Bir akışkan modeliyle yapılan testler, ağaç tepelerinin etrafındaki türbülanslı havanın bir orman yangınının yayılmasına yardımcı olabileceğini ortaya koydu.
Alevli korlar sıcak gaz bulutları tarafından büyük mesafelere itildiğinden, orman yangınları tahmin edilenden daha hızlı yayılabilir. Araştırmacılar şimdi bir su tankında yaptıkları deneylerle, orman örtüsünün hemen üzerindeki türbülanslı hava tabakasının sürecin ne kadar öngörülemez olduğunu artırdığını gösterdiler. Çalışmanın amacı, orman yangını dinamiklerinin bu bileşeninin daha net bir şekilde anlaşılmasını sağlamanın yanı sıra daha hassas yangın yayılma tahmini için yöntemler sunmaktır.
Her yıl orman yangınları çok büyük hasara yol açıyor ve iklim değişikliğinin bir sonucu olarak daha sık ve daha şiddetli bir şekilde meydana geliyorlar. Yağış, yakıt yoğunluğu ve rüzgar, bir yangının nasıl yayılacağını etkileyebilecek birçok değişkenden sadece birkaçıdır ve araştırmacıların tahminlerde bulunmasını zorlaştırmaktadır. Stanford Üniversitesi’nden akışkanlar dinamiği uzmanı Hayoon Chung’a göre, orman örtüsüne yakın akan hava tabakasının etkisi de az bilinen bir başka bileşendir.
Rüzgarlar orman ağaçlarının tepelerinden estikçe bu yükseklikteki hava akımı dengesizleşir ve havanın yatay bir eksen etrafında döndüğü bir dizi yan yana yuvarlanmanın oluşmasına yol açar. Yangından yükselen sıcak hava, bu dönüşlerle temas ettiğinde yukarı ve aşağı giden hava tarafından parçalanabilir ve yatay akış tarafından aşağı doğru sürüklenebilir. Ancak, bu etkileşimin bir bulutun alevli korları taşıma eğilimini nasıl etkileyebileceği hala bilinmemektedir.
Stanford’dan Chung ve Jeffrey Koseff, daha fazlasını öğrenmek için bir su tankında bir dizi deney gerçekleştirdi. Bir ormanı temsil etmesi için 0,4 m derinliğinde ve 7,2 m uzunluğunda bir tankın dibine her biri 10 cm boyunda dik ahşap dübellerden oluşan bir ızgara yerleştirdiler. Bu ızgara boyunca dikkatlice kontrol edilen bir su akışı yönlendirerek dübellerin hemen üzerinde bir türbülanslı akış katmanı oluşturdular. İki kişi daha sonra yükselen bir dumanı simüle etmek için tankın içine sıcak bir sıvı pompaladı. Su, tank yüzeyine doğru kademeli olarak yükselirken dumanı aşağıya doğru taşıyacaktır. Uzaktaki duvarda rastgele bir nokta desenine bakan araştırmacılar, tankın yan tarafından film çektiler.
Daha sıcak su bulutu tarafından üretilen nokta desenindeki optik sapmalar, bu bulutu tanımlamalarını sağladı. Bilim insanları deney koşullarını, sıvı bulutun davranışı ile orman yangınındaki havanın davranışı arasında doğrudan bir karşılaştırma yapılmasına olanak verecek şekilde ayarladılar.
Chung ve Koseff, deneylerde kanopinin tepesindeki dumanı, tankın aşağısında kademeli olarak daha uzak olan bir dizi konumdan serbest bıraktı. Akışkan aktıkça daha türbülanslı hale geldiğinden, yöntem sayesinde dumanı çeşitli türbülans seviyeleri altında görüntüleyebildiler.
Araştırmacılar, akıştaki değişiklikleri tespit etmek için ortalama yolu temsil eden tüyün merkezinden geçen bir çizgiyi izledi. Her video karesi, zamanın belirli bir anında tüyün tam alanını gösterdi. Türbülans arttıkça, bu yörüngenin birkaç dakika boyunca ortalamasının etkilenmediğini keşfettiler. Bununla birlikte, türbülans arttığında, yörüngelerde bir dakikadan diğerine önemli değişiklikler oldu. Bu değişikliklerin arkasındaki ana suçlu güçlü akış dönüşleriydi.
Chung’a göre araştırmacılar, türbülans yokluğunda tipik rotadan önemli ölçüde daha yüksek ve daha alçak olan duman yörüngeleri gördüler. Bu nedenle yazar, çok fazla türbülans olduğunda, “korların daha büyük bir kısmı, onları çok daha uzağa taşıyabilecek rüzgar hızlarına sahip bölgelere aralıklı olarak daha yükseğe fırlatılabilir” diye yazıyor. Chung, mevcut yaklaşımın hala idealize edilmiş fiziğe dayandığını vurguluyor. Bununla birlikte, “gelecekte, orman kanopilerini korumak için bazı rehberlik sunmayı umuyoruz” diye ekliyor.
Irvine’deki California Üniversitesi’nde doğal ortamlardaki türbülanslı akışlar konusunda uzman olan Tirtha Banerjee, bu çalışmanın orman yangınları literatürüne önemli bir katkı sağladığını düşünüyor. Banerjee’ye göre bu çalışma “güçlü yüzer akışların kanopi türbülansı ile karmaşık etkileşimine dair içgörü sağlıyor”. Banerjee’ye göre bu bilgi, yanan odunların dağılması nedeniyle yangınların ne kadar hızlı yayılacağına dair tahminler yapmak için çok önemli.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/110
