山火事
森林や空き地における制御不能な火災

2020年、アメリカ合衆国アリゾナ州カイバブ国有林で発生した山火事。マンガム火災は7万エーカー（280平方キロメートル）以上の森林を焼失しました

山火事、森林火災、またはブッシュファイアは、可燃性植生の領域で発生する計画外かつ制御不能な火災です。[1] [2]一部の自然林生態系は山火事に依存しています。[3]現代の森林管理では、火災リスクを軽減し、自然林の循環を促進するために、計画的な野焼きが行われることがよくあります。しかし、制御された野焼きは、誤って山火事に転じることがあります。

山火事は、発火原因、物理的特性、存在する可燃物、そして天候が火災に与える影響によって分類できます。[4]山火事の深刻度は、利用可能な燃料、物理的環境、天候などの要因の組み合わせによって決まります。[5] [6] [7] [8]大量の燃料を生み出す湿潤期に続いて干ばつと暑熱が続く気候サイクルは、しばしば深刻な山火事に先行します。[9]これらのサイクルは気候変動によって激化しており、[10] : 247 、緩和策（予算や設備資金など）の削減、あるいは事象の規模の大きさによって悪化する可能性があります

山火事は、シベリア（ロシア）、カリフォルニア州、ワシントン州、オレゴン州、テキサス州、フロリダ州（米国）、ブリティッシュコロンビア州（カナダ）、オーストラリアなど、一部の地域では一般的な災害です。[11] [12] [13] [14] [15]地中海性気候の地域やタイガバイオームの地域は特に影響を受けやすいです。山火事は人間とその居住地に深刻な影響を与える可能性があります。その影響には、例えば、煙や火災による直接的な健康への影響、財産の破壊（特に原生地域と都市の境界面）、経済的損失などがあります。また、水や土壌の汚染の可能性もあります

地球規模で見ると、人間の活動は山火事の影響を悪化させており、山火事によって焼失した土地面積は自然レベルと比較して2倍に増加しています。[10] : 247 人間は気候変動（例：より激しい熱波や干ばつ）、土地利用の変化、山火事の抑制を通じて山火事に影響を与えてきました。[10] : 247 山火事から放出される炭素は、大気中の二酸化炭素濃度を高め、温室効果に寄与する可能性があります。これにより、気候変動のフィードバックが生じます。[16] : 20 

自然発生する山火事は、火と共に進化してきた生態系に有益な影響を与える可能性があります。[17] [18] [19]実際、多くの植物種は成長と繁殖のために火の影響に依存しています。[20]

発火

地球の2つのイラストを上下に重ねたもの。海は濃い灰色、大陸は明るい灰色です。どちらの画像にも、2008年の8月（上の画像）と2月（下の画像）に火災が発生した場所を示す赤、黄、白のマーカーが付いています。
NASAのTerra衛星に搭載された中分解能撮像分光放射計（MODIS）によって検出された、2008年8月（上の画像）と2月（下の画像）の世界規模の火災。

火災は、自然原因または人間の活動（意図的か否かに関わらず）によって発生します

ネバダ州では、乾燥した夏の季節に落雷による山火事が頻繁に発生します。

自然原因

人間の関与なしに山火事を引き起こす可能性のある自然現象には、落雷、火山噴火、落石による火花、自然発火などがあります。[21] [22]

人間の活動

人為的な火災の原因には、放火、偶発的な発火、または焼畑農業などの開墾や農業における制御されていない火の使用が含まれます。[23]熱帯地方では、農家は乾季に焼畑農法で畑を開墾することがよくあります。

中緯度地域では、山火事の最も一般的な人為的原因は、火花を発生する機器（チェーンソー、グラインダー、芝刈り機など）、架空送電線、および放火です。[24] [25] [26] [27] [28]

放火は人為的な火災の20%以上を占める可能性があるが[29]、キャンプファイヤー、送電線の故障、機器の使用など、人間の活動が山火事の約85%の原因となっている。[30]これらの発火源と乾燥した気候の組み合わせは、より頻繁で深刻な火災につながる。しかしながら、2019～2020年のオーストラリアの山火事シーズンでは、「独立した調査により、オンラインボットとトロールが火災における放火の役割を誇張していることが判明した」。[31] 2023年のカナダの山火事では、ソーシャルメディア上で放火の虚偽の主張が広まったが、カナダでは一般的に放火が山火事の主な原因ではない。[32] [33]カリフォルニアでは、年間の山火事の6～10%が放火によるものである。[34]

炭層火災は世界中で数千件発生しており、ニューサウスウェールズ州のバーニングマウンテン、ペンシルベニア州のセントラリア、そして中国のいくつかの石炭火力火災などが挙げられます。また、予期せず燃え上がり、近くの可燃物に引火することもあります。[35]

延焼

茶色の草と緑の木々が広がる平坦な空間。黒煙と灰色の煙、そして遠くに見える炎。
アメリカ合衆国ユタ州西部砂漠の地表火災
最近の火災により、土壌と木々が黒くなった山岳地帯。
アメリカ合衆国ノースカスケード山脈の山頂火災後の焦げた風景
アルバニア、ティラナのダジティ国立公園で遠くから見える森林火災

山火事の延焼は、存在する可燃物、その垂直方向の配置と水分含有量、そして気象条件によって異なります。[36]燃料の配置と密度は地形によって部分的に左右されます。土地の形状は、植物の成長に必要な日光や水などの要因を決定するためです。全体として、火災の種類は一般的に、燃料によって次のように特徴付けることができます

  • 地面の火災は、地下の根、林床の腐葉土、その他の埋もれた有機物によって燃え広がります。地面の火災は通常、くすぶりながら燃え、インドネシアのカリマンタン島と東スマトラ島の泥炭火災のように、数日から数ヶ月にわたってゆっくりと燃え続けることがあります。これは、水田造成プロジェクトによって泥炭が意図せず排水され、乾燥してしまったことが原因です。[37] [38] [39]
  • 這い上がる火災や表面火災は、落ち葉や木材の残骸、瓦礫、草、低木の低木など、林床の低い植物によって燃えます。[40]この種の火災は、樹冠火災よりも比較的低い温度（400℃または750℉未満）で燃えることが多く、燃え広がる速度は遅いですが、急斜面や風によって燃え広がる速度が速まることがあります。[41]この燃料の種類は、特に点火 による発火の影響を受けやすいです（下記参照）。
  • 梯子火災は、低木、倒木、つる植物など、低地の植生と樹冠の間にある物質を燃やします。クズ、旧世界のつる性シダ、その他の木に登る侵入植物も、梯子火災を助長する可能性があります。[42]
  • 樹冠火災、林冠火災、または空中火災は、高木、つる植物、苔など、樹冠レベルの浮遊物を燃焼させます。樹冠火災（クラウニング）の発火は、浮遊物の密度、樹冠の高さ、樹冠の連続性、十分な地表火災および梯子火災、植生の水分含有量、および火災時の気象条件に依存します。[43]人間によって点火された林分置換火災は、アマゾンの熱帯雨林に広がり、暑さや乾燥条件に特に適していない生態系に損害を与える可能性があります。[44]

物理的特性

南アフリカでは、未舗装道路が防火壁の役割を果たしました。防火壁の効果は、道路の未燃焼側（左側）と燃焼側（右側）ではっきりと見ることができます。

山火事は、火災の三角形の必要な要素がすべて、影響を受けやすい場所に集まったときに発生します。つまり、発火源が、十分な熱にさらされ、周囲の空気から十分な酸素が供給されている植物などの可燃性物質に接触することです。水分含有量が多いと、通常、発火を防ぎ、延焼を遅らせます。これは、物質中の水分を蒸発させて発火点まで加熱するには、より高い温度が必要だからです。[7] [45]

密林は通常、より多くの日陰を提供し、周囲の温度が低く湿度が高くなるため、山火事の影響を受けにくくなります。[46]草や葉などの密度の低い物質は、枝や幹などの密度の高い物質よりも水分が少ないため、発火しやすいです。[47]植物は蒸発散によって絶えず水分を失いますが、水分の損失は通常、土壌、湿気、または雨から吸収される水分によってバランスが取られます。[48]このバランスが維持されない場合、多くの場合干ばつの結果として、植物は乾燥し、したがってより燃えやすくなります。[49] [50]

山火事前線とは、燃えていない物質が活発な炎と出会う、または燃えていない物質と燃えている物質の間のくすぶりの遷移部分で、継続的に炎上する燃焼が持続する部分です。[51]前線が近づくと、火は対流と熱放射によって周囲の空気と木質物質の両方を加熱しますまず、木材は100℃（212℉）で水分が蒸発することで乾燥します。次に、 230℃（450℉）で木材が熱分解し、可燃性ガスが発生します。最終的に、木材は380℃（720℉）でくすぶるか、十分に加熱されると590℃（1,000℉）で発火します。[52] [53]山火事の炎が特定の場所に到達する前に、山火事の前面からの熱伝達によって空気が800℃（1,500℉）まで暖められ、可燃物が予熱・乾燥するため、発火が促進され、延焼が促進されます。[47] [54]高温で長時間にわたる地表火災は、フラッシュオーバーまたはトーチング（樹冠の乾燥とそれに続く下からの発火）を促進する可能性があります。[55]

山火事は、高密度の燃料が途切れることなく燃え広がる場合、急速に広がる速度（FROS）があります。 [56]山火事は、森林で時速 10.8 キロメートル（6.7 mph）、草原で時速 22 キロメートル（14 mph）の速さで移動することがあります。[57]山火事は、主前線に対して接線方向に進んで側面前線を形成したり、後退して主前線と反対方向に燃えることがあります。[58]また、風や垂直の対流柱が火の粉（熱い木の残り火）やその他の燃焼物を空中で道路、川、その他の防火帯として機能する障壁の上に運ぶため、ジャンプや点火によって広がることもあります。[59] [60]たいまつや樹冠の火災は点火を促し、山火事の周りの乾燥した地面の燃料は、火の粉からの発火に対して特に脆弱です。[61]高温の残り火や火の粉が風下の燃料に引火し、点火火災が発生する可能性があります。オーストラリアの森林火災では、火災の正面から20キロメートル（12マイル）も離れた場所でも点火火災が発生することが知られています。[62]

特に大規模な山火事は、煙突効果によってそのすぐ近くの気流に影響を与える可能性があります。空気は加熱されると上昇し、大規模な山火事は強力な上昇気流を作り出し、周囲から新しく冷たい空気を熱柱として引き込みます。[ 63]温度と湿度の垂直方向の大きな差は、時速80キロメートル（50マイル）以上の速度で竜巻の力で発生する火災積雲、強風、火災旋風を促進します。 [64] [65] [66]急速な拡散速度、多数の冠状化または点火、火災旋風の存在、強い対流柱は、極端な状況を示しています。[67]

昼夜の強度の変化

干ばつ時のベネズエラの山火事

日中は火力も増加します。くすぶっている薪の燃焼速度は、湿度の低下、気温の上昇、風速の増加により、日中は最大5倍になります。[68]日中は日光が地面を温め、上り坂を移動する気流を作り出します。夜間は地面が冷え、下り坂を移動する気流を作り出します。山火事はこれらの風に煽られ、しばしば気流に乗って丘を越え、谷を通り抜けます。[69]ヨーロッパでは、午後12時から午後2時の間に頻繁に火災が発生します。 [70]米国の山火事鎮圧活動は、日中の暖かさによる火力の予測可能な増加のため、午前10時から始まる24時間の火災日を中心に行われます。 [71]

気候変動の影響

近年、地球上のほとんどの森林地帯において、火災による「森林撹乱」（被害）が増加しています。[74]森林火災の面積、頻度、深刻度の増加は、地球温暖化を加速させる正のフィードバックを生み出します。[74]

気候変動によるリスクの増大

気候変動は、山火事が発生しやすい気象条件を促進します。一部の地域では、山火事の増加は気候変動に直接起因しているとされています。[10] : 247 地球の過去の証拠からも、温暖な時期に火災が多く発生していることが示されています。[75]気候変動は潜在蒸発散量を増加させます。これにより、潜在蒸発量が降水量や特定の生態系から利用可能な水分量を上回ると、植生や土壌が乾燥する可能性があります。蒸気圧の不足も山火事のリスク増加に寄与しており、温暖化によって悪化しています。[76]非常に乾燥した植生のある地域で火災が発生すると、急速に広がる可能性があります。気温の上昇は火災の季節を長引かせる可能性もあります。特に雪が消えている地域では、この時期は深刻な山火事が発生する可能性が最も高くなります。[77]

気象条件により山火事のリスクが高まっています。しかし、山火事による焼失面積は減少しています。これは主に、サバンナが農地へと転換され、燃える木々が減ったためです。[77]

熱波、干ばつ、エルニーニョなどの気候変動や、高気圧の尾根などの地域的な気象パターンは、山火事のリスクを高め、その挙動を劇的に変える可能性がある。[78] [79] [80]多雨の年が続くと、植生が急速に成長し、その後に温暖な時期が続くと、火災の広範囲化と火災シーズンの長期化を招く可能性がある。[81]高温は燃料を乾燥させて可燃性を高め、樹木の死亡率を高め、世界の森林の健康に重大なリスクをもたらす。[82] [83] [84] 1980年代半ば以降、米国西部では、雪解けの早期化とそれに伴う温暖化が、山火事シーズン、つまり年間で最も火災が発生しやすい時期の長さと激しさの増加にも関連付けられている。[85] 2019年の研究では、カリフォルニアの火災リスクの上昇は、人為的な気候変動に部分的に起因している可能性があることが示唆されている。[86]

1974年から1975年の夏（南半球）、オーストラリアは記録上最悪の山火事に見舞われ、オーストラリアの陸地面積の15%が「広範囲にわたる火災被害」に見舞われました。[87]その夏の火災は推定1億1,700万ヘクタール（2億9,000万エーカー、117万平方キロメートル、45万平方マイル）を焼失しました。[88] [89]オーストラリアでは、1950年以降、多くの地域で猛暑日（35℃または95℉以上）と猛暑日（40℃または104℉以上）の年間日数が大幅に増加しています。オーストラリアでは常に山火事が発生していましたが、2019年には、これらの火災の規模と激しさが劇的に増加しました。[90]シドニー大都市圏で初めて壊滅的な山火事状況が宣言されましたニューサウスウェールズ州とクイーンズランド州は非常事態を宣言しましたが、南オーストラリア州と西オーストラリア州でも火災が発生しました。[91]

2019年には、極度の暑さと乾燥により、シベリア、アラスカ、カナリア諸島、オーストラリア、そしてアマゾンの熱帯雨林で大規模な山火事が発生しました。アマゾンの熱帯雨林の火災は主に違法伐採が原因でした。火災による煙は主要都市を含む広大な地域に広がり、大気質を劇的に低下させました。[92]

2020年8月現在、その年の山火事は、主に気候変動、森林伐採、農業用焼却により、2019年よりも13%悪化しました。アマゾンの熱帯雨林の存在は火災によって脅かされています。[93] [94] [95] [96] 2021年にはトルコ、ギリシャ、ロシアで記録的な山火事が発生し、気候変動に関連していると考えられています。[97]

海水温の上昇が火災シーズンの深刻さとどのように関連しているかを説明するビデオ。

火災による二酸化炭素およびその他の排出物

山火事から放出される炭素は、温室効果ガスの濃度を増加させる可能性があります。気候モデルはまだこのフィードバックを完全に反映していません。[16] : 20 

山火事は、大量の二酸化炭素、黒色および褐色の炭素粒子、そして揮発性有機化合物や窒素酸化物（NOx）などのオゾン前駆物質を大気中に放出します。[98] [99]これらの排出物は、地域規模、さらには地球規模で放射線、雲、気候に影響を与えます。[15]山火事はまた、放出後数時間から数日かけて気相から分離し、二次有機エアロゾル（SOA）を形成する可能性のある半揮発性有機種を大量に放出します。さらに、空気が輸送される際に他の汚染物質が形成されると、山火事から遠く離れた地域の住民に有害な曝露をもたらす可能性があります。[100] [15]有害な汚染物質の直接排出は、救急隊員や住民に影響を与える可能性がありますが、山火事の煙は長距離輸送され、地域、地域、そして地球規模で大気質に影響を与える可能性があります。[101]

2013年、アメリカ合衆国ヨセミテ国立公園付近で発生した山火事。リムファイアは25万エーカー（ 1,000平方キロメートル）以上の森林を焼失しました。

山火事の煙による健康への影響は、心血管疾患や呼吸器疾患の悪化など、直接的な曝露にとどまらず、年間約16,000人の死者を出し、2050年までに30,000人に増加すると予想されています。経済への影響も大きく、2050年までに年間2,400億ドルに達すると予測されており、他の気候関連の被害を上回ります。[102]

過去1世紀にわたり、世界の炭素排出量の20～25%は山火事によるもので、残りは人間の活動によるものです。[103] 2020年8月までの山火事による世界の炭素排出量は、欧州連合の年間平均排出量に匹敵しました。[104] 2020年、カリフォルニア州の山火事によって放出された炭素は、同州の他の炭素排出量よりも大幅に多くなりました。[105]

1997年のインドネシアの森林火災は、0.81～2.57ギガトン（8億9000万～28億3000万ショートトン）のCO2を大気中に放出したと推定されており、これは化石燃料の燃焼による世界の年間二酸化炭素排出量の13～40%に相当します。[106] [107]

CAMSの分析によると、2019年6月と7月に北極圏で発生した火災は1億4000万トン以上の二酸化炭素を排出しました。これは、年間3600万台の自動車が排出する二酸化炭素量に相当します。[原著研究？ ]最近の山火事とその大量の二酸化炭素排出量は、パリ協定に基づく温室効果ガス削減目標を達成するための対策を実施する際に、これらを考慮することが重要になることを意味します。[108]山火事の煙が大気中を輸送される際に起こる複雑な酸化化学反応により、[109]排出物の毒性は時間の経過とともに増加することが示唆されています。[110] [111]

大気モデルによると、これらの煤粒子の濃度は、冬季の太陽放射の吸収を最大15%増加させる可能性があります。[112]アマゾンは約900億トンの炭素を保有していると推定されています。2019年現在、地球の大気中の炭素濃度は415ppmであり、アマゾンの破壊は約38ppm増加します。[113]

いくつかの研究では、山火事の煙が冷却効果を持つ可能性があることが示されています。[114] [115] [116]

2007年の研究では、雪中の黒色炭素が大気中の二酸化炭素よりも3倍も気温を変化させたとされています。北極の温暖化の最大94%は、雪の上の黒色炭素が融解を開始させることによって引き起こされている可能性があります。黒色炭素は、化石燃料の燃焼、木材やその他のバイオ燃料、森林火災に由来します。黒色炭素の濃度が低い場合（5ppb未満）でも融解が発生する可能性があります。[117]

予防と緩和

町と丘陵地帯の間の自然生息地を火災のリスクから管理し、保護するための短いビデオです。

山火事予防とは、火災のリスクを軽減し、その深刻さと広がりを軽減することを目的とした予防策を指します。[118]予防技術は、大気質の管理、生態系のバランスの維持、資源の保護、[119]将来の火災への影響を目的としています。[120]例えば、ヨーロッパの森林火災の95%は人間の関与に関連しているため、予防政策では山火事における人間の役割を考慮する必要があります。[121]

世界中の山火事予防プログラムでは、野火利用（WFU）や計画的または制御された焼却などの技術が採用される場合があります。[122] [123] 山火事利用とは、監視されているものの燃焼が許容される自然原因による火災を指します。制御された焼却とは、危険性の低い気象条件下で政府機関によって点火される火災です。[124]その他の目的には、健全な森林、牧草地、湿地の維持、生態系の多様性の維持などがあります。[125]

丘の斜面での小さな火災。丘には小さな緑の低木といくつかの木があります。背景には、炎から少し離れたところに、明るい色の服を着た人が見えます。
ポルトガルのマツ林における計画的な焼却

山火事の予防、検知、制御、鎮圧のための戦略は、長年にわたって変化してきました。[126]制御不能な山火事のリスクを軽減するための一般的で安価な手法の1つは、制御された焼却です。これは、小規模で強度の低い火災を意図的に発生させ、潜在的な山火事に利用可能な可燃性物質の量を最小限に抑えるものです。[127] [128]燃料となる可能性のある植物やその他の残骸の蓄積を制限するために、植生を定期的に焼却することがあります。また、高い種の多様性を維持することもできます。[129] [130]制御された焼却と一部の山火事を放置する政策は、多くの森林にとって最も安価な方法であり、生態学的に適切な政策であると主張する人もいますが、火災によって消費される資源、特に商品となる木材の経済的価値を考慮していない傾向があります。[131]一部の研究では、伐採によって燃料を除去することもできるものの、そのような間伐処理は極端な気象条件下での火災の深刻度を軽減するのに効果的ではない可能性があると結論付けています。[132]

火災発生しやすい地域の建築基準法では、通常、建物は耐火材料で建設し、建物から規定の距離内にある可燃性材料を除去することで防火空間を維持することが義務付けられています。 [133] [134]フィリピンのコミュニティでは、森林と村の間に幅5～10メートル（16～33フィート）の防火線を維持し、夏季または乾燥期にはこれらの防火線を巡回しています。[135]火災発生しやすい地域での住宅開発の継続や、火災で破壊された建物の再建は批判を受けています。[136]火災による生態学的利益は、建物や人命を守るという経済的および安全上の利益によってしばしば上回られます。[137]

ヤギ放牧プログラム

気候変動により山火事がより頻繁かつ激しくなるにつれ、火災の燃料となるもの（地被植物、雑草、小さな低木、コヨーテブラシなど）の管理といった積極的な対策によって、火災の可能性を軽減するための取り組みが強化されています。例えば、北カリフォルニアでは、多くの地域でヤギの群れが活用され、一部の地域の郊外における火災の燃料の量を削減しています。2024年までに6万頭から8万頭のヤギが活用されたと推定されています。[138]

検出

2つの平屋建ての建物の隣に、頂上に小さな4本足の塔があります。塔は4階建てです。両側には木々があり、前景には岩、植物、そして荒れた道があります。
1930年頃、米国オレゴン州オチョコ国有林のドライマウンテン火災監視所

近年、タイムリーで高品質な火災情報への需要が高まっています。迅速かつ効果的な検知は、山火事対策の重要な要素です。[139]早期検知の取り組みは、早期対応、昼夜を問わず正確な結果、そして火災の危険を優先順位付けする能力に重点を置いていました。[140] 20世紀初頭、アメリカ合衆国では火災監視塔が使用され、火災は電話、伝書鳩、ヘリオグラフを使用して報告されました。[141] 1950年代にはインスタントカメラを使用した航空写真と陸上写真が使用され、1960年代に火災検知用の赤外線スキャンが開発されました。しかし、情報の分析と配信は、通信技術の制限によりしばしば遅延しました。初期の衛星による火災分析は、遠隔地で地図に手描きされ、翌日配達の郵便で消防管理者に送られました。1988年のイエローストーン山火事の際には、ウェストイエローストーンにデータステーションが設置され、約4時間で衛星ベースの火災情報を配信できるようになりました。[140]

公衆ホットライン、監視塔の火災監視、地上および空中パトロールは、森林火災の早期発見手段として使用できます。しかし、正確な人間による観察は、オペレーターの疲労、時間帯、季節、地理的な場所によって制限される可能性があります。近年、電子システムは、オペレーターの人為的ミスの解決策として人気が高まっています。これらのシステムは、半自動または完全自動化されており、GISデータ分析によって示唆される危険区域と人間の存在度に基づいたシステムを採用しています。複数のシステムを統合したアプローチを使用することで、衛星データ、航空画像、および全地球測位システム（GPS）による人員の位置を集約し、無線インシデント・コマンド・センターでほぼリアルタイムで使用することができます。[142]

ローカルセンサーネットワーク

密生した植生、人が多く生息する場所、または重要な都市部に近い、小規模でリスクの高い地域は、ローカルセンサーネットワークを使用して監視できます。検知システムには、自動気象システムとして機能する無線センサーネットワーク（温度、湿度、煙を検知）が含まれる場合があります。[143] [144] [145] [146]これらは、バッテリー駆動、太陽光発電、または樹木充電式（植物材料の微弱な電流を利用してバッテリーシステムを充電できる）のいずれかです。[147]より大規模で中リスクの地域は、煙や火災によって発生する二酸化炭素の赤外線特性などの追加要因を検知するための固定カメラとセンサーを組み込んだスキャンタワーによって監視できます。暗視、明るさ検知、色変化検知などの追加機能もセンサーアレイに組み込むことができます。[148] [149] [150]

天然資源省は、太平洋岸北西部周辺に360度「迅速検知」カメラを設置する契約をPanoAIと締結しました。これらのカメラは携帯電話基地局に設置され、半径24キロメートル（15マイル）を継続的に監視できます。[151]さらに、ブラジルとトロントに拠点を置くSensaio Techは、土壌温度から塩分濃度まで、森林によく見られる14種類の変数を継続的に監視するセンサーデバイスをリリースしました。この情報はダッシュボードの視覚化を通じて顧客にライブで送信され、危険なレベルに関するモバイル通知が提供されます。[152]

衛星および航空監視

NASAのFIRMSが撮影した2020年のコルドバ山火事

衛星や、飛行機、ヘリコプター、UAV を使用した航空監視は、より広い視野を提供でき、非常に広大でリスクの低い地域を監視するのに十分な場合があります。これらのより高度なシステムでは、 GPSと航空機に搭載された赤外線カメラまたは高解像度の可視カメラを使用して、山火事を特定して対象を定めます。[153] [154] Envisatの高度軌道走査放射計や欧州リモートセンシング衛星の高度軌道走査放射計などの衛星搭載センサーは、火災によって放出される赤外線を測定でき、39 °C (102 °F) を超えるホットスポットを特定できます。[155] [156]アメリカ海洋大気庁のハザード マップ作成システムは、静止運用環境衛星(GOES)、中解像度撮像分光放射計(MODIS)、高度超高解像度放射計(AVHRR) などの衛星ソースからのリモートセンシング データを組み合わせて、火災と煙の柱の位置を検出します。[157] [158]しかし、衛星による検出はオフセット誤差が発生しやすく、MODISおよびAVHRRデータでは2～3キロメートル（1～2マイル）、GOESデータでは最大12キロメートル（7.5マイル）の誤差が生じます。[159]静止軌道上の衛星は使用不能になる可能性があり、極軌道上の衛星は観測時間が短いという制限を受けることがよくあります。雲量や画像解像度も衛星画像の有効性を制限する可能性があります。[160] Global Forest Watch [161]は、火災警報の詳細な毎日の最新情報を提供しています。[162]

2015年、米国農務省（USDA）森林局（USFS）では、スオミ国立極軌道パートナーシップ（NPP）衛星のデータを使用して、以前の宇宙ベースの製品よりも詳細に小規模な火災を検出する新しい火災検知ツールが運用されています。高解像度のデータは、気象や土地条件に基づいて火災の方向がどのように変化するかを予測するためにコンピューターモデルで使用されます。[163]

2014年、南アフリカのクルーガー国立公園で、新しいVIIRS活動火災データを含む火災検知製品の検証を目的とした国際キャンペーンが組織されました。このキャンペーンに先立ち、南アフリカのプレトリアにある科学産業研究評議会メラカ研究所は、VIIRS 375m火災検知製品の早期導入者として、クルーガーで発生したいくつかの大規模な山火事の際にVIIRSを使用しました。[164]

2021年以降、NASAは資源管理システムのための火災情報（FIRMS） を通じて、ほぼリアルタイムで活動火災の位置を提供しています。

山火事の発生頻度の増加により、山火事の早期検知、予防、予測のために人工知能に基づく技術を導入する提案がなされています。 [165] [166] [167]

鎮圧

山火事を消火するロシアの消防士

山火事の鎮圧は、山火事が発生した地域で利用可能な技術に依存します。発展途上国では、砂を投げたり、棒やヤシの葉で火を叩いたりするなど、単純な技術が用いられることがあります。 [168]先進国では、技術力の向上により、鎮圧方法は多様化しています。ヨウ化銀は降雪を促進するために使用でき、[ 169]無人航空機、飛行機、ヘリコプターによって難燃剤と水を火災に投下することができます。[170] [171]完全な鎮圧はもはや期待されていませんが、山火事の大部分は制御不能になる前に消火されることがよくあります毎年発生する1万件の新規山火事の99%以上は鎮圧されているものの、極端な気象条件下で発生した山火事は、天候の変化がなければ鎮圧が困難です。カナダとアメリカ合衆国の山火事は、年間平均54,500平方キロメートル（1,300万エーカー）を焼失しています。[172] [173]

何よりも、山火事との闘いは致命的になりかねません。山火事の燃える前線は予期せず方向を変え、防火帯を飛び越えることもあります。激しい熱と煙は方向感覚の喪失や火災の方向の認識の喪失につながり、火災を特に危険なものにする可能性があります。例えば、1949年にアメリカ合衆国モンタナ州で発生したマン・ガルチ火災では、13人の煙突ジャンパーが通信回線を失い、方向感覚を失い、火災に巻き込まれて死亡しました。[174] 2009年2月にオーストラリアで発生したビクトリア州森林火災では、少なくとも173人が死亡し、2,029軒以上の住宅と3,500棟以上の建物が山火事に巻き込まれて失われました。[175]

山火事鎮圧の費用

山火事の鎮圧は、国の国内総生産（GDP）の大部分を占め、国の経済に直接影響を与えます。[176]費用は、各火災シーズンの深刻さに応じて年ごとに大きく異なりますが、米国では、地方、州、連邦、部族の各機関が、山火事の鎮圧に年間数百億ドルを費やしています。米国では、2004年から2008年の間に、国内の山火事の鎮圧に約60億ドルが費やされたと報告されています。[176]カリフォルニア州では、米国森林局が山火事の98%を鎮圧するために年間約2億ドル、初期の攻撃を逃れて大規模化した残りの2%の火災を鎮圧するために最大10億ドルを費やしています。[177]

山火事の消火安全

米国ニューハンプシャー州ホプキントンで山火事に対処する山火事消防士

山火事消防士は、熱中症、疲労、煙、粉塵といった生命を脅かす危険に加え、火傷、切り傷、擦り傷、動物咬傷、さらには横紋筋融解症などの怪我のリスクにも直面しています。[178] [179] 2000年から2016年の間に、350人以上の山火事消防士が勤務中に亡くなりました。[180]

特に暑い天候下では、火災は熱ストレスのリスクをもたらします。熱ストレスは、暑さ、疲労、脱力感、めまい、頭痛、吐き気などを伴うことがあります。熱ストレスは熱緊張へと進行する可能性があり、心拍数や体幹温度の上昇などの生理学的変化を伴います。これは、あせも、けいれん、疲労、熱中症などの熱関連疾患につながる可能性があります。熱ストレスによるリスクには、激しい労働、年齢や体力などの個人的なリスク要因、脱水症状、睡眠不足、負担の大きい個人用保護具など、さまざまな要因が寄与する可能性があります。休息、冷たい水、そして時折の休憩は、熱ストレスの影響を軽減するために不可欠です。[178]

煙、灰、そして瓦礫もまた、山火事の消防士にとって深刻な呼吸器系への危険をもたらす可能性があります。山火事の煙や塵には、一酸化炭素、二酸化硫黄、ホルムアルデヒドなどのガスや、灰やシリカなどの粒子状物質が含まれている可能性があります。煙への曝露を減らすために、山火事消火隊は可能な限り、煙の濃い地域で消防士を交代させ、風下での消火を避け、待機区域では人ではなく機材を使用し、消火活動を最小限に抑えるべきです。キャンプや指揮所も山火事の風上に設置する必要があります。防護服や防護装備も煙や灰への曝露を最小限に抑えるのに役立ちます。[178]

消防士は、脳卒中や心臓発作などの心臓関連事象のリスクも抱えています。消防士は良好な体力を維持する必要があります。フィットネスプログラム、健康診断、ストレステストを含む検査プログラムは、消防活動における心臓関連疾患のリスクを最小限に抑えることができます。[178]山火事が直面するその他の傷害の危険には、滑り、転倒、火傷、擦り傷、工具や機器による切り傷、木、車両、またはその他の物体による衝突、棘やツタウルシなどの植物による危険、ヘビや動物による咬傷、車両衝突、送電線や雷雨による感電、不安定な建物構造などがあります。[178]

難燃剤

難燃剤は、燃焼を抑制することで山火事の進行を遅らせるために使用されます。これらは、リン酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの水溶液と増粘剤です。[181]難燃剤を適用するかどうかの決定は、山火事の規模、場所、強度によって異なります。場合によっては、予防的な火災防御対策として難燃剤を適用することもあります。[182]

一般的な難燃剤には、肥料と同じ成分が含まれています。難燃剤は、浸出、富栄養化、または誤った使用によって水質に影響を与える可能性もあります。難燃剤の飲料水への影響については、まだ結論が出ていません。 [183]​​ 水域の大きさ、降雨量、水流量などの希釈係数は、難燃剤の濃度と効力を低下させます。[182]山火事の残骸（灰や堆積物）は河川や貯水池を詰まらせ、洪水や浸食のリスクを高め、最終的には水処理システムの速度低下や損傷を引き起こします。[183]​​ [184]難燃剤が土地、水、野生生物の生息地、流域の水質に与える影響については依然として懸念されており、さらなる研究が必要です。しかし、良い面としては、難燃剤（特に窒素とリンの成分）は栄養不足の土壌に肥料効果をもたらし、一時的に植生を増加させることが示されています。[182]

モデリング

尖った底を持つ盾のような形をした暗い領域。矢印と「伝播軸（風）」という文字は、盾の形に沿って下から上への方向を示しています。盾の尖った底部には「着火源」というラベルが付けられています。盾の形の上部周辺、そして側面に向かって薄くなる部分には、黄橙色の領域があり、「左前方」、「右前方」、そして（上部に）「火の元」というラベルが付けられています。
火災伝播モデル
2003年キャンベラ山火事、国会議事堂から見える

山火事モデリングは、火災の挙動を理解し予測するための山火事の数値シミュレーションに関するものです。 [185] [186]山火事モデリングは、山火事の鎮圧を支援し、消防士と一般市民の安全性を高め、被害を最小限に抑えることを目的としています。また、山火事モデリングは、生態系、流域、大気質の保護にも役立ちます

計算科学 を用いた山火事モデリングでは、過去の火災事例を統計的に分析し、火災発生リスクと火災前線の挙動を予測します。過去には、単純な楕円形、卵形、扇形のモデルなど、様々な山火事伝播モデルが提案されてきました。山火事の挙動を解明するための初期の試みでは、地形と植生の均一性が想定されていました。しかし、山火事前線の正確な挙動は、風速や斜面の急峻さなど、さまざまな要因に依存します。現代の成長モデルは、過去の楕円体記述とホイヘンスの原理を組み合わせて、火災の成長を連続的に拡大する多角形としてシミュレートします。[187] [188] 極値理論は、大規模な山火事の規模を予測するためにも使用される場合があります。しかし、火災対策は小規模な火災よりも大規模な山火事の影響を受けやすいにもかかわらず、消火能力を超える大規模な火災は、標準的な分析では統計的な外れ値と見なされることがよくあります。[189]

自然環境への影響

大気への影響

2020年、米国西海岸沖の大気中の山火事の煙

地球の天候と大気汚染のほとんどは、対流圏、つまり地球の表面から約 10 キロメートル (6 マイル) の高さまで広がる大気圏にあります。大規模な山火事の地域では、激しい雷雨や火災積乱雲の垂直上昇が強化されることがあり、煙、すす(黒色炭素)、その他の粒子状物質を下部成層圏まで吹き上げることがあります。[190]以前は、成層圏の粒子のほとんどは火山から来ると科学理論で考えられていましたが、煙やその他の山火事の排出物は下部成層圏からも検出されています。[191]火災の上空では、火災積雲は 6,100 メートル (20,000 フィート) に達することがあります。[192]山火事からの煙の柱の衛星観測により、柱は 1,600 キロメートル (1,000 マイル) を超える距離までそのまま追跡できることが明らかになりました。[193] CALPUFFなどのコンピュータ支援モデルは、大気拡散モデルを用いることで、山火事によって発生する煙の柱の大きさと方向を予測するのに役立つ可能性があります。[194]

山火事は局所的な大気汚染に影響を及ぼす可能性があり、[195]二酸化炭素の形で炭素を放出します。[196] 山火事の排出物には、心血管系や呼吸器系の問題を引き起こす可能性のある微粒子物質が含まれています。[197]対流圏における火災の副産物の増加は、オゾン濃度を安全レベルを超えて上昇させる可能性があります。 [198]

生態系について

山火事は、植生が生育するのに十分な湿度があるものの、乾燥した暑い期間が長く続く気候でよく発生します。[20]このような場所には、オーストラリアと東南アジアの植生地域、南アフリカの草原、南アフリカ西ケープ州のフィンボス、米国とカナダの森林地帯、地中海盆地などがあります

一部の生態系は、低強度の火災に適応しており、樹木は生き残りますが、下草は伐採されます。カナダやアメリカ合衆国などの地域では、落雷による火災を人間が抑制したため、20世紀以前のより頻繁な火災と比較して燃料が蓄積されました。その結果、成熟した樹木を枯らす可能性のある、より強度の高い火災が発生しています。[199] [200]

強度の高い山火事は、複雑な初期遷移林の生息地（「枯れ木林生息地」とも呼ばれる）を形成します。この生息地は、焼け落ちていない古い森林よりも種の豊富さと多様性が高い場合が多いです。[201]北米のほとんどの森林に生息する動植物種は火災と共に進化しており、これらの種の多くは、繁殖と成長を山火事、特に強度の高い火災に依存しています。火災は植物質から栄養分を土壌に戻すのに役立ちます。火災の熱は特定の種子の発芽に不可欠であり、強度の高い火災によって形成された枯れ木（枯れ木）と初期遷移林は、野生生物にとって有益な生息地条件を作り出します。[201]強度の高い火災によって形成された初期遷移林は、温帯針葉樹林に見られる最も高いレベルの在来生物多様性の一部を支えています。[202] [203]火災後の伐採は生態学的な利益をもたらさず、多くの悪影響を及ぼします。これは、火災後の播種にもしばしば当てはまります。[131]山火事の排除は、木本植物の侵入など、植生レジームの変化に寄与する可能性があります。[204] [205]

一部の生態系は成長を制御するために自然発生する火災に依存していますが、南カリフォルニアのチャパラルやアメリカ南西部の低地砂漠など、一部の生態系は過剰な火災に悩まされています。通常、火災に依存しているこれらの地域での火災頻度の増加は、自然のサイクルを乱し、在来植物群落に損傷を与え、外来雑草の成長を促進しています。[206] [207] [208] [209] Lygodium microphyllumやBromus tectorumなどの侵入種は、火災によって被害を受けた地域で急速に成長する可能性があります。これらの種は非常に可燃性であるため、将来の火災のリスクを高め、火災頻度を増加させ、在来植生群落をさらに変化させる正のフィードバックループを作り出す可能性があります。 [42] [119]

アマゾンの熱帯雨林では、干ばつ、森林伐採、牛の放牧、焼畑農業が耐火性のある森林を破壊し、燃えやすい灌木の成長を促進し、さらなる燃焼を促す悪循環を作り出している。[210]熱帯雨林の火災は、多様な種のコレクションを脅かし、大量の二酸化炭素を排出する。 [ 211]また、熱帯雨林の火災は、干ばつと人間の関与と相まって、2030年までにアマゾンの熱帯雨林の半分以上を損傷または破壊する可能性がある。[212]山火事は灰を発生させ、有機栄養素の利用可能性を低下させ、水の流出を増加させ、他の栄養素を浸食し、鉄砲水の状態を作り出す。[36] [213] 2003年にノースヨークシャームーアで発生した山火事は、2.5平方キロメートル（600エーカー）のヒースとその下の泥炭層を焼失した。その後、風食によって灰と露出した土壌が剥ぎ取られ、紀元前1万年頃の考古学的遺跡が発見されました。[214]山火事は気候変動にも影響を与え、大気中に放出される炭素量を増加させ、植生の成長を阻害し、植物による炭素吸収量全体に影響を与えます。[215]火災の深刻度は衛星によって測定され、正規化燃焼率（NRR）を算出することができます。[216]

水路について

Debris and chemical runoff into waterways after wildfires can make drinking water sources unsafe.[217] Though it is challenging to quantify the impacts of wildfires on surface water quality, research suggests that the concentration of many pollutants increases post-fire. The impacts occur during active burning and up to years later.[218] Increases in nutrients and total suspended sediments can happen within a year while heavy metal concentrations may peak 1–2 years after a wildfire.[219]

ベンゼンは、山火事後の飲料水システムで発見された多くの化学物質の一つです。ベンゼンは特定のプラスチックパイプに浸透するため、給水インフラから除去するには長い時間がかかります。研究者らは、最悪のシナリオでは、汚染されたHDPE配管を286日間以上継続的に洗浄しなければ、ベンゼンを安全な飲料水基準値以下にまで下げることができないだろうと推定しています。[220] [221]山火事を含む火災による気温上昇は、プラスチック製の水道管からベンゼンなどの有毒化学物質[222]を生成する可能性があります。[223]

植物と動物について

松林の同じ部分を撮影した2枚の写真。どちらも樹皮が少なくとも半分まで黒く変色している​​のが分かります。1枚目の写真では地表の植生が著しく欠如していますが、2枚目の写真では林床に小さな緑の草が生えています。
エストニア、ラヘマー国立公園のハラ・ボグに隣接する北方松林における山火事後の生態系遷移。写真は火災の1年後と2年後に撮影されました。

火災への適応とは、植物や動物が山火事を生き延びたり、山火事によって生み出された資源を利用したりするのに役立つ特性です。これらの特性は、植物や動物が火災時の生存率を高めたり、火災後に子孫を残したりするのに役立ちます。植物と動物はどちらも、火災後に生き残り、繁殖するための複数の戦略を持っています。山火事が発生しやすい生態系の植物は、多くの場合、地域の火災レジームへの適応によって生き残ります。このような適応には、熱に対する物理的な保護、火災後の成長の増加、そして火災を促進し、火災を排除する可能性のある可燃性物質が含まれますへの適応によって生き残ります。このような適応には、熱に対する物理的な保護、火災後の成長の増加、火災を促進し競争を排除する

例えば、ユーカリ属の植物は、火災を促進する可燃性油と、熱や干ばつに耐える硬い硬葉葉を含み、耐火性の低い種よりも優位に立っています。[224] [225]密な樹皮、下部の枝の脱落、外部構造の高い水分含有量も、気温上昇から樹木を保護する可能性があります。[226]耐火性の種子と火災後に芽生える予備芽は、先駆種に体現されるように、種の保存を促進します。煙、焦げた木材、そして熱は、セロチニーと呼ばれるプロセスで種子の発芽を刺激することができます。[227]燃える植物からの煙への曝露は、オレンジ色のブテノリドの生成を誘導することにより、他の種類の植物の発芽を促進します。[228]
可視空の半分以上を覆う大きな煙の跡を特徴とする、丘陵地帯のパノラマ写真。
2007年1月11日、オーストラリア、ビクトリア州スウィフトクリークからダーゴ方面を眺めた火災の煙の跡

人間への影響

山火事リスクとは、山火事が特定の地域で発生または到達する可能性、そして発生した場合の人間的価値の潜在的な損失を指します。リスクは、人間の活動、気象パターン、山火事の燃料の入手可能性、そして火災を鎮圧するための資源の有無といった変動要因に依存します。[229] [230]山火事は人類にとって常に脅威となってきました。しかし、人為的な地理的・気候的変化により、人々はより頻繁に山火事に晒され、山火事リスクが高まっています。山火事の増加は、1世紀にわたる山火事抑制と、火災が発生しやすい原野への人間開発の急速な拡大が相まって生じていると考えられています。[231]山火事は自然発生的な現象であり、森林の健全性を促進する役割を果たします。地球温暖化と気候変動は、全国的に気温上昇と干ばつ増加を引き起こし、山火事リスクの増大に寄与しています。[232] [233]

2009年のステーション火災は、カリフォルニア州パサデナ近郊のジェット推進研究所の上空にあるサンガブリエル山脈の麓で発生しました。

空中危険

山火事の最も顕著な悪影響は、財産の破壊です。しかし、放出される有害化学物質も人体の健康に重大な影響を与えます。[234]

山火事の煙は主に二酸化炭素と水蒸気で構成されています。低濃度で存在するその他の一般的な成分としては、一酸化炭素、ホルムアルデヒド、アクロレイン、多環芳香族炭化水素、ベンゼンなどがあります。[235]煙や灰の残骸には、小さな浮遊粒子（固体または液滴）も含まれています。山火事の煙の質量比80～90%は、直径2.5マイクロメートル以下の微粒子サイズクラスに属します。[236]

煙に含まれる二酸化炭素は毒性が低いため、健康リスクは低い。むしろ、一酸化炭素と微粒子物質、特に直径2.5μm以下のものが、健康に対する主要な脅威であると特定されている。[235] 2007年のカリフォルニアの山火事の後、灰の残骸から鉛、ヒ素、カドミウム、銅などの重金属が高濃度で検出された。曝露による健康影響への懸念から、全国的な清掃キャンペーンが組織された。[237] 85人が死亡した壊滅的なカリフォルニア・キャンプ・ファイア（2018年）では、火災後数時間で近くの現場（チコ）で鉛濃度が約50倍に上昇した。240キロ（150マイル）離れたモデストでも亜鉛濃度が大幅に上昇した。マンガンやカルシウムなどの重金属もカリフォルニアの数多くの山火事で見つかった。[238]他の化学物質は重大な危険性があると考えられていますが、検出可能な健康影響を引き起こすには濃度が低すぎます。[引用が必要]

山火事の煙への個人の曝露の程度は、火災の長さ、深刻さ、継続時間、および火災の近接性に依存します。人々は大気汚染物質を吸入することで、呼吸器を介して煙に直接曝露されます。間接的には、地域社会は土壌や水源を汚染する可能性のある山火事の残骸に曝露されます。

米国環境保護庁（EPA）は、一般的な大気汚染物質の国家大気質基準濃度を提供する公共リソースである大気質指数（AQI）を開発しました。一般市民は、視程範囲に基づいて有害な大気汚染物質への曝露を判断するためにこれを利用できます。[239]

健康への影響

横隔膜呼吸のアニメーション（横隔膜は緑色で表示）

山火事の煙には、人間の呼吸器系に悪影響を与える可能性のある粒子が含まれています。健康影響の証拠は、曝露を制限するために一般市民に伝えられるべきです。また、証拠は、良好な健康成果を促進するための政策に影響を与えるためにも使用できます。[240]

山火事の煙を吸い込むと健康被害が生じる可能性があります。[241] [242] [243]山火事の煙は、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、粒子状物質、有機化学物質、窒素酸化物、その他の化合物などの燃焼生成物で構成されています。主な健康被害の懸念は、粒子状物質と一酸化炭素の吸入です。[244]

粒子状物質（PM）は、塵や液滴の粒子で構成される大気汚染物質の一種です。粒子径に基づいて、粗粒子、微細粒子、超微細粒子の3つのカテゴリーに分類されます。粗粒子は2.5マイクロメートルから10マイクロメートル、微細粒子は0.1マイクロメートルから2.5マイクロメートル、超微細粒子は0.1マイクロメートル未満です。吸入時の体への影響はサイズによって異なります。粗粒子は上気道で濾過され、蓄積して肺の炎症を引き起こす可能性があります。これは、目や副鼻腔の炎症、喉の痛み、咳を引き起こす可能性があります。[245] [246]粗粒子は、より重く、より毒性の高い物質で構成されていることが多く、短期的な影響がより強くなります。[246]

より小さなPMは呼吸器系の奥深くまで移動し、肺や血流の奥深くまで問題を引き起こします[245] [246]喘息患者の場合、PM2.5は炎症を引き起こすだけでなく、上皮細胞の酸化ストレスも増加させます。これらの粒子は肺上皮細胞のアポトーシスとオートファジーも引き起こします。どちらのプロセスも細胞に損傷を与え、細胞機能に影響を与えます。この損傷は、肺組織と機能がすでに損なわれている喘息などの呼吸器疾患の患者に影響を及ぼします。[246] 0.1マイクロメートル未満の粒子は超微粒子（UFP）と呼ばれます。これは山火事の煙の主成分です。[247] UFPはPM2.5–0.1のように血流に入り込みますが、研究によると、血液内への作用がはるかに速くなります。UFPによる炎症や上皮損傷もはるかに深刻であることが示されている。[246] PM2.5は山火事に関して最大​​の懸念事項です。[240]これは、幼児、高齢者、そして喘息、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、嚢胞性線維症、心血管疾患などの慢性疾患を持つ人にとって特に危険です。山火事の煙による微細PMへの曝露に最もよく関連する病気は、気管支炎、喘息またはCOPDの悪化、肺炎です。これらの合併症の症状には喘鳴や息切れがあり、心血管系の症状には胸痛、心拍数の上昇、疲労などがあります。[245]

喘息の悪化

いくつかの疫学研究では、大気汚染と気管支喘息などの呼吸器アレルギー疾患との密接な関連が示されています。[240]

2007年のサンディエゴ山火事に関連した煙曝露の観察研究では、サンプル調査対象群において、医療利用と呼吸器疾患の診断、特に喘息の両方が増加したことが明らかになりました。 [248]山火事発生時の気候シナリオ予測では、幼児の呼吸器疾患の大幅な増加が予測されています。 [ 248] PMは、炎症性免疫反応、酸化ストレスなど、アレルギー性呼吸器疾患の有害な変化に関連する一連の生物学的プロセスを引き起こします。 [249]

一部の研究では、山火事によるPMに関連した喘息患者の肺機能の有意な急性変化は示されていませんが、これらの直感に反する発見の考えられる説明として、既に喘息と診断されている人々の間で、煙レベルの上昇に対する反応として、吸入器などの速効性薬の使用が増加したことが挙げられます。[250]

山火事の煙と喘息の悪化の間には、一貫した証拠があります。[250]

喘息は、米国の小児における最も一般的な慢性疾患の1つであり、推定620万人の小児が罹患しています。[251]喘息リスクに関する研究は、特に妊娠期間中の大気汚染のリスクに焦点を当てています。これにはいくつかの病態生理学的プロセスが関与しています。妊娠後期（第2トリメスター）と第3トリメスター（第3トリメスター）に気道の発達が著しく、3歳まで続きます。[252]この時期にこれらの毒素に曝露されると、肺上皮の毒素透過性が高まる可能性があるため、結果的な影響を及ぼす可能性があると仮定されています。親の段階および出生前の段階での大気汚染への曝露は、喘息の発症に関与するエピジェネティックな変化を引き起こす可能性があります。[253]研究では、研究間の異質性にもかかわらず、PM2.5、NO2と小児期の喘息の発症との間に有意な関連性が認められています[254]さらに、母親が慢性的なストレス要因にさらされている可能性は、困窮しているコミュニティで最も高く、これは小児喘息と相関している可能性があるため、幼少期の大気汚染への曝露、近隣の貧困、および小児期のリスクとの間の関連をさらに説明できる可能性があります。[255]

一酸化炭素の危険性

一酸化炭素（CO）は無色無臭のガスで、くすぶる火災のすぐ近くで最も高濃度になります。そのため、山火事の消防士の健康にとって深刻な脅威となります。煙に含まれるCOは肺に吸い込まれ、血流に吸収され、体の重要な臓器への酸素供給を低下させます。高濃度では、頭痛、脱力感、めまい、錯乱、吐き気、見当識障害、視覚障害、昏睡、さらには死に至ることもあります。山火事のような低濃度でも、心血管疾患のある人は胸痛や不整脈を経験する可能性があります。[235] 1990年から2006年までの山火事消防士の死亡者数と死因を追跡した最近の研究では、死亡者の21.9%が心臓発作によるものでした。[256]

山火事によるもう一つの重要な、そしてやや目立たない健康への影響は、精神疾患と障害です。様々な国で直接的または間接的に山火事の影響を受けた成人および子供は、山火事の経験に関連した様々な精神状態を示していることがわかりました。これらには、心的外傷後ストレス障害（PTSD）、うつ病、不安症、恐怖症が含まれます。[257] [258] [259] [ 260] [261]

疫学

米国西部では、過去数十年にわたって山火事の頻度と強度の両方が増加しています。これは、この地域の乾燥した気候と地球温暖化の影響によるものとされています。2004年から2009年にかけて、米国西部では推定4600万人が山火事の煙にさらされました。山火事の煙は空気中の粒子状物質のレベルを高める可能性があることを示す証拠があります。[240]

EPAは、国家大気環境基準を通じて大気中のPMの許容濃度を定義し、大気環境の監視を義務付けています。[262]これらの監視プログラムと人口密集地域付近での大規模な山火事の発生により、疫学的研究が行われ、山火事の煙による微小粒子状物質の増加と人体への健康影響との関連が実証されています

2002年6月にコロラド州で発生したヘイマン火災から排出されたPM煙の増加は、COPD患者の呼吸器症状の増加と関連していました。[263] 2003年の南カリフォルニアの山火事では、煙中のPMのピーク濃度に曝露された際に喘息症状による入院が増加したことが研究者によって示されています。[264]別の疫学研究では、山火事特有の粒子状物質濃度が2.5と高い煙波の日には、対応する非煙波の日と比較して、呼吸器関連の入院リスクが7.2%（95%信頼区間：0.25%、15%）増加することがわかりました [240]

子ども健康調査に参加した子どもたちは、眼や呼吸器の症状、薬の使用、医師の診察の増加も認められました。[265]火災発生時に妊娠していた母親は、曝露を受けなかった母親と比較して、平均出生体重がわずかに低い赤ちゃんを出産しました。これは、妊婦が山火事による悪影響を受けるリスクが高い可能性を示唆しています。[266]世界中で、毎年33万9000人が山火事の煙の影響で死亡していると推定されています。[267]

PM2.5の大きさに加えて、その化学組成も考慮する必要があります。先行研究では、山火事の煙由来のPM2.5 の化学組成は、固形燃料などの他の煙源と比較して、人間の健康への影響について異なる推定値をもたらす可能性があることが実証されています。[240]

ユカタン半島沖の堆積物

火災後のリスク

シドニー郊外の焦げた低木地帯（2019～2020年のオーストラリアの山火事）。

山火事の後も、危険は残ります。帰宅した住民は、火災で弱った木々が倒れる危険にさらされる可能性があります。また、人間やペットが灰穴に落ちて危害を受ける可能性もあります。気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、特に乾燥地域では、山火事が電力システムに重大な損害を与えると報告しています。[268]

有害廃棄物レベルの化学物質に汚染された飲料水は、深刻な問題となっています。特に、埋設水道システムの有害廃棄物規模の化学物質汚染は、2017年に米国で初めて発見され[269]、その後、ハワイ、コロラド、オレゴン州で山火事後にますます多く記録されています[270] 。 2021年、カナダ当局はブリティッシュコロンビア州での火災後の公衆安全調査アプローチを適応させ、このリスクをスクリーニングしましたが、2023年現在、発見されていません。もう1つの課題は、個人の飲料井戸や建物内の配管も化学的に汚染され、安全でなくなる可能性があることです[271] 。家庭は、この汚染された水に関連して、多岐にわたる重大な経済的および健康的影響を受けています[272] 。山火事の影響を受けた井戸[273]と建物の水道システムを検査および試験する方法に関するエビデンスに基づくガイダンスが、2020年に初めて開発されました[274]。例えば、カリフォルニア州パラダイスでは[275] 、 2018年のキャンプファイアにより1億5000万ドル以上の被害が発生しました。山火事による被害から市の飲料水システムを除染し、修復するにはほぼ1年かかりました。

この汚染源は、2018年にカリフォルニア州で発生したキャンプファイアの後、水道システム内の熱劣化したプラスチック、減圧された配管に流入する煙と蒸気、そして建物内の汚染された水が市の水道システムに吸い込まれたことが初めて提案されました。2020年には、プラスチック製の飲料水材料の熱劣化が潜在的な汚染源の1つであることが初めて示されました[276] 。 2023年には、水圧を失ったパイプに汚染物質が吸い込まれる可能性があるという2番目の理論が確認されました[277]

他の極端な気象が続くと、火災後のリスクが増大する可能性があります。例えば、山火事は土壌の降水吸収能力を低下させるため、大雨はより深刻な洪水や土砂崩れなどの被害を引き起こす可能性があります。[278] [279]

危険にさらされているグループ

消防士

消防士は、山火事の煙への曝露による急性および慢性の健康被害のリスクが最も高い。消防士が長期間の煙吸入によって罹患する最も一般的な健康障害には、心血管疾患や呼吸器疾患などがある。[280]例えば、山火事の消防士は酸素欠乏により低酸素症に陥る可能性がある。 [281]消防士は職務上、危険な化学物質に長時間、至近距離で曝露されることが多い。山火事の煙への曝露に関する事例研究によると、消防士はOSHA（労働安全衛生局）の許容曝露限界値（PEL）およびACGIHの閾値（TLV）を超えるレベルの一酸化炭素および呼吸器刺激物質に曝露されている。5～10%が過剰曝露されている。[282]

2001年から2012年の間に、山火事の消防士の間で200人以上の死亡事故が発生しました。熱や化学物質による危険に加えて、消防士は送電線による感電、機器による負傷、滑って転倒する、車両が横転する、熱中症、虫刺され、ストレス、横紋筋融解症などの危険にもさらされています。[283]都市部にまで及ぶ山火事は、金属、プラスチック、電子機器、塗料、その他の一般的な材料の燃焼から、さらに有毒な煙や発がん性粒子を発生させます。[284]

住民

2020年のカリフォルニア州の山火事の煙がサンフランシスコに降り注ぐ

山火事の周辺地域の住民は、低濃度の化学物質に曝露されますが、水や土壌汚染による間接的な曝露のリスクが高くなります。住民への曝露は、個人の感受性に大きく依存します。0～4歳の子供、65歳以上の高齢者、喫煙者、妊婦などの脆弱な人は、すでに身体系が弱っているため、たとえ低濃度の化学物質に曝露され、比較的短期間の曝露であっても、リスクが高まります。[285]また、将来の山火事のリスクもあり、リスクが低いと考える地域に移動する可能性もあります。[286]

山火事は、カナダ西部とアメリカ合衆国で多くの人々に影響を与えています。カリフォルニア州だけでも、35万人以上が「火災危険度が非常に高い地域」の町や都市に住んでいます。[287]

火災発生しやすい地域の建物居住者への直接的なリスクは、耐火性のある植生の選択、瓦礫の堆積を防ぎ防火帯を作るための造園の維持、難燃性屋根材の選択などの設計上の選択によって軽減できます。[288]暖かい時期の空気の質の悪さと暑さによる潜在的な複合的な問題は、建物の換気システムにおけるMERV 11以上の外気ろ過、機械冷却、必要に応じて追加の空気清浄と冷却を備えた避難所の設置によって対処できます。[289]

歴史

エルク・バス、モンタナ州の山火事を避けるヘラジカの受賞歴のある写真

山火事の最初の証拠は、南ウェールズとポーランドで発見された、木炭として保存された巨大菌類プロトタキシテスの化石で、シルル紀（約4億3000万年前）のものです。[290]くすぶる地表火災は、4億500万年前の前期デボン紀より前に発生し始めました。中期および後期デボン紀の大気中の酸素濃度の低下は、木炭の量の減少を伴いました。[291] [292]追加の木炭の証拠は、火災が石炭紀を通して続いたことを示唆しています。その後、大気中の酸素濃度が後期デボン紀の13%から後期ペルム紀までに30～31%に全体的に増加したことは、山火事の分布をより広範囲に広げました。[293]その後、後期ペルム紀から三畳紀にかけて山火事に関連する木炭堆積物の減少は、酸素レベルの低下によって説明されます。[294]

古生代および中生代の山火事は、現代に発生する火災と同様のパターンをたどりました。乾季によって引き起こされる表層火災[説明が必要]は、デボン紀および石炭紀の裸子植物林で顕著です。石炭紀の鱗状樹皮林には、樹冠火災の証拠となる炭化した山頂があります。ジュラ紀の裸子植物林では、高頻度で軽い表層火災が発生した証拠があります。[294]後期第三紀の火災活動の増加[295]は、 C4型のイネ科植物の増加によるものと考えられます。これらのイネ科植物がより湿潤な生息地に移行するにつれて、その高い可燃性により火災頻度が増加し、森林地帯よりも草原が発達しました[296]しかし、火災が発生しやすい生息地は、火災に耐え、火気を利用する厚い樹皮を持つユーカリ、マツ、セコイアなどの樹木の隆起に貢献した可能性があります。[297] [298]

人間の関与

タイ、クンタン山脈で計画的に行われる山火事の航空写真。これらの火は、特定のキノコの成長を促進するために毎年地元の農家によって点火されています

旧石器時代と中石器時代に人類が農業や狩猟のために火を使用したことで、既存の景観や火災レジームが変化した。森林は徐々に移動、狩猟、種子採取、植栽を容易にする小規模な植生に取って代わられた。[299]記録された人類の歴史では、聖書やホメロスなどの古典作家によって山火事への小さな言及がある。しかし、古代ヘブライ、ギリシャ、ローマの作家は火を認識していたものの、山火事が発生した未開の地にはあまり関心がなかった。[300] [301]山火事は人類の歴史を通じて、初期の熱兵器として戦闘で使用されてきた。中世からは、職業上の焼き討ちや、火の使用を規制する慣習や法律についての記述が書かれている。ドイツでは、1290年にオーデンヴァルトで、1344年にシュヴァルツヴァルトで定期的な焼き討ちが記録されている。[302] 14世紀のサルデーニャ島では、防火帯が山火事防止に使用されていました。1550年代のスペインでは、移動牧畜に使われる火の有害な影響を理由に、フェリペ2世によって一部の地域で羊の飼育が抑制されました。[300] [301] 17世紀には早くも、ネイティブアメリカンが耕作、合図、戦争など多くの目的で火を使用しているのが観察されていました。スコットランドの植物学者デイヴィッド・ダグラスは、先住民がタバコ栽培、狩猟目的で鹿を狭い地域に誘導するため、蜂蜜とバッタの採餌を改善するために火を使用していたことを記録しました。中央アメリカの太平洋沿岸沖の堆積物で発見された木炭は、スペインによるアメリカ大陸の植民地化の50年前の方が植民地化後よりも多くの火災が発生していたことを示唆しています。[303]第二次世界大戦後のバルト海地域では、社会経済の変化により、より厳しい大気質基準と火の使用禁止が施行され、伝統的な火焚き習慣は廃止されました。[302] 19世紀半ば、ビーグル号の 探検家たちは、オーストラリアの先住民が火を使って土地を開墾したり、狩猟をしたり、植物の栄養を再生したりしているのを観察しました。この方法は後に火棒農法と名付けられました。[304]このような慎重な火の使用は、カカドゥ国立公園で保護されている地域で、生物多様性を促進するために何世紀にもわたって行われてきました。[305]

山火事は典型的には気温上昇と干ばつの時期に発生する。イエローストーン国立公園北東部の扇状地における火災関連の土石流の増加は西暦1050年から1200年までの期間と関連付けられており、これは中世温暖期と一致する。[306]しかし、人為的影響が火災頻度の増加を引き起こした。フィンランドの年輪年代学的火災跡データと木炭層データによると、多くの火災は深刻な干ばつ時に発生したが、紀元前850年と西暦1660年の火災件数の増加は人為的影響によるものであることが示唆されている。[307]アメリカ大陸の木炭の証拠によると、西暦1年から1750年の間にはそれ以前の年に比べて山火事が全体的に減少した。しかし、北米とアジアの木炭データによって、1750年から1870年の間に火災頻度が増加した期間があったことが示唆されており、これは人口増加や土地開墾の慣行などの影響によるものと考えられる。この時期の後、20世紀には農業の拡大、家畜の放牧の増加、そして火災予防の取り組みに関連して、火災は全体的に減少しました。[308]メタ分析によると、1800年以前のカリフォルニアでは、近年と比較して年間17倍の土地が焼失していました（年間180万ヘクタール対年間10万2000ヘクタール）。[309]

サイエンス誌に掲載された論文によると、1998年から2015年の間に自然火災と人為的火災の件数は24.3%減少しました。研究者たちは、これを遊牧生活から定住生活への移行と農業の強化が、土地開墾のための火の使用の減少につながったと説明しています。[310] [311]

特定の樹種（針葉樹など）が他の樹種（落葉樹など）よりも増加すると、特にこれらの樹木が単一栽培されている場合、山火事のリスクが高まる可能性があります。[312] [313]人間によって持ち込まれた外来種（パルプ・製紙産業など） も、場合によっては山火事の強度を高めています。例としては、カリフォルニアのユーカリ[314] [315]やオーストラリアのガンバグラスなどが挙げられます。

社会と文化

山火事は多くの文化に根付いています。「To spread like wildfire（山火事のように広がる）」は英語でよく使われる慣用句で、「急速に多くの人々に影響を与えたり、知られるようになる」という意味です。[316]

山火事は古代ギリシャの発展における主要な要因とされてきました。現代ギリシャでは、他の多くの地域と同様に、自然災害によって引き起こされる最も一般的な災害であり、人々の社会経済生活において重要な役割を果たしています。[317]

1937年、フランクリン・D・ルーズベルト大統領は、森林火災における人間の不注意の役割を強調した全国的な火災予防キャンペーンを開始しました。その後のプログラムのポスターには、アンクル・サム、ディズニー映画『バンビ』のキャラクター、そして米国森林局の公式マスコットであるスモーキーベアが登場しました。[318]スモーキーベア火災予防キャンペーンは、米国で最も人気のあるキャラクターの1つを生み出しました。長年にわたり、生きたスモーキーベアのマスコットが存在し、切手にも記念されています。[319]

山火事による間接的または二次的な社会的影響も大きく、例えば、送電設備が発火源となるのを防ぐよう電力会社に要求することや、山火事が発生しやすい地域に住む住民の住宅所有者保険の解約または更新拒否などです。[320]

参照

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出典

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