2022 年 4 月，林业工人在圣达菲国家森林的一座名为“隐士峰”的偏远山脉附近开始了几场小火。该计划是全国性受控烧毁计划的一部分，旨在稀疏茂密的松树林，以降低未来发生更大、失控火灾的风险。
该团队了解野火通常传播的两种方式。第一种是通过与附近的树木和草直接接触，这相对容易预测。但第二种方式则要困难得多。这种被称为“飞火”（spotting）的现象，是指燃烧的余烬或火星被吹离主火场，并在更远的地方引发次生火灾。
该团队计划的一个重要部分是在受控烧毁的下风处设置观察员，以便他们能够立即扑灭任何不受欢迎的火灾。
失控
但该团队严重低估了余烬的传播距离，火势迅速失控。几天之内，它就成为了新墨西哥州历史上最大的野火，摧毁了数百座房屋，并在占地 341,471 英亩的区域内疏散了居民，该区域大约相当于大洛杉矶地区的大小。
这就引出了一个重要问题。理论研究表明，火星在落地前应该在下风处传播几百米。然而，消防员长期以来观察到飞火距离超过一公里。为什么会比理论研究预测的远得多？
现在，得益于北卡罗来纳州立大学（Raleigh）数学家 Mohammed Farazmand 的工作，他们找到了答案。他模拟了燃烧的余烬与风相互作用的方式。他说，火灾产生的热量可以在大气中形成行波。然后，火星可以“冲浪”这些波，传播得比任何人想象的都要远。“这延迟了火星的落地，使得极远的飞火距离成为可能，”Farazmand 说。
人们普遍知道，当炽热上升的空气与大气中较冷的空气相互作用时，野火会产生复杂的风的模式。一种模拟这种流动的方式是将其视为空气的均匀运动。但更复杂的场景是，火灾会在大气中产生行波，空气在水平传播时会以各种频率上下移动。
Farazmand 模拟了这两种运动类型，以了解它们如何影响火星的传输。他的模型假设火星最初会因为受到火灾湍流的冲击而产生随机运动。
他的模型表明，如果风是均匀的，这些余烬可以在重力将它们拉向地面之前，以取决于风速的速度传播几百米。
火星冲浪
但是，如果风形成即使是微小的行波，情况就会发生剧烈变化。在这种情况下，任何碰巧与波速匹配的余烬都可能被卷起并开始冲浪。即使行波的水平速度与均匀风速相同，它也可以传播得更远。
Farazmand 说：“我们证明，在合理的风速下，行波可以显著增加落地距离。“行波会导致飞火距离超过一公里。”
这是一个有用的结论，将有助于指导未来受控烧毁的监管方式。信息很简单：飞火可能从主火场下风处至少一公里处开始。这么远的距离将极大地增加需要巡逻的区域面积以及所需的人员数量。
但如果这能防止 2022 年袭击新墨西哥州的失控火灾，那么付出代价是值得的。
参考：大气波在野火中的极端火星传输：arxiv.org/abs/2411.13275
