نموذج الوقود

نموذج الوقود هو مجموعة مبسطة من خصائص طبقة الوقود تُستخدم كمدخلات في تطبيقات نمذجة حرائق الغابات المختلفة . وتأخذ نماذج سلوك حرائق الغابات ، مثل نموذج روثرميل ^{[ 1 ]،} في الحسبان العديد من المتغيرات التجريبية . ورغم أهمية هذه المدخلات لمخرجات المعادلات، إلا أنه غالبًا ما يكون قياسها لكل طبقة وقود أمرًا صعبًا ويستغرق وقتًا طويلاً، إن لم يكن مستحيلاً. يُحدد نموذج الوقود هذه المتغيرات المدخلة لمجموعة مبسطة من خصائص الغطاء النباتي الكمية التي يمكن تحديدها بصريًا في الميدان. وبحسب الظروف المحلية، قد يكون أحد نماذج الوقود المتعددة مناسبًا. وكما يقول أندرسون: "نماذج الوقود هي ببساطة أدوات لمساعدة المستخدم على تقدير سلوك الحريق بشكل واقعي. يجب على المستخدم التحلي بمرونة في التفكير واتباع أسلوب عمل تكيفي للاستفادة الكاملة من هذه الأدوات". ^{[ 2 ]} علاوة على ذلك، يجب على المستخدم، بحسب التطبيق، اختيار نظام تصنيف لنموذج الوقود. تشمل أنظمة التصنيف الرئيسية المستخدمة في الولايات المتحدة نظام التصنيف الوطني لمخاطر الحرائق ، ونماذج الوقود "الأصلية" الـ 13 لأندرسون وألبيني، والمجموعة اللاحقة المكونة من 40 نوعًا من الوقود التي أنتجها سكوت وبورغان، ونظام تصنيف خصائص الوقود.

طُرح مفهوم نموذج الوقود لأول مرة عام 1972 مع النظام الوطني لتصنيف مخاطر الحرائق . كان هذا النظام، الأول من نوعه، عبارة عن مجموعة موحدة من المعادلات لتحديد مخاطر الحرائق في نقاط محددة من المنطقة. ^{[ 3 ]} شكلت نماذج الوقود جوهر هذه الحسابات، حيث احتوى كل نموذج من نماذجه العشرين على معلومات حول الحمل النسبي لمكونات الوقود المختلفة. يُوصَف كل نموذج بحجم الوقود الميت (لمدة ساعة واحدة، و10 ساعات، و100 ساعة، و1000 ساعة)، والوقود الحي من الأعشاب والأخشاب، بالإضافة إلى عمق طبقة الوقود ورطوبة الانطفاء.

عُرضت "نماذج الوقود الأصلية الثلاثة عشر" لأول مرة من قِبل ألبيني ^{[ 4 ]} عام 1976، ثم قام أندرسون ^{[ 5 ]} بتطويرها عام 1982. وعلى عكس نظام الإبلاغ الوطني عن الحرائق (NFDRS)، صُممت هذه النماذج للاستخدام مع نماذج روثرميل لانتشار الحرائق، وهي مصممة للاستخدام على نطاقات مكانية أصغر بكثير من نماذج NFDRS العشرين. ولإتاحة التبادل بين النظامين، يتضمن تقرير أندرسون مخططًا توضيحيًا يسمح بالتحويل بين النماذج المتشابهة. علاوة على ذلك، تتضمن ورقته البحثية صورًا لمساعدة المستخدم في اختيار نموذج الوقود المناسب. تُستخدم نماذج سلوك الحريق هذه "خلال الفترة الحرجة من موسم الحرائق عندما تُشكل حرائق الغابات تحديات أكبر في السيطرة عليها"، وهي مصممة للاستخدام فقط خلال موسم الجفاف ، عندما يصبح غطاء الوقود أكثر تجانسًا. بالإضافة إلى ذلك، تستند نماذج ألبيني إلى الافتراضات التالية:

2. كثافة الوقود الجاف = 32  رطل/قدم مكعب
3. حرارة الاحتراق = 8000 وحدة حرارية بريطانية/رطل
4. إجمالي المحتوى المعدني = 5.55%
5. نسبة الرماد الخالي من السيليكا / المحتوى المعدني الفعال = 1.00%

تصف هذه النماذج كمياً نفس مكونات تحميل الوقود مثل نماذج NFDRS ، ويتم تجميعها في أربع فئات: العشب ، والشجيرات ، والأخشاب ، والمخلفات .

مجموعة العشب:

مجموعة الشجيرات:

مجموعة الأخشاب:

مجموعة سلاش:

نُشرت نماذج الوقود الديناميكية لسكوت وبورغان ^{[ 6 ]} عام 2005 بهدف إلغاء افتراض تجانس طبقة الوقود خلال موسم الجفاف. ويتحقق ذلك باستخدام طبقات وقود عشبية ديناميكية، حيث ينتقل الحمل العشبي الحي إلى الميت تبعًا لمحتوى الرطوبة في الأعشاب الحية. ويتيح استخدام معامل المعالجة نمذجةً أكثر واقعية لسلوكيات الحرائق في طبقات الوقود العشبية. علاوة على ذلك، تهدف هذه النماذج إلى تجاوز الارتباط بين نوع الغطاء النباتي وخصائص طبقة الوقود. فعلى سبيل المثال، يتحول نموذج "الشجيرات الكثيفة" الأصلي إلى نموذج "الحمل الثقيل والشجيرات الطويلة". وكما هو الحال في جدول تحويل NFDRS في نماذج ألبيني وأندرسون، أضاف سكوت وبورغان جدول تحويل بين النماذج الأصلية الثلاثة عشر ومجموعة نماذجهم الأربعين الجديدة. كما أدرجوا النماذج الأصلية الثلاثة عشر كنماذج من 1 إلى 13 لضمان التوافق مع الإصدارات السابقة في برامج النمذجة الأحدث.

تم تطوير نظام تصنيف خصائص الوقود ^{[ 7 ]} في عام 2007، وهو يوسع نطاق نماذج الوقود الحالية لإنتاج مجموعة من طبقات الوقود المبسطة مع بيانات كمية حول قدرتها على دعم حرائق الغابات ومدى استهلاك هذه الحرائق للوقود الموجود داخل الطبقة. وقد طُوّرت هذه النماذج إقليميًا بواسطة فرق من الخبراء، واستُخلصت من المراجع العلمية ، وسلاسل صور الوقود، ومجموعات بيانات الوقود، وآراء الخبراء. بالإضافة إلى المكونات الميتة والحية القياسية، يُقدّم نظام تصنيف الوقود الحرجي (FCCS) تقارير عن خصائص الوقود المُخصصة والمحسوبة لكل طبقة من طبقات الوقود الموجودة، بما في ذلك الغطاء النباتي، والشجيرات، والنباتات غير الخشبية، والنباتات الخشبية، والنفايات العضوية (الأشنات والطحالب)، والطبقة الدبالية، مما يسمح بتحليل أكثر شمولية للمواد داخل طبقة الوقود. علاوة على ذلك، يُصنّف النظام كل طبقة وقود من خلال حساب احتمالات الحريق التي تُوفّر مؤشرًا على القدرة الكامنة لكل طبقة وقود على دعم سلوك حرائق السطح، ودعم حرائق التاج ، وتوفير الوقود للاشتعال، والاحتراق البطيء، والاستهلاك المتبقي. يتمتع نظام تصنيف الوقود الحرجي (FCCS) بإمكانات كبيرة، ولكنه لم يُدمج بعد في برامج النمذجة الشائعة مثل Flammap أو Farsite. ومع ذلك، فإنه يكتسب شعبية متزايدة في نمذجة انبعاثات حرائق الغابات وفي تطوير خرائط طبقات الوقود، ومخاطر الحرائق، وفعالية المعالجة في العديد من الغابات الوطنية. على عكس نموذجي سكوت وبورغان اللذين يبتعدان عن استخدام نوع الغطاء النباتي كبديل لنوع الوقود، يعتمد نظام تصنيف الوقود الحرجي (FCCS) بشكل كبير على نوع الغطاء النباتي في تكوين نماذجه.

• كاسالس، بير؛ فالور، تيريزا؛ بيسالو، أرناو؛ مولينا-تيرين، دومينغو (2016). "حمل الوقود وبنية الطبقة السفلية بعد ثماني إلى تسع سنوات من الحرق المُدار في غابات الصنوبر المتوسطية" (ملف PDF) . علم بيئة الغابات وإدارتها . 362 : 156-168 . doi : 10.1016/j.foreco.2015.11.050 .
• ديفيز، جي إم؛ دومينيك، روث؛ غراي، أ؛ جونسون، بي سي دي (2016). "بنية الغطاء النباتي وظروف الطقس المؤدية للحرائق تؤثر على تباين شدة الاحتراق واستهلاك الوقود خلال حرائق الأراضي الخثية" . علوم الأرض الحيوية . 13 (2): 389-398 . Bibcode : 2016BGeo...13..389D . doi : 10.5194/bg-13-389-2016 .
• فاريلا، إلسا؛ جيرجيتشني، م؛ رييرا، ب؛ ماهيو، ب.أ؛ سولينو، م (2014). "التفضيلات الاجتماعية لبرامج إدارة فواصل الوقود في إسبانيا: تطبيق نموذج الاختيار للوقاية من حرائق الغابات" (ملف PDF) . المجلة الدولية لحرائق الغابات . 23 (2): 281-289 . doi : 10.1071/WF12106 .
• دوان، أندريا؛ بيكيه، ميريام؛ كاستيلنو، مارك؛ بروتونز، لويس (2015). "النمذجة التنبؤية لحدوث الحرائق من أنماط انتشارها المختلفة في المناظر الطبيعية المتوسطية". المجلة الدولية لحرائق الغابات . 24 (3): 407-418 . doi : 10.1071/WF14040 .
• ريغوس، أدريان؛ أكيلوي، ن؛ ريتانا، ج؛ دي كاسيريس، ميكيل؛ بروتونز، لويس (2014). "استخدام الحرائق غير المخطط لها للمساعدة في إخماد الحرائق الكبيرة المستقبلية في غابات البحر الأبيض المتوسط" ( ملف PDF) . PLOS ONE . 9 (4) e94906. Bibcode : 2014PLoSO...994906R . doi : 10.1371/journal.pone.0094906 . PMC 3984276. PMID 24727853 .