科学如何应对前所未有的野火

8 月 19 日早上 6 点，朱莉娅·鲁思福德 (Julia Ruthford) 走上在西雅图以东三小时车程的奇兰瀑布公园 (Chelan Falls Park) 搭建的帐篷城的临时舞台。一百五十名消防员穿着沾满汗水、散发着烟味的 T 恤，等待着听到这一天会发生什么。

有些人嚼着烟草，有些人用泡沫塑料杯喝着咖啡，有些人干咳不止。这个群体已经精疲力竭。在过去的 22 天里，许多人每天工作 16 小时，在人口 4,000 人的小镇奇兰外扑灭野火。截至当天早上，华盛顿有 500 平方英里的土地被烧毁。

“这是又一个关键的天气事件，”鲁思福德对着麦克风说道。鲁思福德是国家气象局的一名气象学家，她负责每天早上的简报，详细预报奇兰山火群的状况。烟雾已经笼罩了营地，她发布了红旗警告，表示天气干燥、不稳定，非常适合火势迅速蔓延。

“预计这里的风会沿着弯道变得狂风大作，”鲁思福德说道。她用手指沿着营地地图上的湖边山脊划过。“下午 3 点后，风向将从南转向西北。”

鲁思福德弯腰驼背、表情严肃，这与营地的气氛很吻合。两周来，她一直在预测这场火灾的天气，她知道这场大火会带来什么后果。有一天，200 英尺高的火焰穿过高山冰川下的高山松和白皮松树，而这些地方每隔 300 到 500 年才会发生一次火灾。另一天，闪电点燃了奇兰湖周围的几处新火点，24 小时内 56,000 英亩土地被烧焦。她预测的强风将高达每小时 30 英里，甚至会给闷烧的余烬带来生机。

“今天在外面要非常小心，”鲁斯福德说道。

二.

天气决定了火灾的危险程度。火焰的移动速度几乎和风一样快，而极端高温往往会产生怪异的效果。例如，在 1871 年威斯康星州的佩什蒂戈火灾中，一股冷锋和盘旋的风共同形成了一场火龙卷。那场大火夺走了 1,500 人的生命。火势非常猛烈，土壤中的二氧化硅都蒸发了。当雷雨云下雨时，矿物以熔融的形式落下。幸存者发现鸟儿被玻璃包裹着——它们在飞行途中因大火对氧气的无尽渴求而窒息而死。

对于奇兰核电站来说，作为火灾行为分析师，斯图尔特·特纳的工作就是预测火势如何蔓延。“地形和燃料状况对我们来说是不变的，”特纳说。“唯一会改变的就是天气。”

这就是特纳依赖事件气象学家 (IMET) 的原因。鲁斯福德是全国仅有的 83 名 IMET 之一。他们每个人都在当地气象局担任全职预报员，但他们也随时待命应对任何灾难。IMET 预测了飓风卡特里娜和飓风桑迪的形成，以及深水地平线漏油事件的后果。但他们最常预测的是野火。在像奇兰综合体这样的地方工作时，鲁斯福德将每天制作两份预报，外加一份长期展望，范围大到 50 平方英里，小到一个体育场。在典型的 16 小时轮班中，她可能会通过无线电向消防队员通报风向的详细变化，在社区会议上发言，或者为特定位置（例如火线上的某个山脊）创建预报。

IMET 不会从战术上规划如何扑灭火灾。这些都留给了消防员，他们可能会忽视、忽略或根本收不到天气预报，有时甚至会造成灾难性的后果。1994 年，14 名精英消防员在遭遇冷锋袭击时丧生，这导致科罗拉多州南峡谷大火在格伦伍德斯普林斯附近爆发。两年前，在亚利桑那州亚内尔山大火中，突然出现时速 50 英里的大风，19 名消防员被向城镇移动的火墙困住，不幸丧生。尽管事先有警告，但悲剧还是发生了。

“地形和燃料对我们来说是不变的。唯一改变的就是天气。”

如今，消防员越来越重视气象学家。今年，IMET 已经部署了 150 次，其中一次部署了 44 次，创下了新纪录。但这种增长与美国西部面貌的变化以及提高警惕性有很大关系。现在约有 1.4 亿美国人生活在曾经是荒野、现在仍然易发生火灾的地方。为了保护家园和人民免受每年 7 万起野火的侵袭，消防员必须使用所有可用的工具。

资金就是其中之一。美国最大的消防机构美国森林管理局今年夏天已经花费 14 亿美元，派遣消防队、飞机和重型机械前往偏远地区灭火。尽管如此，仍有超过 890 万英亩土地被烧毁，主要集中在阿拉斯加、加利福尼亚和太平洋西北地区。到今年年底，预计野火将烧毁近 1000 万英亩土地和 3000 栋房屋，2015 年将成为有记录以来最严重的火灾季节。

IMET 是另一个重要工具。当 Ruthford 接到 Chelan 综合大楼的电话时，她正在安克雷奇的家中。几天后，她就在华盛顿露营地的湖边，忙着制定天气预报，而此时大火正向镇上价值数百万美元的瑞士风格小屋蔓延。

三

听完早上的简报后，鲁思福德回到铺着草皮的蒙古包，在那里她预测风、温度和气压之间复杂的相互作用。蒙古包里点着泛光灯，墙上贴着奇兰综合大楼的红外地图。没有温度计或气压计。与消防员依靠随身携带的工具不同，鲁思福德依靠的是天气模型和她的笔记本电脑。

她弯腰坐在电脑前，点击卫星图像，图像显示了水蒸气在西北部旋转、哥伦比亚河沿岸的表面温度以及带有移动尖刺的风向图。她将空气扫过地表的方式与河流中的水流方式进行了比较，速度和密度因地形特征而异。她在数字模型中观察压力线在山上移动时，它们时而汇聚时而分离。

鲁思福德通过整合大量数据点来制定预报。这些数据点包括全国 123 个气象服务机构收集的信息，但它们的预报精确到半平方英里，无法考虑到地形的每一个细微差别。因此，鲁思福德也需要本地数据。远程自动气象站 (RAWS) 提供火灾区域的实时更新。她还用直升机勘察地形，每隔几天就放出一个面包车大小的气象气球，在火灾上空收集数据。

这些模型很难管理。“每天，我都在比较现在发生的事情和我认为会发生的事情，并利用差异来调整我对明天的预测，”她说。Ruthford 以自己的准确性为荣。她从 2003 年起就一直从事灭火工作，当时她被派往奇兰以北 40 英里的一场火灾现场。在一次轮班期间，Ruthford 开车去了 Thirtymile 火灾地带附近的一个峡谷，两年前，风吹的火焰曾在那里夺走了四名消防员的生命。站在那里，她确信自己找到了自己的使命。她被气象学吸引是因为她想找到“风帆冲浪、滑雪或皮划艇的最佳地点”。但她坚持了下来，因为火灾。“我最初从事这份工作是为了玩得更好，”她说。“现在是为了保护人们。”从那时起，她每年都会在消防营地度过一个月。

在蒙古包里，鲁思福德打开了三个显示气压测量值的标签。有时，她会画一张地图来直观地显示气压梯度——气压差越大，风越强。但今天，她不需要这么做。数字看起来一样。气温逆转使一层热空气滞留在火焰上方，就像过去一周的情况一样。但在喀斯喀特山脉以西，她看到了一些令人担忧的事情。

一股咸咸的海洋气流正从太平洋东吹来，堆积在 10,000 英尺高的山脉上。Ruthford 的最新模型告诉她，下午 2:00 左右，当气流变得比山峰高度更深时，它将被迫向东南方向沿奇兰湖流下，风速将达到 30 英里每小时。这是大自然的吼叫——这也是她在早晨的简报中警告消防员的原因。风会煽动火势。强大的烟柱将冲破逆温层，储存在烟柱下方的能量将喷向天空。“这就像是锅盖被煮开了，”Ruthford 说。氧气将通过这些烟雾形成的洞涌入火中，并形成危险的风。Ruthford 认识到了这种模式。它与造成 Thirtymile 死亡的风暴惊人地相似。

四

几个小时后，鲁思福德挤进了森林服务局雪佛兰 Tahoe 的后座。正在接受培训的火灾行为分析师约瑟夫·弗洛雷斯负责开车。特纳坐在副驾驶座上。鲁思福德经常与烟雾分布预报员和火灾行为分析师一起工作，后者负责为消防营地提供战术决策。他们正前往奇兰湖上方的山脊，消防员和推土机在那里修建了一条防火线，以阻止火势蔓延到城镇之外。鲁思福德想看看火灾对她预测的天气有何反应，以便改进未来的预测。

和华盛顿州几乎所有东西一样，太浩湖也散发着柴火味。偶尔，收音机里会传来嗡嗡声：在火场某处，一名消防员担心约 600 户人家会受到威胁。距离营地仅三分钟路程，SUV 周围一片废墟。一缕缕烟雾向四面八方飘来。

弗洛雷斯开车穿过一座燃烧着的小镇，来到山脊，那里的房子已经变成了混凝土板的网格。水果仓库的焦黑残骸坐落在街对面。一棵仍在冒烟的橡树为一辆轿车的骨架提供了部分遮荫。当他们开车经过湖边一栋被烧毁的房屋时，鲁斯福德说：“我上次看到那边的房子时，它还矗立在那里。”

“风没有出现，是吧，朱莉娅？”特纳坐在前排问她。逆温使锅盖保持不动，烟雾像薄雾一样笼罩在湖面上。在过去十年里，特纳和鲁思福德一起合作扑灭了从阿拉斯加到亚利桑那州的几场火灾，他喜欢给她制造麻烦。

“没有，斯图尔特。他们没有，”她冷冷地说道。一架直升机将一个 250 加仑的水桶浸入奇兰湖，然后浇灭了向一座被烧毁的度假屋蔓延的火焰。经过一个小时的车程，他们沿着被卡车碾压的土路行驶，车上覆盖的灰尘又细又滑，最后停在湖上方的火线处。附近的消防员用滴火炬点燃森林，滴火炬是装满柴油和汽油的金属罐，可以传播液体火焰。小规模的战略性火灾可以切断大火的燃料，阻止其蔓延。到目前为止，行动进展顺利。工作人员希望在夜幕降临前将一英里长的山脊烧成黑色。似乎没有人过于担心天气。

Twisp 城外的新火灾已造成人员伤亡。有人问道：“我们能派多少人去？”

鲁思福德拍下了地面上的滴火炬的照片。“我很少看到这些，”她说。它们通常都在使用中。尘土开始在她身后旋涡状旋转。海洋气流终于冲了过来。效果是瞬间的。半英里外的山脊后面传来松树着火的嗖嗖声。黑烟向上翻腾。火焰朝着不同的火线蔓延，这些火线一直持续着。片刻之间，烟雾就高达 15,000 英尺，凝结成漂白的积云。

“这就是不稳定！”鲁斯福德说道，此时烟柱正在向天空扩散。奇兰湖上方的空气变得清澈，远处，又有三座烟塔冲入大气层。鲁斯福德对自己预测的准确性感到满意，转身回到卡车上。她坐在车里，开车离开，这时附近特威斯普镇外的一场新火灾产生的烟柱开始升起。

五、

烟雾最终会一直飘到芝加哥，但当鲁斯福德回来时，烟雾才刚刚开始笼罩在消防营地上空。风依然强劲，沿着哥伦比亚河呼啸而过。它们在蒙古包之间卷起巨大的尘土。午后的阳光染成橙色。面色严肃的消防员三五成群地站着，轻声交谈。特威斯普郊外的新火灾已变得致命。“我们能派多少人去？”有人问道。

最后，所有人都被叫到中央的一个大帐篷里。新起火后不久，火势蔓延到城镇。直升机、消防员和消防车被从奇兰综合大楼和附近的火场撤出，并被派往 50 英里外的新起火点。其中一辆是来自林务局梅特霍谷护林区 642 号消防车。

正如鲁斯福德所预测的那样，当风吹到奇兰郊外的山脊时，它们也吹倒了新的火势。一小时后，消防员在伍兹峡谷路下方约 40 英尺处发现了 642 号发动机的机组人员。里面是 20 岁的汤姆·兹比舍夫斯基、26 岁的安德鲁·扎贾克和 31 岁的理查德·惠勒被烧焦的尸体。外面，25 岁​​的丹尼尔·里昂躺在白色的灰烬中，严重烧伤。

死亡的消息让鲁斯福德和奇兰综合大楼的消防营地受到了重击。消防员们开完会就散了。有些人去吃晚饭，因为除了吃晚饭，他们还能做什么呢？其他人则在大街上流连忘返，哭泣。有些人则去码头独处。鲁斯福德走向她的办公桌。她绷紧了脸，好像她感到恶心。火灾行为分析师托德·格雷戈里走了过来，轻轻敲着面前的天气预报。“这不是你的错。天气不是你造成的，”格雷戈里说，“你只是预测天气。”

格雷戈里离开了，露丝福德独自留在蒙古包里。她坐了很久。然后她叹了口气，打开了笔记本电脑。她要制作一份早上的天气预报，而明天的天气看起来更糟。

本文最初发表于《大众科学》杂志 2015 年 11 月号，标题为“着火了”。