Comprendre les feux de forêt
Déclenchement des feux de forêt
Trois éléments sont nécessaires pour allumer un feu :
- Un combustible (le bois, les broussailles, le lichen);
- Un comburant (l’oxygène de l’air);
- Une source d’inflammation (de la chaleur produite par la foudre ou une activité humaine).
Sans ces trois éléments, il n’y a pas de feu.
Les forêts regorgent de combustibles, comme les arbres, l’herbe, les feuilles sèches, et plus encore. C’est pourquoi les feux peuvent si facilement y prendre de l’ampleur.
La lutte contre les feux de forêt vise à éliminer au moins un des éléments ci-dessus pour empêcher un feu de forêt de prendre de l’ampleur et de se propager à des endroits où il pourrait causer des dommages.
Propagation des feux de forêt
Voici les principaux facteurs exerçant une influence sur la propagation des feux de forêt :
- Les matériaux combustibles
- Les conditions météorologiques
- La topographie (relief de la région environnante)
Les combustibles et leur contribution à la propagation des feux de forêt
Les matériaux combustibles représentent toute matière organique, vivante ou morte, qu’elle soit sur ou dans le sol, ou bien dans l’air, qui peut s’enflammer et brûler.
Combustibles légers, de petite taille ou à combustion rapide
Herbe sèche, feuilles mortes et aiguilles, broussailles et petits arbres. Les combustibles légers s’enflamment rapidement et entraînent la propagation rapide du feu. Ils servent de catalyseur pour les combustibles plus lourds et s’épuisent plus rapidement. Certains matériaux combustibles verts, comme les aiguilles d’arbres, ont une forte teneur en huile et brûlent rapidement lorsqu’ils ne sont pas en phase de croissance.
Combustibles lourds, de grande taille ou à combustion lente
Billes, souches, branchage et couverture végétale profonde (la terre végétale ou les feuilles et les aiguilles d’arbres partiellement décomposées que l’on trouve sous des peuplements denses de broussailles ou d’arbres). Les combustibles lourds prennent plus de temps à s’enflammer, affichent une propagation des flammes plus lente, brûlent plus longtemps et dégagent de grandes quantités de chaleur lorsqu’ils sont secs.
Le degré d’inflammabilité et la vitesse de combustion d’un combustible sont influencés par sa taille et son degré de sécheresse.
Distance physique
L’espacement des combustibles correspond à leur distribution dans une zone donnée.
La distribution continue des combustibles est un facteur important qui contribue au comportement du feu, car elle indique à quelle vitesse le feu pourrait se propager et dans quelle direction il pourrait se diriger.
Un vaste éventail de situations de continuité dans la distribution des combustibles sera observé dans la plupart des zones boisées. Toutefois, pour simplifier la détermination du comportement du feu, deux grandes catégories d’espacement des combustibles seront examinées, à savoir l’espacement horizontal et l’espacement vertical.
L’espacement horizontal est l’espacement des combustibles lorsqu’ils reposent sur le sol. Lorsque les combustibles sont rapprochés, le feu se propage plus rapidement.
Lorsque les combustibles sont répartis de façon inégale, dispersés ou séparés par des obstacles naturels tels que des rochers, des affleurements, des cours d’eau ou des zones de sol nu, l’incendie sera irrégulier et se propagera plus lentement.
Dans la lutte contre les feux de forêt, on a couramment recours à une méthode qui consiste à rompre la continuité de la distribution des combustibles en séparant les matériaux enflammés de ceux qui ne le sont pas.
Si les combustibles espacés à la verticale sont près les uns des autres, le feu se propagera rapidement vers le haut, car les combustibles auront été préchauffés, ce qui facilitera leur embrasement. Si les combustibles en position verticale sont éloignés les uns des autres, la chaleur sera moins en mesure d’embraser les matériaux situés en hauteur.
Quantité
Plus la quantité de matériaux inflammables augmente dans une zone donnée, plus la quantité de chaleur potentielle produite par le feu augmente.
Les feux les plus chauds, et aussi les plus difficiles à maîtriser, se produisent dans des zones contenant une très grande quantité de combustibles volatils.
Lorsqu’on évalue le volume de combustibles, il est important de se rappeler que plus la quantité de petits combustibles (comme du petit bois mort) est grande, plus leur capacité d’embraser d’autres combustibles sera grande.
Les conditions météorologiques et leur influence sur les feux de forêt
Les conditions météorologiques sont l’un des facteurs ayant le plus d’incidence sur le comportement d’un incendie. Voici les quatre principales composantes météorologiques :
- Le vent
- La température
- L’humidité relative
- Les précipitations
Le vent
Non seulement le vent alimente davantage le feu en air, mais plus il est puissant, plus il en accélère la propagation. En effet, le vent couche les flammes, ce qui a pour effet de préchauffer les combustibles dans la direction où le feu se dirige et de déclencher de nouveaux feux en projetant des étincelles et des braises en aval du feu principal où se trouvent de nouveaux combustibles.
Différents facteurs environnementaux exercent une influence sur le vent, comme la topographie (les pentes ascendantes et descendantes ou les canyons, qui créent un effet d’entonnoir); l’environnement (le vent ralentit à l’entrée d’une forêt ou devant tout autre obstacle); les grandes étendues d’eau (la différence de température entre la température au-dessus de l’eau et au-dessus du sol peut ralentir ou accélérer la vitesse du vent); mais, par-dessus tout, ce sont les conditions météorologiques générales qui régissent les vents.
Autres caractéristiques du comportement du vent dont il faut tenir compte :
- La présence de cumulonimbus – qui apparaissent en règle générale lors d’orages – peut indiquer un changement possible de la vitesse et de la direction du vent;
- Les vents partent généralement des bords des formations orageuses et peuvent atteindre une vitesse de 115 km à l’heure;
- Les vents soufflant par rafales sont très dangereux pour les pompiers, car ils changent rapidement de vitesse et de direction.
La température
Les matériaux combustibles préchauffés par le soleil brûlent plus rapidement que les matériaux combustibles froids. La température au sol a également une incidence sur le mouvement des courants d’air.
L’humidité relative
L’air contient de la vapeur d’eau. La mesure des quantités de vapeur d’eau présentes dans l’air s’appelle humidité et est toujours exprimée en pourcentage.
L’air chaud peut contenir plus d’humidité que l’air froid; alors, lorsque la température augmente, l’humidité relative baisse, et ce, sans changer la quantité d’eau présente dans l’air. Si l’air se refroidit, l’humidité relative augmente. Plus l’air est sec, plus il aura la capacité de soutirer l’humidité présente dans les combustibles. Donc, si l’humidité relative est plus basse que l’humidité des combustibles; les combustibles s’assèchent. Il s’agit d’un facteur important dans la lutte contre les incendies, car les combustibles humides et la plupart des combustibles verts brûleront plus difficilement.
Les précipitations
Les précipitations peuvent prendre la forme de pluie, de grésil ou de neige qui parviennent au sol dans une région donnée.
Les précipitations humidifient rapidement la surface des combustibles, ce qui empêche leur inflammation et le déclenchement de feux de forêt.
Les précipitations peuvent aider les pompiers forestiers à éteindre ou à contrôler un feu de forêt.
Autrement dit, les risques d’incendie sont plus grands dans une région qui reçoit de faibles – voire aucune – précipitations.
Un feu de forêt est plus difficile à combattre si les précipitations sont faibles.
Foudre et surveillance météorologique
Le rôle de la foudre dans le déclenchement de feux de forêt
Aux Territoires du Nord-Ouest, la plupart des feux de forêt sont causés par la foudre. Ces feux sont une composante naturelle de l’écosystème, et la source principale des perturbations naturelles, qui sont essentielles pour maintenir les forêts en santé. Sans feu, les forêts vieilliraient et dépériraient, perdant ainsi leur capacité à répondre aux besoins de la faune et augmentant leur vulnérabilité aux sources de perturbations moins souhaitables, comme les invasions de parasites.
La foudre peut frapper presque n’importe où (dans un rayon de 15 kilomètres d’une cellule orageuse). Dans un tel cas, les précipitations n’exerceront donc aucune influence sur les feux qu’elle déclenche. Un autre type de foudre, la foudre sèche, peut également déclencher rapidement un feu, du fait qu’il n’y a pas assez d’humidité pour empêcher son déclenchement ou sa propagation.
La détection de la foudre
Le GTNO exploite et entretient son propre réseau de détection de la foudre aux Territoires du Nord-Ouest. Il s’agit d’un système différent de celui du Réseau canadien de détection de la foudre.
Le réseau ténois de détection de la foudre compte neuf capteurs de foudre qui assurent une couverture complète des TNO. Ce réseau peut détecter plus de 90 % de tous les éclairs qui frappent les TNO, enregistrant parfois plus de 100 000 éclairs en une seule journée!
La collecte des données
Pour recueillir les données, les capteurs de foudre détectent et enregistrent en continu tous les éclairs touchant le sol au fur et à mesure qu’ils se produisent. Après avoir procédé à une triangulation, les données sont envoyées vers un serveur de traitement des données sur la foudre, qui se trouve à l’administration centrale de la Division de l’aménagement des forêts.
Une fois reçues, les données sur la latitude et la longitude, l’heure et la polarité des éclairs sont transférées dans une base de données et peuvent être utilisées pour tracer des cartes élaborées par ordinateur. Le personnel responsable des feux de forêt peut alors vérifier les points touchés par la foudre afin de détecter de nouveaux incendies et d’affecter les ressources plus efficacement.
Pour en savoir plus :
- Pour en savoir plus : mesures de sécurité et état de préparation en cas de foudre
- Découvrez les secteurs les plus susceptibles d’être frappés par la foudre en consultant la Carte canadienne du risque de foudre
La topographie et son influence sur les feux de forêt
Le « relief du paysage » s’appelle la topographie. Il s’agit d’un facteur déterminant de la vitesse et de la direction de propagation des feux qui se divise généralement en trois catégories :
- La pente;
- L’orientation;
- Le terrain.
La pente
La pente est l’inclinaison du terrain et est le facteur qui a la plus forte incidence sur le comportement de l’incendie.
L’inclinaison de la pente influence à la fois la vitesse et la direction de propagation de l’incendie. Les incendies montent généralement plus rapidement une pente qu’ils ne la descendent, et plus la pente est raide, plus l’incendie progresse rapidement. Cela est dû au fait que :
- en montée, les flammes sont plus proches des matériaux combustibles;
- les matériaux combustibles deviennent plus secs et s’enflamment plus rapidement que s’ils étaient sur un terrain horizontal;
- les courants venteux sont normalement en ascension, ce qui tend à pousser les flammes et la chaleur vers de nouveaux matériaux combustibles;
- la chaleur transférée par convection monte le long de la pente et crée un courant d’air qui augmente la vitesse de propagation.
Des braises et des morceaux de combustibles en feu peuvent dévaler la pente et entrer en contact avec des matériaux combustibles non brûlés, ce qui accélérera la propagation et allumera de nouveaux feux.
L’orientation
L’orientation est la direction à laquelle le terrain fait face – nord, sud, est ou ouest. L’orientation des pentes joue sur le comportement des incendies de plusieurs manières :
- Les terrains orientés vers le sud reçoivent plus de chaleur directe du soleil, ce qui assèche à la fois le sol et la végétation;
- Les combustibles sont généralement plus secs et moins denses sur les versants sud que sur les versants nord;
- La chaleur du soleil engendre des vents de pente qui commencent à souffler plus tôt et qui sont plus forts;
- Sur les pentes exposées au sud, on observera normalement des températures plus élevées, des vents plus forts, une humidité moins élevée et des combustibles plus secs.
Toutes ces conditions peuvent accélérer le déclenchement et la propagation d’un incendie.
Le terrain
Le terrain comprend les collines, les montagnes, les lacs, les rivières, et toute autre particularité du terrain.
Tous ces éléments peuvent influencer le vent de façon significative, puisqu’il suivra toujours le chemin le plus facile. La direction du vent influencera la direction du feu.
Les étendues d’eau, comme les lacs et les rivières peuvent également empêcher la propagation des feux de surface en offrant une interruption naturelle à l’accès aux combustibles.
Documents
How wildfires start
Three elements are needed for a fire to start. Each of these three elements are needed to keep a wildfire burning.
- fuel (wood, brush, lichen)
- oxygen (from the air)
- ignition source (heat from lightning or human activities)
These elements are often present across our forests – through trees, grass, dried leaves, and other materials. That’s why fires in these areas are often able to grow.
Wildfire fighting seeks to remove at least one of these elements to prevent a wildfire from growing and spreading into places we don’t want it to.
How wildfires spread
The primary factors that influence the spread of wildfires are:
- fuels
- weather
- topography (what the landscape in the area is like)
Wildfire fuels
Fuel is any organic matter, living or dead, in the ground, on the ground, or in the air that can ignite and burn.
Light, small or fast-burning fuels
- Dry grass, dead leaves and tree needles, brush and small trees.
- Light fuels ignite quickly and cause rapid spread of fire.
- They act as kindling for heavier fuels and burn out faster.
- Some green fuels such as tree needles have high oil content and are fast-burning when they are not in an active growing stage.
Heavy, large or slow-burning fuels
- Logs, stumps, branch wood and deep duff (the topsoil or partly decayed leaves and tree needles found under dense stands of brush or trees).
- Heavy fuels take longer to ignite, spread slower, burn longer and throw off large volumes of heat when dry.
- The ease of ignition and rate of burning are influenced by the size of fuels and how dry it is.
Fuel spacing
Fuel spacing describes the distribution of fuels in a given area. For simplicity in determining fire behaviour, two broad classifications of fuel spacing will be discussed: horizontal and vertical.
Horizontal spacing is the spacing of the fuel as it lies on the ground.
- When fuels are close together, the fire will spread faster.
- When fuels are patchy, scattered or separated by natural barriers such as rock, outcropping, streams, or areas of bare ground, the fire will be irregular and spread more slowly.
When fuels are closely spaced vertically, fire will spread rapidly upwards as the fuels are pre-heated prior to ignition.
- When fuels are spaced far apart vertically, the heat is less able to ignite the fuels above.
Fuel continuity is an important factor in the behaviour of fire because it indicates how quickly and where a fire may spread. A wide range of fuel continuity conditions will be found in most forested areas. A common method used in fire suppression is to break the continuity of the fuel by separating burning fuels from unburned fuels.
Quantity of fuels
- As the amount of flammable material in a given area increases, the amount of potential heat produced by the fire also increases.
- The hottest fires, as well as those most difficult to control, occur in areas containing the greatest quantity of volatile fuel.
- In evaluating fuel volume, it should be noted that a lot of small material such as fine deadwood, means that there is a lot of kindling material to light other fuels.
Weather and wildfire
One of the most important factors affecting the behaviour of a fire is weather.
The four most important components of weather are: wind, temperature relative humidity, and precipitation.
Wind
The stronger the wind, the faster the spread of the fire. Wind brings an additional supply of air to the fire. It flattens the flame which pre-heats the fuel ahead and causes spot fires by blowing sparks and embers ahead of the main fire into new fuel sources.
Most winds are governed by global weather patterns, though winds can be affected by a number of different environmental factors such as:
- topography (upslope and downslope winds or winds being funneled through a canyon),
- environment (wind speeds slow as they pass through a forest or other obstacles), and
- large bodies of water (the temperature difference between the land and water can slow or hasten local windspeeds).
Other wind behaviour characteristics which must be considered:
- Cumulonimbus clouds — found most often in thunderstorms — may indicate possible change in wind speed and direction.
- Winds usually flow out from the edges of a thunderstorm and may reach speeds of 115 km per hour.
- Gusty winds are very hazardous to fire-fighters because they change speed and direction rapidly.
Temperature
- Fuels pre-heated by the sun burn more rapidly than cold fuels.
- The temperature of the ground also affects the movement of air currents.
Relative humidity
Moisture in the form of water vapour is always present in the air.
The measurement of that moisture is called humidity and is always expressed as a percentage.
- Warm air is capable of holding more water than cool air so as the temperature increases the relative humidity drops without any change in the amount of water in the air.
- As air cools, the relative humidity increases. The amount of moisture in the air determines its ability to draw moisture from fuels.
- When the relative humidity of the air is lower than the fuel moisture, fuels begin to dry. This is an important factor in firefighting, since wet and most green fuels will not burn freely.
Precipitation
Precipitation is any rain, sleet, or snow that is part of an area’s weather.
- Precipitation will quickly dampen the surface of fuels to the point that fires cannot ignite and no wildfires will occur.
- When wildfires are being fought, precipitation falling can make the job easier for wildfire fighters.
- When there is less precipitation, or none at all, then fire danger will grow.
- If fires do ignite, then a lack of precipitation will make wildfires more difficult to fight.
Lightning and wildfire
Most wildfires in the Northwest Territories are the result of lightning.
- Lightning-caused fires are a natural part of the ecosystem and is the primary source of natural disturbance and natural disturbance is required to maintain healthy forests.
- Without fire, forests would grow old and decadent, losing their capacity to support wildlife and increasing their susceptibility to other less desirable sources of disturbance, such as pest outbreaks.
- Lightning can strike almost anywhere (up to 15 kilometres from a storm cell) so fires started by them may not be affected by rain from thunderclouds.
- Dry lightning can also occur and is a strong ignition source because there is not enough moisture with the storm to interfere with ignition or fire spread.
Lightning detection
- The GNWT operates and maintains a lightning detection network in the Northwest Territories. This is a different system than the Canadian Lightning Detection network.
- The territorial lightning detection network consists of nine lightning locators that provide complete coverage of the NWT.
- This network can detect more than 90% of all lightning strikes occurring in the NWT, sometimes recording more than 100,000 strikes in a single day!
How data is collected
- To collect lightning data, the lightning locators continuously detect and record all cloud-to-ground lightning strikes as they occur.
- After triangulation, the data is sent to a lightning processing server in Forest Management Division headquarters.
- Once received, the latitude, longitude, time and polarity of the strike is moved into a database and is available for plotting on computer-generated maps. Wildfire personnel can then check lightning strikes for new wildfires and allocate resources more effectively.
Topography and wildfire
The 'lay of the land' is called topography.
This is an important factor in the rate and direction of fire spread and is usually broken into three categories: slope, aspect, and terrain.
Slope
Slope is the steepness of the land and has the greatest influence on fire behaviour.
The steepness of the slope affects both the rate and direction of the fire spread. Fires usually move faster uphill than downhill and the steeper the slope, the faster the fire will move. This is because:
- On the uphill side, the flames are closer to the fuel the fuels become drier and ignite more quickly than if on the level ground.
- Wind currents are normally uphill and this tends to push heat from flames into new fuels.
- Convected heat rises along the slope causes a draft which further increases the rate of spread.
- Burning embers and chunks of fuel may also roll downhill into unburned fuels, increasing spread and starting new fires.
Aspect
Aspect is the direction the land faces - north, south, east or west.
The aspect of a slope influences a fire's behaviour in several ways:
- Southern aspects receive more direct heat from the sun, drying both the soil and the vegetation.
- Fuels are usually drier and less dense on southern slopes than fuels on northern slopes.
- Heating by the sun also causes earlier and stronger slope winds.
- On south-facing slopes, there will normally be higher temperatures, stronger winds, lower humidity and lower fuel moistures.
All of these conditions can lead to quick starts and a rapid rate of fire spread.
Terrain
Terrain includes things like hills, mountains, lakes, rivers, and other features on the land.
- Each of these items can significantly influence where wind flows as it will always try to follow the path of least resistance. The places winds flow will influence where fire goes.
- Bodies of water like lakes and rivers can also serve to limit the spread of surface fires by providing a natural break in flammable fuel.
