stringtranslate.com

Интерфейс дикой природы и города

Интерфейс дикая местность-город ( WUI ) представляет собой зону перехода между дикой природой (незанятой землей) и землей, освоенной деятельностью человека , — область, где застроенная среда встречается или смешивается с естественной средой . Человеческие поселения в WUI подвержены большему риску катастрофических лесных пожаров .

Определения

Карта интерфейса дикой природы и городов в Каталонии с указанием зон смешения и сопряжения

В Соединенных Штатах интерфейс дикой природы и города (WUI) имеет два определения. Лесная служба США определяет интерфейс дикой природы и города качественно как место, где «люди и их развитие встречаются или смешиваются с топливом дикой природы». [1] Сообщества, которые находятся в пределах 0,5 мили (0,80 км) от зоны, включены. Количественное определение дано Федеральным регистром , который определяет области WUI как те, которые содержат по крайней мере одну единицу жилья на 40 акров (16 га).

Согласно определению Федерального регистра, WUI делится на две категории в зависимости от плотности растительности:

Рост

Развитие человечества все больше проникает на границу между дикой природой и городом.

Вид с воздуха на Малибу, Калифорния, июль 2021 г., показывающий жилую застройку глубоко в горах. Обратите внимание на ранее выжженную область (темные области) на горах.

Перемещения населения

WUI был самым быстрорастущим типом землепользования в Соединенных Штатах в период с 1990 по 2010 год. Факторы включают географические перемещения населения, расширение городов и пригородов в дикие земли и рост растительности на ранее нетронутых землях. Основной причиной была миграция. Из новых районов WUI 97% были результатом нового жилья. [3] В Соединенных Штатах наблюдается перемещение 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 строений. В глобальном масштабе рост WUI включает такие регионы, как Аргентина, Франция, Южная Африка, Австралия и регионы вокруг Средиземного моря. [3] [4] Ожидается, что в дальнейшем WUI продолжит расширяться; Ожидаемая миграция пенсионеров поколения бэби-бумеров в поисках удобств в более мелкие общины с более низкой стоимостью жизни, расположенные вблизи живописных и рекреационных природных ресурсов, будет способствовать росту WUI. [1] Изменение климата также приводит к перемещению населения в WUI, а также к изменениям в составе дикой природы. [5] [6] [7] [3]

Экологические эффекты

Рост жилищного строительства в регионах WUI может вытеснять и фрагментировать местную растительность. Введение неместных видов людьми посредством ландшафтного дизайна может изменить состав дикой природы в регионах интерфейса. [3] Домашние животные могут убивать большое количество диких животных. [8]

Фрагментация лесов является еще одним последствием роста WUI, которое может привести к непреднамеренным экологическим последствиям. Например, повышенная фрагментация лесов может привести к увеличению распространенности болезни Лайма. [9] Белоногие мыши , основной хозяин клеща Лайма , процветают в фрагментированных местообитаниях. [10]

Рост урбанизации оказывает разнообразное воздействие на жизнь растений. В зависимости от присутствующих влияний некоторые характеристики растений, такие как древесность и высота, могут увеличиваться, в то время как многие другие характеристики либо демонстрируют смешанные реакции, либо недостаточно изучены. [11]

Кроме того, переносчики болезней в изолированных очагах могут подвергаться генетической дифференциации, что повышает их выживаемость в целом.

Увеличение риска лесных пожаров представляет угрозу для сохранения природы в регионах произрастания WUI.

Экологические изменения, вызванные влиянием человека и изменением климата, часто приводят к более засушливым и пожароопасным WUI. Факторы включают в себя рост растительности, вызванный изменением климата, и внедрение неместных растений, насекомых и болезней растений. [12]

В Северной Америке, Чили и Австралии неестественно высокая частота пожаров из-за экзотических однолетних трав привела к потере местных кустарников. [4]

Огонь

Развитие человечества все больше вторгается в зону взаимодействия дикой природы и городов. В сочетании с недавним ростом крупных лесных пожаров это привело к увеличению расходов на противопожарную защиту. В период с 1985 по 1894 год и с 2005 по 2014 год площадь, выжженная лесными пожарами в Соединенных Штатах, почти удвоилась с 18 000 до 33 000 квадратных километров. [3] Лесные пожары в Соединенных Штатах, превышающие 50 000 акров (20 000 га), неуклонно растут с 1983 года; большая часть в современной истории произошла после 2003 года. [13] В Соединенных Штатах с 1985 по 2016 год федеральные расходы на тушение лесных пожаров утроились с 0,4 млрд долларов в год до 1,4 млрд долларов в год. [3]

Оценка риска лесных пожаров

Расчет риска, которому подвергается сооружение, расположенное в пределах WUI, осуществляется с помощью прогнозных факторов и моделирования. Выявление факторов риска и моделирование с использованием этих факторов помогают понять и затем управлять угрозой лесного пожара.

Например, фактор близости измеряет риск возникновения пожара от тлеющих углей, переносимых ветром, которые могут спровоцировать новые очаги возгорания на расстоянии более мили от фронта пламени. [1] Фактор растительности измеряет риск возникновения пожара от тлеющих углей, переносимых ветром; низкая растительность имеет меньший риск.

Количественная оценка риска моделирования объединяет категории угрозы лесного пожара. Районы с самым высоким риском - это те, где умеренное население перекрывает или примыкает к дикой местности, которая может поддерживать большой и интенсивный лесной пожар и уязвима с ограниченными путями эвакуации. [14]

Факторы риска

Структура Calkin предсказывает катастрофический лесной пожар в интерфейсе Wildland–urban (WUI) с тремя категориями факторов. Эти факторы позволяют оценить степень угрозы лесного пожара. Это экологические факторы, которые определяют силу, человеческие факторы, которые определяют возгорание, и факторы уязвимости, которые определяют ущерб. Эти факторы обычно рассматриваются в геопространственной связи.

Категория экологических факторов включает климат, сезонные погодные условия, географическое распределение растительности, исторические пространственные данные о лесных пожарах и географические особенности. [5] Экологический фактор определяет размер и интенсивность лесных 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 год люди стали причиной 85% лесных пожаров, зарегистрированных Национальным межведомственным пожарным центром (NIFC). Во-вторых, жилье усиливает лесные пожары, поскольку оно содержит легковоспламеняющиеся материалы и производит подвижные угли, такие как древесная трясина. [1] Связь между плотностью населения и риском лесных пожаров нелинейна. При низкой плотности населения возгораний по вине человека мало. Возгораний становится больше с плотностью населения. Однако существует пороговое значение плотности населения, при котором возникновение пожаров уменьшается. Это справедливо для ряда сред в Северной Америке, Средиземноморском бассейне, Чили и Южной Африке. Возможные причины снижения включают уменьшение открытого пространства для передачи углей, фрагментацию топлива из-за городской застройки и более высокую доступность ресурсов для тушения пожаров. Районы с умеренной плотностью населения, как правило, демонстрируют более высокий риск лесных пожаров, чем районы с низкой или высокой плотностью населения. [4]

Категория фактора уязвимости измеряется с учетом времени эвакуации, близости жилых зданий к дорогам, соответствия администраторов их обязанностям, землепользования, строительных стандартов и типов ландшафтного дизайна.

Моделирование риска

Распространение лесного пожара обычно моделируется с помощью алгоритма минимального времени в пути (MTT). [14]

До появления алгоритмов MTT границы пожаров моделировались с помощью применения принципа Гюйгенса : границы рассматривались как волновые фронты на двумерной поверхности.

Методы минимального времени перемещения (MTT) основаны на принципе Гюйгенса для нахождения минимального времени для перемещения огня между двумя точками. MTT предполагает почти постоянные факторы, такие как факторы окружающей среды для направления ветра и влажности топлива. MTT имеет преимущество перед Гюйгенсом в масштабируемости и скорости алгоритма. Однако факторы являются динамическими, и постоянное представление достигается за счет ограниченного окна, и поэтому MTT применим только к краткосрочным временным симуляциям. [15]

Управление рисками

Возгораемость конструкций и растительности снижается за счет управления рисками, ориентированного на сообщество, путем снижения уязвимости сообщества. [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 WUI контролируется путем распределения ответственности за три выполнимые цели WUI: контроль потенциальной интенсивности лесного пожара, сокращение источников возгорания и снижение уязвимости. Когда эти цели достигнуты, сообщество становится сообществом, адаптированным к пожару . Лесная служба США определяет сообщества, адаптированные к пожару, как «осведомленное и вовлеченное сообщество, в котором осведомленность и действия жителей в отношении инфраструктуры, зданий, ландшафта и окружающей экосистемы уменьшают необходимость в обширных мерах защиты и позволяют сообществу безопасно воспринимать пожар как часть окружающего ландшафта».

За достижение трех целей WUI отвечают три группы: агентства по управлению земельными ресурсами, местные органы власти и отдельные лица. [16]

Сообщества, адаптированные к пожарам, успешно справляются с лесными пожарами.

Главное преимущество сообществ, адаптированных к пожарам, заключается в том, что опора на отдельных лиц как на основной блок в структуре ответственности сокращает расходы на WUI со стороны местных, региональных и национальных правительств. [17]

Снижение риска за счет зонной защиты

Риск возгорания конструкции в результате лесного пожара рассчитывается с помощью показателя зоны возгорания дома (HIZ). Зона возгорания дома включает в себя как минимум пространство в радиусе 200 футов (61 м) вокруг конструкции. [18] Зона возгорания дома является руководством для тех, кто отвечает за защиту конструкции от лесных пожаров; арендодатели и арендаторы (домовладельцы, если они одни и те же) несут ответственность за физическое возведение и поддержание защитных зон, в то время как местные органы власти определяют границы землепользования таким образом, чтобы защитные зоны были эффективными (примечание: огнестойкость является произвольной и не определяется в часах сопротивления заданной степени тепла; эти рекомендации смягчены для не вечнозеленых деревьев, которые менее воспламеняемы; это руководство не предназначено для предотвращения возгорания отдельных конструкций в результате лесного пожара — оно предназначено для предотвращения катастрофических лесных пожаров в WUI):

Проблемы управления рисками

Есть три проблемы. [16]

Примером эффективности сообществ, адаптированных к огню, стал случай в ноябре 2018 года, когда пожар Camp Fire прошел через сообщество Concow в округе Бьютт, Калифорния. Сообщество Concow было сообществом, адаптированным к огню. [19] Этот пожар в конце сезона стал стресс-тестом теории сообществ, адаптированных к огню. Сообщество Concow было уничтожено. Лесной пожар продолжался через сообщество, не продемонстрировав ожидаемого замедления фронта пламени. Если и было замедление, то оно было меньше ожидаемого, хотя любое замедление способствовало эвакуации жителей до фронта пламени. Лесной пожар продолжался через дикие земли между сообществом Concow и городом Paradise, Калифорния. Затем лесной пожар уничтожил город Paradise, который находился в процессе превращения в сообщество, адаптированное к огню. [20] Предполагается, что возгорание лесного пожара возникло из-за незащищенной инфраструктуры линии электропередачи, которая была недавно перепроектирована, хотя и не была реконструирована, и новый проект не включал укрепление от возгорания в месте, где он проходил через WUI. [21] Пожар в лагере продемонстрировал ограничения теории сообщества, адаптированного к огню, в отношении лесных пожаров в конце сезона, вызванных катабатическим ветром , а также в отношении ответственности агентств по управлению земельными ресурсами за контроль источников возгорания инфраструктуры.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Stein, Susan M.; Comas, Sara J.; Menakis, James P.; Steward, Susan I.; Cleveland, Helene; Bramwell, Lincoln; Radeloff, Volker. «Wildfire, Wildlands, and People: Understanding and Preparing for Wildfire in the Wildland-Urban Interface» (PDF) . Лесная служба Министерства сельского хозяйства США . Министерство сельского хозяйства США . Получено 8 мая 2018 г. .
  2. ^ Radeloff, VC; Hammer, RB; Stewart, SI; Fried, JS; Holcomb, SS; McKeefry, JF (2005). «Интерфейс дикой природы и городов в Соединенных Штатах». Ecological Applications . 15 (3): 799–805. doi :10.1890/04-1413. S2CID  52087252. Получено 8 мая 2018 г.
  3. ^ abcdef Radeloff, Volker C.; Helmers, David P.; Kramer, H. Anu; Mockrin, Miranda H.; Alexandre, Patricia M.; Bar-Massada, Avi; Butsic, Van; Hawbaker, Todd J.; Martinuzzi, Sebastián; Syphard, Alexandra D.; Stewart, Susan I. (27 марта 2018 г.). «Быстрый рост границ между дикими землями и городами в США повышает риск возникновения лесных пожаров». Труды Национальной академии наук . 115 (13): 3314–3319. Bibcode : 2018PNAS..115.3314R. doi : 10.1073/pnas.1718850115 . PMC 5879688 . PMID  29531054. 
  4. ^ abc Syphard, Alexandra D.; Radeloff, Volker C.; Hawbaker, Todd J.; Stewart, Susan I. (июнь 2009 г.). «Угрозы сохранению из-за антропогенного увеличения частоты пожаров в экосистемах средиземноморского климата». Conservation Biology . 23 (3): 758–769. doi : 10.1111/j.1523-1739.2009.01223.x . PMID  22748094. S2CID  205657864.
  5. ^ ab Keane, Robert E.; Holsinger, Lisa M.; Parsons, Russell A.; Gray, Kathy (февраль 2008 г.). «Влияние изменения климата на исторический диапазон и изменчивость двух крупных ландшафтов в западной Монтане, США». Forest Ecology and Management . 254 (3): 375–389. CiteSeerX 10.1.1.165.4567 . doi :10.1016/j.foreco.2007.08.013. S2CID  7262853. 
  6. ^ Radeloff, Volker C.; Helmers, David P.; Kramer, H. Anu; Mockrin, Miranda H.; Alexandre, Patricia M.; Bar-Massada, Avi; Butsic, Van; Hawbaker, Todd J.; Martinuzzi, Sebastián; Syphard, Alexandra D.; Stewart, Susan I. (27 марта 2018 г.). «Быстрый рост границ между дикими землями и городскими территориями в США повышает риск возникновения лесных пожаров». Труды Национальной академии наук . 115 (13): 3314–3319. Bibcode : 2018PNAS..115.3314R. doi : 10.1073 /pnas.1718850115 . PMC 5879688. PMID  29531054. 
  7. ^ Шеннагель, Таня ; Балч, Дженнифер К.; Бренкерт-Смит, Ханна; Деннисон, Филип Э.; Харви, Брайан Дж.; Кравчук, Мег А.; Миткевич, Натан; Морган, Пенелопа; Мориц, Макс А.; Раскер, Рэй; Тернер, Моника Г.; Уитлок, Кэти (2 мая 2017 г.). «Адаптируйтесь к большему количеству лесных пожаров в лесах западной части Северной Америки по мере изменения климата». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (18): 4582–4590. Bibcode : 2017PNAS..114.4582S. doi : 10.1073/pnas.1617464114 . PMC 5422781 . PMID  28416662. 
  8. ^ Лосс, Скотт Р.; Уилл, Том; Марра, Питер П. (29 января 2013 г.). «Влияние свободно разгуливающих домашних кошек на дикую природу Соединенных Штатов». Nature Communications . 4 (1): 1396. Bibcode : 2013NatCo...4.1396L. doi : 10.1038/ncomms2380 . PMID  23360987.
  9. ^ Браунштейн, Джон С.; Скелли, Дэвид К.; Холфорд, Теодор Р.; Фиш, Дурланд (27 сентября 2005 г.). «Фрагментация лесов предсказывает гетерогенность локального масштаба риска болезни Лайма». Oecologia . 146 (3): 469–475. Bibcode :2005Oecol.146..469B. doi :10.1007/s00442-005-0251-9. PMID  16187106. S2CID  19453928.
  10. ^ Simon, Julie A.; Marrotte, Robby R.; Desrosiers, Nathalie; Fiset, Jessica; Gaitan, Jorge; Gonzalez, Andrew; Koffi, Jules K.; Lapointe, Francois-Joseph; Leighton, Patrick A.; Lindsay, Lindsay R.; Logan, Travis; Milord, Francois; Ogden, Nicholas H.; Rogic, Anita; Roy-Dufresne, Emilie; Suter, Daniel; Tessier, Nathalie; Millien, Virginie (август 2014 г.). «Изменение климата и фрагментация среды обитания приводят к появлению B orrelia burgdorferi, возбудителя болезни Лайма, на северо-восточной границе ее распространения». Evolutionary Applications . 7 (7): 750–764. doi :10.1111/eva.12165. PMC 4227856. PMID  25469157 . 
  11. ^ Уильямс, Николас СГ; Хахс, Эми К.; Веск, Питер А. (1 февраля 2015 г.). «Урбанизация, черты растений и состав городских флор». Перспективы экологии, эволюции и систематики растений . 17 (1): 78–86. doi :10.1016/j.ppees.2014.10.002. hdl : 11343/217228 . ISSN  1433-8319.
  12. ^ Кин, Роберт Э.; Эйджи, Джеймс К.; Фюле, Питер; Кили, Джон Э.; Ки, Карл; Китчен, Стэнли Г.; Миллер, Ричард; Шульте, Лиза А. (2008). «Экологические последствия крупных пожаров для ландшафтов США: выгода или катастрофа?». Международный журнал лесных пожаров . 17 (6): 696. doi :10.1071/WF07148. S2CID  4799766.
  13. ^ Stein, Susan M.; Comas, Sara J.; Menakis, James P.; Steward, Susan I.; Cleveland, Helene; Bramwell, Lincoln; Radeloff, Volker. «Wildfire, Wildlands, and People: Understanding and Preparing for Wildfire in the Wildland-Urban Interface» (PDF) . Лесная служба Министерства сельского хозяйства США . Министерство сельского хозяйства США . Получено 8 мая 2018 г. .
  14. ^ ab Haas, Jessica R.; Calkin, David E.; Thompson, Matthew P. (2013). «Национальный подход к интеграции моделирования лесных пожаров в оценку рисков взаимодействия лесных массивов и городов в Соединенных Штатах» (PDF) . Ландшафтное и городское планирование . 119 : 44–53. doi :10.1016/j.landurbplan.2013.06.011 . Получено 8 мая 2018 г. .
  15. ^ Финни, Марк А. (1 августа 2002 г.). «Распространение пожара с использованием методов минимального времени распространения». Канадский журнал лесных исследований . 32 (8): 1420–1424. doi :10.1139/x02-068.
  16. ^ ab Calkin, David E.; Cohen, Jack D.; Finney, Mark A.; Thompson, Matthew P. (16 декабря 2013 г.). «Как управление рисками может предотвратить будущие лесные пожары на границе дикой природы и городов». Труды Национальной академии наук . 111 (2): 746–751. Bibcode : 2014PNAS..111..746C. doi : 10.1073/pnas.1315088111 . PMC 3896199. PMID  24344292 . 
  17. ^ "Часто задаваемые вопросы – сообщества, адаптированные к пожарам" (PDF) . Служба лесного хозяйства США, управление пожарами и авиацией . 10 июля 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2017 г. . Получено 6 июня 2018 г. .
  18. ^ "Home Ignition Zone Self Assessment for Homeowners" (PDF) . Firewise Wisconsin . 2011. Архивировано из оригинала (PDF) 30 апреля 2018 г. . Получено 6 июня 2018 г. .
  19. ^ Фейт Берри «Имущество Firewise в Калифорнии переживает лесной пожар, рассматриваются следующие шаги по фокусировке на подходе, адаптированном к пожару». Блог NFOA, 8 июля 2013 г. Оценка 02.03.2019 г. https://community.nfpa.org/community/fire-break/blog/2013/07/08/firewise-property-in-california-survives-wildfire-considers-next-steps-to-focus-on-fire-adapted-approach
  20. ^ Баллард, Хайди Л.; Эванс, Эмили Р. (2012). Лесной пожар в предгорьях: молодежь, работающая с сообществами по адаптации к лесному пожару (отчет). doi : 10.2737/NRS-RN-160 .
  21. ^ "Pacific Gas and Electric Company South of Palermo Reinforcement Project". Cpuc.ca.gov . Получено 26 января 2019 г. .

Внешние ссылки