Граница между дикой природой и городом - Wildland–urban interface

А граница между дикими землями и городами (WUI) - это зона перехода между дикая местность (незанятая земля) и человеческое развитие. Сообщества в WUI подвержены риску катастрофического лесной пожар и их присутствие нарушает экологию.

Определения

Карта границы дикой местности и города в Каталония с промежуточными и интерфейсными зонами.

В Соединенных Штатах Америки у интерфейса между дикими землями и городами (WUI) есть два определения. В Лесная служба США качественно определяет границу между дикой природой и городом как место, где «люди и их развитие встречаются или смешиваются с топливом диких земель».[1] Включены сообщества, расположенные в пределах 0,5 мили (0,80 км) от зоны. Количественное определение дает Федеральный регистр, который определяет территории WUI как те, которые содержат по крайней мере одну жилищную единицу на 40 акров (16 га).

Определение Федерального реестра в сочетании с количественными критериями разделяет WUI на две категории:

  • Intermix WUI, или земли, содержащие по крайней мере одну жилую единицу на 40 акров (16 га), на которых растительность занимает более 50% площади суши; густо заросший смешанный WUI - это область, в которой растительность занимает более 75% площади суши (не менее 5 км2).
  • Интерфейс WUI, или земли, содержащие не менее одной жилой единицы на 40 акров (16 га), на которых растительность занимает менее 50% площади суши (не менее 2,4 км2).

Структуры в смешанном WUI перемежаются с растительностью, тогда как дома в интерфейсном WUI прилегают к густой растительности.[2]

Рост WUI и причины опасностей

По всему миру,[нужна цитата ] человеческое развитие все больше вторгалось в границы дикой природы и города параллельно с увеличением масштабов крупных пожаров, вызванных изменением климата[3] что привело к увеличению затрат на противопожарную защиту. Увеличение угрозы является реальным и измеримым путем измерения расходов, которые указывают на экономический риск. В Соединенных Штатах, начиная с конца ХХ века, федеральный тушение пожаров расходы утроились с 0,4 млрд долларов в год до 1,4 млрд долларов в год.[4] Утроение расходов означает утроение угрозы. Граница между дикой природой и городом сместилась в сторону более плотного населения и стала более опасной.

Сдвиги населения

WUI был самым быстрорастущим типом землепользования в Соединенных Штатах в период с 1990 по 2010 год. Факторы, стоящие за ростом, включают перемещение населения, расширение городов в дикие земли и рост новой растительности. Основной причиной была миграция, а не рост растительности. Из новых областей WUI 97% были результатом нового жилья.[4] В Соединенных Штатах наблюдается сдвиг населения в сторону WUI на западе и юге; увеличиваясь в национальном масштабе на 18 процентов за десятилетие, охватывая 6 миллионов дополнительных домов в период с 1990 по 2000 год, что в 2013 году составляло 32 процента жилых построек. В глобальном масштабе рост WUI включает такие регионы, как Аргентина, Франция, Южная Африка, Австралия и регионы вокруг Средиземного моря.[4][5] В дальнейшем WUI будет продолжать расширяться, что является ожидаемой миграцией пенсионеров в поисках удобств. бэби-бумеры для небольших сообществ, расположенных вблизи живописных природных ресурсов, будет способствовать росту WUI.[1]

Экологические факторы

Экологические факторы привели к тому, что WUI стал более засушливым и населенным. Засушливый ландшафт является более легковоспламеняющимся ландшафтом WUI - факторы включают рост растений, вызванный изменением климата, и неместных насекомых и болезней растений.[6] Рост растительности был второстепенным фактором роста WUI; на них приходится 3% всего роста WUI в США.[4] Более важным фактором является изменение температуры и количества осадков, вызванное изменением климата, которое изменяет состав дикой природы.[7] Лесные пожары в Соединенных Штатах, превышающие 50 000 акров (20 000 га), неуклонно увеличивались с 1983 года; основная масса произошла после 2003 года.[1] Помимо увеличения воспламеняемости засушливых районов, изменение климата приводит к перемещению населения в ИВП, что имеет экологические последствия.[4]

Воздействие пожара на окружающую среду

Экологические проблемы, связанные с ростом WUI, выходят за рамки повышенного риска ущерба человеческим поселениям от лесных пожаров. Например, рост жилья в регионах WUI может вытеснить и фрагментировать местную растительность. Кроме того, внедрение людьми неместных видов посредством озеленения может изменить состав дикой природы в интерфейсных регионах.[4] На окружающую среду также могут влиять другие факторы, в том числе домашние животные, которые могут убить большое количество диких животных.[8]

Фрагментация лесов - еще одно воздействие роста WUI, которое может привести к непредвиденным экологическим последствиям. Например, усиление фрагментации лесов может привести к увеличению распространенности болезни Лайма.[9] Одна из возможных причин этого эффекта - образование изолированных популяций переносчиков инфекции с высокой плотностью, таких как клещи и мыши. Изолированные участки леса во фрагментированной среде обычно окружены неблагоприятными местами обитания, что препятствует распространению инфицированных видов и увеличивает их локальную плотность. Кроме того, переносчики болезней в изолированных участках могут подвергаться генетической дифференциации, что увеличивает их выживаемость в целом.[10]

Повышение риска лесных пожаров представляет угрозу для сохранения в регионах роста WUI. В период с 1985–1994 годов по 2005–2014 годы площадь, сожженная лесными пожарами в Соединенных Штатах, увеличилась почти вдвое с 18 000 до 33 000 квадратных километров, и это увеличение частично можно отнести на счет роста WUI.[4] В Северной Америке, Чили и Австралии неестественно высокая частота пожаров привела к появлению экзотических однолетних трав, заменяющих местные кустарники.[5]

Оценка риска лесных пожаров

Расчет риска для конструкции, расположенной в WUI, осуществляется с помощью прогнозных факторов и моделирования. Выявление факторов риска и моделирование этих факторов помогает понять угрозу лесных пожаров и управлять ею.

Например, коэффициент близости измеряет риск возгорания из-за переносимых ветром углей, которые могут воспламенить новые локальные пожары на расстоянии более мили перед фронтом пламени.[1] Фактор растительности измеряет риск возгорания углей, переносимых ветром; нижняя растительность имеет меньший риск.

Моделирование количественной оценки рисков объединяет категории угроз лесных пожаров. Районы с наибольшим риском - это районы, где умеренная популяция пересекается или граничит с дикими землями, которые могут поддерживать большие и интенсивные лесные пожары и уязвимы из-за ограниченных путей эвакуации.[11]

Факторы риска

Структура Calkin предсказывает катастрофический лесной пожар на границе дикой местности и города (WUI) с тремя категориями факторов. Эти факторы позволяют оценить степень угрозы лесных пожаров. Это экологические факторы, определяющие силу, человеческие факторы, определяющие возгорание, и факторы уязвимости, определяющие ущерб. Эти факторы обычно рассматриваются в геопространственной взаимосвязи.

Категория экологических факторов включает климат, сезонные погодные условия, географическое распределение растительности, исторические пространственные данные о лесных пожарах и географические особенности.[7] Экологические факторы определяют размер и интенсивность пожаров.

Категория человеческого фактора включает расположение и плотность жилья. Плотность коррелирует с риском лесных пожаров по двум причинам. Во-первых, люди вызывают пожары; с 2001 по 2011 годы люди стали причиной 85% лесных пожаров, зарегистрированных Национальный межведомственный пожарный центр (NIFC). Во-вторых, жилье усиливает лесные пожары, поскольку они содержат горючие материалы и производят подвижные тлеющие угли, такие как древесные тряски.[1] Связь между плотностью населения и риском лесных пожаров нелинейна. При низкой плотности населения человеческие возгорания низкие. Возгорания увеличиваются с увеличением плотности населения. Однако существует порог плотности населения, при котором возникновение пожаров уменьшается. Это верно для ряда сред в Северной Америке, Средиземноморском бассейне, Чили и Южной Африке. Возможные причины уменьшения включают уменьшение открытого пространства для передачи углей, фрагментацию топлива из-за городского развития и более высокую доступность ресурсов пожаротушения. Районы с умеренной плотностью населения, как правило, подвержены более высокому риску лесных пожаров, чем районы с низкой или высокой плотностью населения.[5]

Категория фактора уязвимости измеряется временем эвакуации через близость жилых построек к дорогам, соответствие администраторов обязанностям, землепользованию, строительным стандартам и типам ландшафта.

Моделирование рисков

Распространение лесных пожаров обычно моделируется с помощью алгоритма минимального времени в пути (MTT).[11]

До алгоритмов МТТ границы возгорания моделировались с помощью приложения Принцип Гюйгенса; границы рассматриваются как волновые фронты на двумерной поверхности.

Методы минимального времени прохождения (MTT) основаны на принципе Гюйгенса, чтобы найти минимальное время, за которое огонь проходит между двумя точками. MTT предполагает почти постоянные факторы, такие как факторы окружающей среды для направления ветра и влажности топлива. MTT выгодно отличается от Гюйгенса в масштабируемости и скорости алгоритма. Однако факторы являются динамическими, а постоянное представление требует ограниченного окна, и, таким образом, MTT применимо только для моделирования в краткосрочном масштабе.[12]

Управление рисками

Воспламеняемость строений и растительности снижается за счет управления рисками, ориентированного на сообщества, за счет уменьшения уязвимости сообществ.[1] Степень контроля уязвимости к лесным пожарам измеряется с помощью показателей ответственности и зон защиты.

Снижение риска за счет распределения ответственности

Распределяя обязанности по управлению лесными пожарами, сообщества могут снизить риски.

Вероятность катастрофического лесного пожара в WUI контролируется распределением ответственности за три действенные цели WUI: контроль потенциальной интенсивности лесных пожаров, сокращение источников возгорания и снижение уязвимости. Когда эти цели достигнуты, сообщество становится адаптированное к огню сообщество. Лесная служба США определяет адаптированные к пожару сообщества как «осведомленное и заинтересованное сообщество, в котором осведомленность и действия жителей в отношении инфраструктуры, зданий, ландшафтного дизайна и окружающей экосистемы уменьшают потребность в обширных защитных действиях и позволяют сообществу безопасно принимать пожар. как часть окружающего пейзажа ».

За достижение трех целей WUI отвечают три группы: агентства по управлению земельными ресурсами, местные органы власти и частные лица.[13]

  • Агентства по управлению земельными ресурсами устраняют источники возгорания за счет укрепления инфраструктуры, уменьшают размер и интенсивность лесных пожаров за счет использования топлива и управления растительностью, снижают уязвимость за счет просвещения населения по вопросам индивидуальной готовности и реагируют на лесные пожары подавлением.
  • Местные органы власти контролируют человеческий фактор, избегая зонирования с умеренной плотностью застройки.
  • Люди уменьшают уязвимость за счет готовности к повышению устойчивости дома к возгоранию, снижению воспламеняемости конструкций и устранению материалов, образующих тлеющие угли.

Сообщества, адаптированные к пожару успешно справились с лесными пожарами.

Ключевым преимуществом сообществ, адаптированных к пожарам, является то, что опора на людей как на ключевой блок в структуре ответственности сокращает расходы на ППИ местных, региональных и национальных правительств.[14]

Снижение риска за счет зональной защиты

Риск возгорания конструкции в условиях лесного пожара рассчитывается с помощью метрики домашней зоны возгорания (HIZ). HIZ включает как минимум пространство в радиусе 200 футов (61 м) вокруг строения.[15] HIZ - это руководство для тех, кто отвечает за защиту конструкции от лесных пожаров; арендодатели и арендаторы (домовладельцы, если они совпадают) несут ответственность за физическое строительство и поддержание защитных зон, в то время как местное правительство определяет границы землепользования таким образом, чтобы защитные зоны были эффективными (примечание: огнестойкость является произвольной и не определяется в часах сопротивление для заданной степени нагрева; эти правила ослаблены для не-вечнозеленый менее горючие деревья; это руководство не предназначено для предотвращения возгорания отдельных конструкций при лесном пожаре - оно предназначено для предотвращения катастрофических лесных пожаров в WUI):

  • Рекомендации по конструкциям:
    • Кровельные материалы огнестойкие и не образуют тлеющих углей.
    • Материалы наружных стен огнестойкие.
    • Вентиляционные отверстия для карнизов, чердаков, фундамента и крыши покрыты достаточно мелкой проволочной сеткой, чтобы ловить угли.
    • Материалы террасы и крыльца огнестойкие.
  • Рекомендации по благоустройству:
    • Не допускайте попадания растительности вокруг окон (тепло может разбить стекло).
    • Держите растения на расстоянии более 5 футов (1,5 м) от стен; это незаращенная зона с голой грязью, необязательно использовать скошенную зеленую газонную траву и негорючую мульчу с редкими лиственный растения.
    • Следите за тем, чтобы деревья не росли в пределах 30 футов (9,1 м) от конструкции.
    • Держите прореженную растительность в пределах 100 футов (30 м) от конструкции.
  • Рекомендации по обслуживанию вне помещений:
    • Обрежьте ветки деревьев на расстоянии 10 футов (3,0 м) от крыш.
    • Отделите ветви деревьев от линий электропередач.
    • Уберите упавший мусор с крыши, желобов, оконных колодцев и под настилом.
    • Обрежьте ветки деревьев на высоте 1,8 м от земли.
    • Сжечь землю из листового опада и хвои.
    • Удалите и утилизируйте мертвые деревья и кустарники.
  • Рекомендации по легковоспламеняющимся веществам:
    • Не приближайтесь к легковоспламеняющимся материалам на расстоянии 30 футов (9,1 м) вокруг основных и вспомогательных конструкций, включая груды дров.
    • Держитесь на расстоянии 10 футов (3,0 м) от пропановых баков или топливных баков.

Проблемы управления рисками

Есть три проблемы.[13]

  • Лесные пожары - это экологический процесс, который естественным образом способствует развитию экосистем, и многие дикие земли исторически предрасположены к периодическим пожарам; ликвидация пожаров в регионах АВП нецелесообразна.
  • Координация усилий по управлению лесными пожарами затруднена, поскольку лесные пожары могут распространяться на большие расстояния; сообщества различаются по степени опасности и готовности к пожарам.
  • Фактический риск лесных пожаров и социально-политические ожидания служб управления лесными пожарами не совпадают; настоящие опасности скрываются самоуверенностью.

Пример взаимодействия адаптированных к пожару сообществ и лесных пожаров был продемонстрирован в ноябре 2018 года, когда лесной пожар прошел через сообщество Конкоу в округе Бьютт, Калифорния. Это был Костёр лагеря (2018). Сообщество Concow было адаптировано к огню.[16] Этот пожар в конце сезона стал стресс-тестом теории адаптированных к пожару сообществ. Сообщество Конков было уничтожено. Лесной пожар продолжался по сообществу, не демонстрируя ожидаемого замедления фронта пламени. Если и происходило замедление, оно было меньше ожидаемого, хотя любое замедление способствовало эвакуации жителей перед фронтом пламени. Лесной пожар продолжался в диких землях между поселением Конкоу и городом Парадайз, Калифорния. Затем лесной пожар уничтожил город Парадайз, который развивался в адаптированное к огню сообщество.[17] Предполагается, что возгорание возникло из-за неупрочненной инфраструктуры линии электропередачи, которая была недавно модернизирована, но не была реконструирована, и новая конструкция не включала упрочнение от возгорания там, где оно проходило через WUI.[18] Пожар в лагере продемонстрировал ограниченность теории адаптированного к пожару сообщества в случае пожаров в конце сезона, вызванных Катабатические ветры, а также в ответственности органов управления земельными ресурсами за контроль источников возгорания инфраструктуры.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Stein, Susan M .; Комас, Сара Дж .; Menakis, James P .; Стюард, Сьюзен I .; Кливленд, Хелен; Брамвелл, Линкольн; Раделофф, Фолькер. «Лесной пожар, дикие земли и люди: понимание и подготовка к лесному пожару на стыке дикой природы и города» (PDF). Лесная служба Министерства сельского хозяйства США. USDA. Получено 8 мая 2018.
  2. ^ Radeloff, V. C .; Hammer, R. B .; Стюарт, S. I .; Fried, J. S .; Holcomb, S. S .; МакКифри, Дж. Ф. (2005). "Граница между дикой природой и городом в Соединенных Штатах". Экологические приложения. 15 (3): 799–805. Дои:10.1890/04-1413. Получено 8 мая 2018.
  3. ^ Шеннагель, Таня; Балч, Дженнифер К .; Бренкерт-Смит, Ханна; Деннисон, Филип Э .; Харви, Брайан Дж .; Кравчук, Мэг А .; Миткевич, Натан; Морган, Пенелопа; Мориц, Макс А .; Раскер, Рэй; Тернер, Моника Дж .; Уитлок, Кэти (2 мая 2017 г.). «Адаптируйтесь к новым лесным пожарам в лесах западной части Северной Америки по мере изменения климата». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 114 (18): 4582–4590. Дои:10.1073 / pnas.1617464114. ЧВК  5422781. PMID  28416662.
  4. ^ а б c d е ж грамм Radeloff, Volker C .; Хелмерс, Дэвид П .; Крамер, Х. Ану; Mockrin, Miranda H .; Александр, Патриция М .; Бар-Массада, Ави; Буцич, Ван; Hawbaker, Тодд Дж .; Мартинуцци, Себастьян; Syphard, Александра D .; Стюарт, Сьюзен И. (27 марта 2018 г.). «Быстрый рост границы между дикими землями и городами в США повышает риск возникновения лесных пожаров». Труды Национальной академии наук. 115 (13): 3314–3319. Bibcode:2018PNAS..115.3314R. Дои:10.1073 / pnas.1718850115. ЧВК  5879688. PMID  29531054.
  5. ^ а б c Syphard, Александра D .; Radeloff, Volker C .; Hawbaker, Тодд Дж .; Стюарт, Сьюзен И. (июнь 2009 г.). «Угрозы сохранению из-за антропогенного увеличения частоты пожаров в средиземноморских климатических экосистемах». Биология сохранения. 23 (3): 758–769. Дои:10.1111 / j.1523-1739.2009.01223.x. PMID  22748094.
  6. ^ Кин, Роберт Э .; Эйджи, Джеймс К .; Фуле, Питер; Кили, Джон Э .; Ки, Карл; Кухня, Стэнли Дж .; Миллер, Ричард; Шульте, Лиза А. (2008). «Экологические последствия крупных пожаров для ландшафтов США: польза или катастрофа?». Международный журнал Wildland Fire. 17 (6): 696. Дои:10.1071 / WF07148.
  7. ^ а б Кин, Роберт Э .; Холзингер, Лиза М .; Parsons, Russell A .; Грей, Кэти (февраль 2008 г.). «Влияние изменения климата на исторический диапазон и изменчивость двух больших ландшафтов в западной Монтане, США». Экология и управление лесами. 254 (3): 375–389. CiteSeerX  10.1.1.165.4567. Дои:10.1016 / j.foreco.2007.08.013.
  8. ^ Потеря, Скотт Р .; Уилл, Том; Марра, Питер П. (29 января 2013 г.). «Влияние домашних кошек на дикую природу США». Nature Communications. 4 (1): 1396. Bibcode:2013 НатКо ... 4.1396L. Дои:10.1038 / ncomms2380. PMID  23360987.
  9. ^ Браунштейн, Джон С .; Скелли, Дэвид К .; Холфорд, Теодор Р .; Фиш, Дурланд (27 сентября 2005 г.). «Фрагментация лесов позволяет прогнозировать неоднородность риска болезни Лайма на местном уровне». Oecologia. 146 (3): 469–475. Bibcode:2005Oecol.146..469B. Дои:10.1007 / s00442-005-0251-9. PMID  16187106. S2CID  19453928.
  10. ^ Саймон, Джули А .; Марротт, Робби Р .; Desrosiers, Натали; Фисет, Джессика; Гайтан, Хорхе; Гонсалес, Эндрю; Коффи, Жюль К .; Лапуант, Франсуа-Жозеф; Лейтон, Патрик А .; Линдси, Линдси Р.; Логан, Трэвис; Милорд, Франсуа; Огден, Николас Х .; Рогич, Анита; Рой-Дюфрен, Эмили; Сутер, Дэниел; Тессье, Натали; Миллиен, Вирджиния (август 2014 г.). "Изменение климата и фрагментация среды обитания приводят к возникновению B orrelia burgdorferi, возбудитель болезни Лайма, на северо-восточной границе его распространения ". Эволюционные приложения. 7 (7): 750–764. Дои:10.1111 / eva.12165. ЧВК  4227856. PMID  25469157.
  11. ^ а б Haas, Jessica R .; Калкин, Дэвид Э .; Томпсон, Мэтью П. (2013). «Национальный подход к интеграции имитационного моделирования лесных пожаров в оценки рисков границ дикой местности и городов в Соединенных Штатах» (PDF). Ландшафт и градостроительство. 119: 44–53. Дои:10.1016 / j.landurbplan.2013.06.011. Получено 8 мая 2018.
  12. ^ Финни, Марк А (1 августа 2002 г.). «Рост пожара методами минимального времени прохождения». Канадский журнал исследований леса. 32 (8): 1420–1424. Дои:10.1139 / x02-068.
  13. ^ а б Калкин, Дэвид Э .; Коэн, Джек Д .; Финни, Марк А .; Томпсон, Мэтью П. (16 декабря 2013 г.). «Как управление рисками может предотвратить будущие стихийные бедствия, связанные с лесными пожарами на границе дикой природы и города». Труды Национальной академии наук. 111 (2): 746–751. Bibcode:2014ПНАС..111..746С. Дои:10.1073 / pnas.1315088111. ЧВК  3896199. PMID  24344292.
  14. ^ «Часто задаваемые вопросы - сообщества, адаптированные к Fire» (PDF). Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Управление пожарной охраны и авиации. 10 июля 2014 г. Архивировано с оригинал (PDF) 1 октября 2017 г.. Получено 6 июня, 2018.
  15. ^ «Самооценка домашней зоны воспламенения для домовладельцев» (PDF). Огненный Висконсин. 2011. Архивировано с оригинал (PDF) 30 апреля 2018 г.. Получено 6 июня, 2018.
  16. ^ Фейт Берри «Собственность Firewise в Калифорнии пережила лесной пожар, рассматривает следующие шаги, чтобы сосредоточиться на подходе, адаптированном к пожару». Блог NFOA, 8 июля 2013 г. Оценка 2/3/2019. https://community.nfpa.org/community/fire-break/blog/2013/07/08/firewise-property-in-california-survives-wildfire-considers-next-steps-to-focus-on-fire- адаптированный подход
  17. ^ Ballard, Heidi L .; Эванс, Эмили Р. (2012). Лесной пожар в предгорьях: молодежь работает с сообществами, чтобы адаптироваться к лесным пожарам (Отчет). Дои:10.2737 / NRS-RN-160.
  18. ^ "Тихоокеанская газовая и электрическая компания" Проект усиления к югу от Палермо ". Cpuc.ca.gov. Получено 26 января, 2019.

внешняя ссылка