A
by analizować i oceniać rozprzestrzenianie się pożarów lasów, należy po-znać orientację terenu objętego pożarem, której dokonuje się zgodnie z kierunkiem wiatru, który najczęściej jest zgodny z kierunkiem rozprze-strzeniania się pożaru lasu.Frontem pożaru zwanym czasami czołem pożaru lasu jest linia spalania (za-zwyczaj ognia), która przesuwa się najszybciej w stosunku do pozostałych linii obwodu pożaru i zgodnie z kierunkiem panującego wiatru. Front pożaru lasu i tył pożaru lasu są liniami spalania prostopadłymi do kierunku rozprzestrzeniania się pożaru. Przy pogodzie bezwietrznej i w lesie o jednakowej pokrywie gleby, rodzaju drzewostanów i ich wieku, front pożaru należy przyjmować na wschod-niej stronie obwodu, bo w każdej chwili może pojawić się wiatr, a jego kierunek najczęściej bywa zachodni.
Tyłem pożaru lasu jest linia spalania również zazwyczaj ognia, która prze-suwa się najwolniej spośród pozostałych linii obwodu pożaru i przeciwnie do kierunku wiatru.
Skrzydła pożaru lasu zwane czasami bokami pożaru lasu (prawe i lewe) to linie spalania także zazwyczaj ognia, które są równoległe do kierunku panujące-go wiatru. Określenie prawepanujące-go i lewepanujące-go skrzydła pożaru lasu, frontu i tyłu pożaru
lasu dokonuje się stojąc tyłem do tyłu pożaru lasu i jednocześnie przodem do oddalającego się przed nami frontu pożaru lasu. Wówczas prawe skrzydło (prawy bok) pożaru lasu będzie po naszej prawej stronie, a lewe skrzydło (lewy bok) po lewej naszej stronie.
Zalecanym kierunkiem ewakuacji, w szczególności podczas szybko roz-przestrzeniających się pożarów całkowitego drzewostanu powinien być kieru-nek prostopadły od osi pożaru wyznaczonej przez tył i front (czoło) pożaru. Schemat grafi czny orientacji pożaru lasu i zalecane kierunki ewakuacji przed-stawiono na rysunku 4. Powstawanie pożarów lasów i ich rozprzestrzenianie uwarunkowane jest wartością wilgotności leśnych materiałów palnych (łatwo-palnej biomasy), w szczególności opadłych gałęzi, igliwia i listowia oraz traw, a także ich dużą ilością na powierzchni leśnej, czyli zwiększonym obciążeniem ogniowym. Kolejnymi elementami pogody, które mają wpływ na powstanie i rozprzestrzenianie się pożarów lasów jest temperatura powietrza i jego wil-gotność względna, a także zachmurzenie oraz siła i kierunek wiatru. Wartością wilgotności leśnych materiałów palnych, powyżej której materiały te stają się praktycznie trudnozapalne od źródeł zapłonu jest wartość 30 proc., a w przy-padku wilgotności względnej powietrza przekroczenie wartości 70 proc. war-tości pozostałych elementów pogody, takich jak temperatura powietrza, za-chmurzenie i wiatr jedynie przyspieszają lub spowalniają rozprzestrzenianie się pożarów lasów. Im wartość temperatury powietrza i wiatru jest wyższa, a niższa wartość zachmurzenia (w skali od 0 do 8), tym łatwiej pożarom powstawać i rozprzestrzeniać się. Idealnymi wartościami elementów pogody, przy ich jed-noczesnym wystąpieniu, podczas których łatwo może dojść do powstania i roz-przestrzeniania się pożaru lasu są [8]:
1) wilgotność ściółki wynosząca poniżej 12 proc.; 2) temperatura powietrza powyżej 24°C;
3) wilgotność względna powietrza poniżej 40 proc.; 4) zachmurzenie poniżej 2 w skali ośmiostopniowej;
5) brak opadu atmosferycznego – 0 mm (susza – co najmniej kilkudniowy okres bez opadu atmosferycznego);
Rys. 4. Schemat grafi czny orientacji pożaru lasu i zalecanych kierunków ewakuacji Źródło: opracowanie własne.
Częsta zmiana kierunku linii frontu pożaru podyktowana jest zmiennym kierunkiem wiatru i/lub charakterem drzewostanu oraz wielkością obciążenia ogniowego. Może to doprowadzić do intensywności spalania leśnych mate-riałów palnych, kumulacji promieniowania cieplnego i zintensyfi kowania ilo-ści produktów spalania na danym obszarze. W konsekwencji skutkuje to po-wstaniem szerokiej i wysokiej kolumny konwekcyjnej gorącego dymu, którego stałe cząstki o wysokiej temperaturze, czyli tlące, żarzące i płonące kawałki materiałów palnych, zwane zarzewiami ognia lub ogniami lotnymi, po prze-dostaniu się w wyższe warstwy atmosfery mogą być przenoszone przez wiatr na znaczne odległości. Może to doprowadzić po ich upadku na palny materiał o niskiej wilgotności do zapłonu gazowych produktów rozkładu termicznego materiału palnego i wywołać w ten sposób nowe ogniska pożaru przed linią frontu pożaru.
Pożary lasów powstają z reguły na pokrywie gleby i przy glebie torfowej czy torfowo-murszowej mogą przerodzić się w pożary podpowierzchniowe, a przy
sprzyjających warunkach, w wyniku przerzutu w górne warstwy drzewostanu mogą doprowadzić do powstania pożaru całkowitego drzewostanu.
Nagromadzenie dużej ilości martwych składników w lesie (ściółka, wysu-szone rośliny, opadłe suche gałęzie) lub mocno przeschniętej pokrywy ściółko-wej w postaci powierzchni leśnej porośniętej trzcinnikiem, wysokimi trawami i wrzosem oraz podrostem i podszytem iglastym stanowią w starszych drze-wostanach iglastych z koronami poniżej kilku metrów od ziemi lub z zalega-jącymi suchymi gałęziami w dolnej części pnia, które jeszcze nie opadły albo drzewostanach młodszych klas wieku – tzw. „drabinę ogniową”, po której ogień bardzo łatwo może przedostać się z pokrywy gleby do koron drzew i prze-istoczyć się w pożar całkowity drzewostanu z występującym tzw. „falowaniem
strefy spalania”, czyli wyprzedzania górnej strefy spalania drzewostanu
(zja-wisko pożaru wierzchołkowego) w stosunku do dolnej strefy spalania (pożar pokrywy gleby).
Prędkość wiatru i jego zmienny kierunek rzutuje również na kształt po-wierzchni pożaru, która przy pogodzie bezwietrznej i niezmiennej warto-ści obciążenia ogniowego, zwarcia i rodzaju drzewostanu lub pokrywy gleby – przyjmuje kształt powiększającej się w czasie powierzchni koła. Zmienność wymienionych elementów, a w szczególności kierunku wiatru sprawia, że po-wierzchnia spalania zmienia swój kształt z koła na elipsę lub inny o nieregular-nej linii obwodu pożaru.
Podczas pożarów lasów, czy to pokrywy gleby czy też całkowitego drzewosta-nu mogą wystąpić w obrębie powierzchni pożaru niespalone jej kawałki, przypo-minające tzw. „zielone wyspy” na tle wypalonej powierzchni. O takim przypadku można powiedzieć, że pożar ominął takie miejsca na skutek itp. zmienności kie-runku wiatru lub pokrywy gleby z mchami i zieloną roślinnością w przypadku pożaru pokrywy gleby.
Przyspieszenie pożaru całkowitego i pokrywy gleby zwiększa się nie tylko wraz ze wzrostem prędkości wiatru, ale również wraz ze wzrostem zwarcia ko-ron drzew i pochyłości terenu z materiałem palnym (pożar wstępujący na tere-nach górskich i podgórskich, gdzie kąt osi płomienia w stosunku do powierzchni wzniesienia maleje wraz ze wzrostem kąta nachylenia wzniesienia). Podczas po-żarów zstępujących (schodzących z góry wzniesienia w dół wzniesienia) pręd-kość rozprzestrzeniania się pożarów jest zdecydowanie mniejsza w porównaniu z pożarami wstępującymi (wchodzącymi z dołu wzniesienia w górę wzniesienia) ze względu na duży kąt osi płomienia w stosunku do powierzchni wzniesienia. Przy bardzo stromych wzniesieniach może dochodzić do upadku w dół
wzniesie-nia płonących materiałów palnych (zarzewi ogwzniesie-nia) i powodować nowe ogniska pożaru przed frontem pożaru zstępującego, co może wpływać na intensyfi kację procesu spalania i wzrost prędkości rozprzestrzeniania się pożaru nawet w dół wzniesienia.
Silne (pełne) zwarcie koron starszego drzewostanu iglastego stanowi pew-nego rodzaju szczelny obszar, pod którym gromadzi się znaczna część promie-niowania cieplnego doprowadzając do szybkiego wysuszania leśnych materiałów palnych znajdujących się przed linią frontu pożaru pokrywy gleby i do odparo-wania olejków eterycznych zielonego igliwia znajdującego się w koronach sosen, co wpływa na wzrost prędkości rozprzestrzeniania się pożarów całkowitego drze-wostanu i na zasięgi przerzutów zarzewi ognia (ogni lotnych). Pełna zwartość drzewostanu powoduje również ograniczenie tlenu pozyskiwanego przez strefę spalania z górnych warstw atmosfery, co wpływa także na zmniejszenie się linio-wej szybkości rozprzestrzeniania się pożaru. Martwe składniki w lesie przyspie-szają rozprzestrzenianie się pożarów, gdyż nawet jeśli są wilgotne to bardzo szyb-ko stają się suche od oddziaływania promieniowania cieplnego pochodzącego od spalania płomieniowego, a mchy, porosty i żywa zielona roślinność, w szczegól-ności liściasta utrzymująca w sobie wilgotność spowalnia rozprzestrzenianie się pożarów w lesie.
Przeważającymi gatunkami drzewostanów w polskich lasach (w ¾) są nadal gatunki iglaste z wyraźną dominacją żywicznej sosny, która jest najbardziej pal-nym gatunkiem w polskim drzewostanie. Olejki eteryczne zawarte w zielopal-nym igliwiu sosny mają temperaturę zapłonu gazowych produktów około 50°C, zaś większości materiałów leśnych temperatura ta wynosi około 260–270°C. Igliwie sosny jest elementem, który czyni ją łatwo palną, a stopień jego zniszczenia przez pożar decyduje bardziej niż zniszczenie kory o tym, czy sosna nadal będzie rosła, czy też stanie się martwa i uschnie. W przypadku powstania pożarów młodni-ków iglastych, spalaniu ulega całkowita ich powierzchnia i przetrwanie takiego młodego drzewostanu po przejściu ognia jest niemożliwe. Ponadto o skali znisz-czenia drzewostanu decyduje moc i czas żarzenia pokrywy gleby przy szyjach korzeniowych drzew.
Źródłem zapalenia leśnych materiałów palnych jest najczęściej wysoka tem-peratura płomieni lub żaru podgrzewająca w czasie dany materiał palny. W tym miejscu należy zaznaczyć, że prawdopodobieństwo samozapalenia leśnych mate-riałów palnych jest zbliżone do zera, gdyż brak jest nagromadzenia martwej bio-masy w lesie, w której zachodziłyby procesy gnilne podwyższające temperaturę tej biomasy powyżej temperatury samozapalenia.