Горение — это химическая реакция окисления органических веществ с выделением тепла и света. В лесных экосистемах горение включает сложное взаимодействие древесины, опавшей листвы, торфа, кустарников и атмосферного кислорода. Процесс горения характеризуется тремя основными фазами: разогрев, пировоспламенение и активное горение.
Разогрев. При нагреве топлива до температуры 200–300 °C начинается удаление влаги. Вода в растительном материале испаряется, поглощая значительное количество тепла, что замедляет дальнейшее горение. Физически это проявляется как эндотермический процесс с фазовым переходом жидкости в пар.
Пировоспламенение (пиролиз). При дальнейшем повышении температуры до 300–500 °C органические компоненты разлагаются на горючие газы, смолы и уголь. Эти продукты пиролиза способны самовоспламеняться при достижении критической температуры, что запускает пламенное горение.
Активное горение. В этой фазе сгорают как газы пиролиза, так и твердые остатки (угли, древесина). Температуры в очагах достигают 800–1100 °C, выделяется большое количество тепловой энергии, что поддерживает распространение огня на новые участки леса.
Распространение лесного пожара определяется комплексом тепловых, аэродинамических и химических факторов.
Влажность топлива критически влияет на скорость горения. При высокой влажности происходит усиленное испарение воды, что требует дополнительной энергии и замедляет воспламенение.
Состав топлива определяет химическую энергию, выделяемую при горении. Смолянистые хвойные деревья горят быстрее и интенсивнее, чем лиственные, за счет высокой концентрации летучих соединений.
Ветер играет ключевую роль в динамике лесного пожара. Потоки воздуха ускоряют перенос горючих газов к фронту пожара и усиливают конвекцию, повышая интенсивность пламени.
Микроклиматические условия (температура, влажность, плотность леса) создают локальные зоны ускоренного или замедленного горения. Например, густые насаждения создают эффект «туннельного ветра», который концентрирует поток горячего воздуха и ускоряет распространение огня по направлению к ветру.
Фронт пожара — это зона активного горения, где температура и скорость химической реакции максимальны. Его ширина и скорость зависят от:
Скорость фронта пожара может варьироваться от нескольких метров в час при тлеющем пожаре до десятков метров в минуту при сильном ветре и сухой погоде.
Энергетический выход лесного пожара определяется химической энергией топлива и эффективностью выделения тепла в окружающую среду. Основные компоненты теплового баланса:
Эти процессы определяют не только интенсивность горения, но и влияние пожара на климат и микроклиматические условия леса.
Лесные пожары вызывают значительные физические эффекты:
Эти эффекты могут ускорять распространение огня и создавать опасные условия для окружающей среды и человека.