. Relative humidity (RH%) values were recorded in the field and were correlated
with the Κκ classes. Descriptive statistics were used to describe the RH% dataset, for the
Κκ classes: a) mean, b) median, c) mode, d) standard deviation, e) minimum and f)
maximum. Preliminary conclusions on RH% thresholds for spotting occurrence are
presented for the three forest fuel types on which the firebrands were landed (maquis,
small xeric shrubs (phrygana) and grass).
The data series and the results of this paper represent the first approach of this
type to the spotting phenomenon in Greece.
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
39
Βιβλιογραφία
Albini F.A., 1979. Spot fire distance from burning trees: a predictive model. USDA
Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Technical
Report INT-56. (Ogden, UT)
Andrews, P.L., Chase C.H., 1989. BEHAVE: Fire behavior and prediction modeling
SystemBurn subsystem, Part II. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. INT-260.
Athanasiou, M., Xanthopoulos, G., 2010. Fire behaviour of the large fires of 2007 in
Greece. In proceedings of the 6th International Conference on Forest Fire
Research, 15-18 November 2010, Coimbra, Portugal. D.G. Viegas, Editor.
ADAI/CEIF, University of Coimbra, Portugal. Abstract p. 336, full text on CD.
Blackmarr, W.H., 1972. Moisture content influences ignitability of slash pine litter.
USDA Forest Service, Southern Forest Experiment Station, Research Note SE-
173. (Asheville, NC)
Ganteaume, A., Guijarro, M., Jappiot M., Hernando, C., Lampin-Maillet, C., Pérez-
Gorostiaga, P., Vega, J.A., 2011. Laboratory characterization of firebrands
involved in spot fires. Annals of Forest Science 68:531541.
Hadden, R., Scott, S., 2011. Ignition of Combustible Fuel Beds by Hot Particles: An
Experimental and Theoretical Study. Fire Technology 47:341355,.
Kim, D.H., Lee, M.B., Viegas, D.X., 2010. In proceedings of the 6th International
Conference on Forest Fire Research, 15-18 November 2010, Coimbra, Portugal.
D.G. Viegas, Editor. ADAI/CEIF, University of Coimbra, Portugal. Abstract p. 64,
full text on CD
Koo, E., Pagni, P.J., Linn R.R., 2007. Using FIRETEC to describe firebrand behavior in
wildfires. In ‘The Tenth International Symposium of Fire and Materials’, 29–31
January 2007, San Francisco, CA. Interscience Communications, London, UK.
Koo, E., Pagni, P,J., Weise, D.R., Woycheese, J.P., 2010. Firebrands and spotting
ignition in large-scale fires. International Journal of Wildland Fire 19:818843.
Lee, S.L., Hellman, J.M., 1969. Study of firebrand trajectories in a turbulent swirling
natural convection plume. Combustion and Flame 13:645655.
Muraszew, A., 1974. Firebrand Phenomena. The Aerospace Corporation, Report no.
ATR-74(816501)-1, El Segundo, CA.
Muraszew, A., Fedele, J.B., Kuby, W.C., 1975. Firebrand Investigation. The Aerospace
Corp., No. ATR-75(7470)-1, El Segundo, CA
Muraszew, A., Fedele, J.B., 1977. Trajectory of firebrands in and out of fire whirls.
Combustion and Flame 30:321324.
Rothermel, R.C., 1983. How to predict the spread and intensity of forest and range fires.
Gen. Tech. Rep. INT-143. Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest
Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station. 161 p.
Satoh, K., Zhong, Y.L., Yang, K.T., 2003. Study of forest fire initiation due to lighted
cigarette Measurement and observation of flaming probability of dried leaves.
The 6th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. March 16-20, 2003.
Tarifa, C.S., del Notario, P.P., Moreno F.G., 1965 On flight paths and lifetimes of
burning particles of wood. In ‘Tenth Symposium on Combustion’, 17–21 August
1964, Cambridge, UK. The Combustion Institute, Pittsburgh, PA, pp. 10211037.
Woycheese, J.P., 1996. Brand lofting in large scale fires. MS thesis, University of
California Berkeley.
Xanthopoulos, G., Viegas, D.X., Caballero, D., 2009. The fatal fire entrapment of
Artemida (Greece) 2007. In “Recent Forest Fire Related Accidents in Europe”.
Domingos Xavier Viegas (Editor). European Commission, Joint Research Centre,
Institute for Environment and Sustainability. EUR 24121 EN. pp. 65-75.
ΠΕΔΙΟ 1: ΔΑΣΙΚΗ ΒΟΤΑΝΙΚΗ, ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
40
Ξανθόπουλος, Γ., 1996. Mετάδοση των δασικών πυρκαγιών με καύτρες. Πρακτικά του
7ου Πανελλήνιου Συνεδρίου της Ελληνικής Δασολογικής Εταιρείας, με θέμα
"Αξιοποίηση Δασικών Πόρων ", 11-13 Οκτωβρίου 1995, Καρδίτσα. Σελ. 568-577.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Conference Paper
Full-text available
The large wildfires of the fire season of 2007 in Greece that left approximately 270,000 ha burned and 78 people dead, presented a clear case of extreme fire behavior. This behavior is described in brief here. Furthermore, in the context of a fire modeling study, twelve of these fires were documented in detail and their behaviour was studied. Fire behaviour observations were matched with observations and measurements of weather, topography and forest fuels that were recorded at the time of the fire. Additional complimentary information was gathered after the fires were controlled. Subsequently, detailed case studies were generated for each of the documented fires providing data that were then used for the development of a reliable database of fire behaviour observations. A subset of this database was used to test fire behaviour predictions from the BehavePlus fire behaviour prediction system versus field observations for fuel situations corresponding to a fuel model for "evergreen-schlerophyllous shrublands (maquis) (1.5 -3 m)" that had been developed, earlier for Greece. The results were positive, showing good agreement between observations and predictions, leading to the conclusion that, at least this fuel model can be used reliably for surface fire behaviour prediction for this fuel type in Greece. Additional investigations led to positive preliminary results in regard to the possibility to predict active crown fire behaviour in Pinus halepensis forests based on surface fire behaviour predictions obtained from BehavePlus and the shrub fuel model above as input.
Article
Full-text available
The process of spotting occurs in wildland fires when fire-lofted embers or hot particles land downwind, leading to ignition of new, discrete fires. This common mechanism of wildland fire propagation can result in rapid spread of the fire, potentially causing property damage and increased risk to life safety of both fire fighters and civilians. Despite the increasing frequency and losses in wildland fires, there has been relatively little research on ignition of fuel beds by embers and hot particles. In this work, an experimental and theoretical study of ignition of homogeneous cellulose fuel beds by hot metal particles is undertaken. This type of well-characterized laboratory fuel provides a more controllable fuel bed than natural fuels, and the use of hot metal particles simplifies interpretation of the experiments by reducing uncertainty due to unknown effects of the ember combustion reaction. Spherical steel particles with diameters in the range from 0.8mm to 19.1mm heated to temperatures between 500°C and 1300°C are used in the experiments. A relationship between the size of the particle and temperature required for flaming or smoldering ignition is found. These results are used to assess a simplified analysis based on hot-spot ignition theory to determine the particle size-temperature relationship required for ignition of a cellulose fuel bed. KeywordsIgnition–Spotting–Ember–Hot particle–Hot-spot ignition
Article
Full-text available
Spotting ignition by lofted firebrands is a significant mechanism of fire spread, as observed in many large-scale fires. The role of firebrands in fire propagation and the important parameters involved in spot fire development are studied. Historical large-scale fires, including wind-driven urban and wildland conflagrations and post-earthquake fires are given as examples. In addition, research on firebrand behaviour is reviewed. The phenomenon of spotting fires comprises three sequential mechanisms: generation, transport and ignition of recipient fuel. In order to understand these mechanisms, many experiments have been performed, such as measuring drag on firebrands, analysing the flow fields of flame and plume structures, collecting firebrands from burning materials, houses and wildfires, and observing firebrand burning characteristics in wind tunnels under the terminal velocity condition and ignition characteristics of fuel beds. The knowledge obtained from the experiments was used to develop firebrand models. Since Tarifa developed a firebrand model based on the terminal velocity approximation, many firebrand transport models have been developed to predict maximum spot fire distance. Combustion models of a firebrand were developed empirically and the maximum spot fire distance was found at the burnout limit. Recommendations for future research and development are provided.
Article
A combined theoretical and experimental study has been performed of the behaviour of firebrands in a turbulent, swirling natural convection plume. For the theoretical treatment, firebrands were idealized as spheres of constant density, the burning rate a constant for each type of combustible material. Concentration of firebrands was assumed low enough so that the fluid phase was considered undisturbed by the particulate phase. Results of the study showed that the trajectory of the firebrand was dependent upon a balance of forces on the firebrand. As the particle swirled about the axis of the plume, a balance was established between a radially inward drag force on the particle and the centrifugal force, which caused the particle to move either towards or away from the axis. The magnitude of the velocity field was dependent upon the altitude of the particle in the plume. Trajectories were terminated either by burnout of the particle or by grounding.Experimentally, test particles were injected into a plume, and the trajectories observed. The important parameters that determined the particles' trajectory were the burning rate, the initial size of the particle, and the density of the particle. Initial placement in the plume also affected the particles' trajectory. Experimentally it was determined that flat particles were more stable in the plume than spherical particles.
Article
• Introduction Wildfires are considered the most important disturbance in the Mediterranean Basin, and some are propagated over long distances due to lift-off and ignition of firebrands. • Objectives To improve our knowledge of firebrands involved in spotting fires, flammability characteristics of eight types of firebrands commonly generated by wildfires in Southern Europe were determined under laboratory conditions. • Results All the firebrands tested showed 100% ignition frequency but with a wide range of time to ignition and flaming duration. Weight loss during combustion was exponentially related to time, and there was a decrease in the ratio of the weight at temperature T to the initial weight with increasing temperatures. In our experimental conditions, there was a significant effect of fuel moisture content on time to ignition, flaming duration, combustion and thermal decomposition. On the basis of the characteristics analysed, three firebrand groups have been identified in relation to spotting: heavy firebrands with ability to sustain flames, efficient for long-distance spotting (pine cones); light firebrands with high surface-to-volume ratio, efficient for short-distance spotting (leaves and thin barks); and light firebrands with low surface-to-volume ratio, efficient for short and, occasionally, long-distance spotting (all the other types of firebands).
Article
Describes BURN subsystem, Part 1, the operational fire behavior prediction subsystem of the BEHAVE fire behavior prediction and fuel modeling system. The manual covers operation of the computer program, assumptions of the mathematical models used in the calculations, and application of the predictions.