Effects of long-term forest fire retardants on fire intensity, heat of combustion of the fuel and flame emissivity

Abstract

Cada any milers d'hectàrees forestals es destrueixen a causa dels incendis forestals. Investigar quins són els mecanismes que controlen la ignició i la propagació dels incendis forestals és necessari per planificar estratègies eficients de lluita contra els incendis forestals i per establir plans de gestió de les àrees forestals. Durant aquests darrers seixanta anys des del món de la recerca s'han formulat models per descriure el comportament dels focs forestals de superfície, principalment, i en un menor grau els focs de capçades. No obstant, aquests models tenen un punt feble significatiu: cap d'ells ha estat desenvolupat per ser utilitzat com a eina predictiva del comportament del foc després d'actuacions d'atac indirecte amb retardants a llarg termini (o retardants). A més, la majoria de treballs desenvolupats fins ara amb retardants a llarg termini han tingut l'objectiu d'avaluar diferents productes per al seu ús públic per comparació amb un de referència.<br/><br/>L'objectiu del present estudi ha estat millorar el coneixement sobre l'efecte dels retardants a llarg termini en el comportament dels incendis forestals. L'efecte dels retardants sobre la intensitat del front de flames ha estat quantificat per a diferents condicions (sense pendent/sense vent, sota la influència del vent, sota la influència del pendent), així com l'efecte dels retardants sobre la calor de combustió del combustible forestal i l'emissivitat de la flama. Avaluar com varien aquests dos últims paràmetres per la presència de retardant al combustible és un primer pas per incloure en els models de propagació l'efecte de les operacions d'atac indirecte amb retardants.<br/><br/>Per a les condicions experimentals provades en aquest estudi, hem trobat que la intensitat del front de flames es redueix en un factor de 0.8 per la presència de retardant. També s'ha observat que la quantitat de calor alliberada durant la combustió amb flama es redueix en un factor de 0.18 per la presència de retardants i que l'emissivitat de la flama no es veu afectada per la presència de retardants. Aquests resultats indiquen que la presència de retardant redueix la intensitat del front de flames fonamentalment perquè es redueix la quantitat de calor efectivament alliberada per unitat de massa de combustible, més que perquè les propietats radiatives de la flama es canviïn.

Every year, thousands of hectares of forest are destroyed by wildland fires. It is necessary to investigate the mechanisms that influence the ignition and propagation of wildland fires in order to successfully devise strategies for fighting wildland fires and to establish plans for managing forest areas or grasslands. Researchers have been formulating models to describe surface fires and, to a lesser extent, crown fires, for more than sixty years. However, these models have a significant shortcoming: none of them has been developed for use as a tool to predict fire behavior after indirect attack operations with long-term retardants. Furthermore, most of the work done to date on long-term retardants has been with the goal of evaluating these products for commercial purposes.<br/><br/>The goal of the present study was to improve knowledge of the effects of long-term retardants on the spread of forest fires. Retardants' effects on fire intensity were quantified for varying fire situations (no-slope/no-wind, upslope, upwind), together with retardants' effects on the heat of combustion of the fuel and flame emissivity. Assessing how these last two parameters change due to the presence of retardants on the fuel is a first step towards including the effects of indirect attack operations with long-term retardants in propagation models. <br/><br/>We found that the presence of retardants reduced fire intensity by a factor of 0.8 under the experimental conditions tested in this study. The amount of heat effectively released during flaming combustion under the presence of retardants was observed to decrease by a factor of 0.18 in comparison with untreated samples and flame emissivity was observed to be unaffected by the presence of retardants. These results indicated that the presence of retardants reduces fire intensity primarily by reducing the amount of heat effectively released per unit mass of fuel, rather than by affecting the radiation properties of the flames.