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宁德为了应对亚马孙森林火灾,中国建筑师曾为之设计过专门的消防设备

author:法特消防网

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time:2019-12-20 08:11:04

为了应对在亚马孙雨林肆虐的火灾,中国建筑师为空中消防战士——无人消防机设计了巨大的高塔作为它们的消防站。

一只犰狳从树后蹿出,在一堆树叶中搜寻食物。突然响起一阵噼里啪啦的异响,这只穿山甲般的小兽立马将爪子搭在脖子上,蜷缩成一团。烟雾在不远处袅袅升起……很快就腾起了火焰,并蔓延开来,但消防员恐无从着陆:这一幕发生在亚马孙雨林深处。然而,透过树梢可以看到远处高塔上似乎有一队不明飞行物起飞并迅速靠近。

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这些是装备消防水枪的无人机。50余架无人机在树枝间穿梭,在起火点上空停稳并向下喷水,至水耗尽就返回高塔补充。在这样的“滂沱大雨”下,原本肆意横行的火苗很快缴械投降。无人机圆满完成任务,凯旋而归……

醒醒,别做梦了。在亚马孙雨林深处的火灾确实存在,但高塔和空中消防战士暂时还只是五位中国建筑师天马行空的想象:这批名为“雨林守护者(Rainforest Guardians Skyscraper)”的概念建筑是他们参加2014年度业内前卫杂志eVolo摩天大楼设计竞赛的作品。

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该设计并未获得一等奖,但由于它针对森林火灾这一自然灾害的独特设计而获得鼓励奖。最近这二十几年,火灾光顾亚马孙盆地的频次翻了一番。1998年,一场特大森林火灾蹂躏了巴西北部罗赖马州12000平方千米的植被。大火持续了4个月,罗赖马州7%的森林面积就此消失。

祸不单行,即便火灾停止了,森林仍无法归于平静。“高大的热带雨林在火灾肆虐后重振生机的本领并不比它们抵御火灾的能力强多少,热带雨林被焚毁而腾出的空间很快被火灾后迅速生长的热带稀树草原占据,而其生物多样性远不及热带雨林。”美国伍兹霍尔研究中心(Woods Hole Research Center)研究员迈克尔·科(Michael T. Coe)解释道。热带稀树草原的高草和灌木仅需2至3年即可长成,然而热带雨林需要长达数个世纪才能恢复至原先的状态。

总之,火灾在令森林消失的同时使稀树草原得到迅速扩张……而麻烦在于,稀树草原相比热带雨林更为干燥且极易引燃。一旦起火,火势在稀树草原中将以惊人的100米/分钟的速度蔓延,而在热带雨林中不过0.5米/分钟。

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亚马孙盆地由此陷入了恶性循环:10年间,2.8%的森林被火舌吞噬,一些科学家预测总计会有600万平方千米的热带雨林可能在接下来的50年内让位于稀树草原!为了避免这灾难般的景象,研究人员试图弄清起火的原因及火灾蔓延的方式。

在亚马孙盆地,一年可分为两季:雨季和旱季。“通过重建亚马孙河1903年以来的流量模型,我们证实直到20世纪70年代亚马孙盆地的季节变化都十分规律。但此后,极端气候,即大旱或大涝的出现周期逐渐缩短。”法国发展研究院(IRD)的亚马孙盆地专家让-米歇尔·马丁内斯(Jean-Michel Martinez)解释道。

2005年,亚马孙盆地超过200万平方千米的热带雨林遭遇百年一遇的大旱。而5年后,2010年,一场破纪录的严重干旱再次袭击了300万平方千米的热带雨林——占亚马孙盆地一半的面积!

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“这些极端大旱的原因暂时还不为人知,可能与全球气候变暖有关,但尚未得到证实。”让-米歇尔·马丁内斯补充道。但无论如何,大旱与火灾的关联性毋庸置疑:当森林较潮湿时,树木不易起火,偶有火舌燃起也很快就会自动熄灭;而大旱时天干物燥,一有火情便延烧不止,蔓延极快且持续时间更长。


火上浇油的人类活动

人类活动直接导致了火灾数量的迅速增长。首先是森林采伐,巴西最大的州之一马托格罗索州位居榜首:2008年,巴西林木开采量的30%来自这一地区。然而,森林面积的衰减在当地造成深远影响。“我们观察到开伐区地表的植被比其他区域更干燥,因此更有利于火势蔓延。”加利福尼亚大学地球科学系研究员杨晨(Yang Chen)解释道。更令人吃惊的是,砍伐森林甚至会改变整个亚马孙盆地的气候。

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事实上,雨云通过森林上方的路线总是相同的:自东向西,从大西洋移动至安第斯山脉。而在这漫长的旅途中,每滴雨水平均落入森林3次。是什么造就了雨水的循环?是植物。雨水滴落后被植物根系吸收,随后被送至植物的叶片并在那蒸发(所谓的“蒸散作用”)。雨水以蒸汽的形式继续其向西的旅程直到形成新的雨云并再度落入森林。该过程不断循环直至雨水到达亚马孙盆地的最西边。


日益稀少的降雨

由于树木被砍,沿着植物“蒸散”的水量随之减少,原本应参与接力浇灌西部森林的雨水有很大一部分最终半途“失联”。“如今降雨始终在东部,靠近大西洋,而最西部的森林降雨量日益稀少。”让-米歇尔·马丁内斯强调道。更少的降雨意味着更多的干旱,因而更易发生火灾……

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尤其在人类亲手点燃火种时!马托格罗索州大量的农业生产者仍遵循刀耕火种的生产方式:即先砍伐森林的一角,待地表干燥后点火燃烧。大火可以清理农田,将杂草或害虫除去,产生的草木灰随后可被用作肥料,为作物提供养分。

农民在这块农田上持续耕作3至4年,直至肥力枯竭……而后,在远处重新开垦农田。这种除草和增加土壤肥力的技术有极大的风险,因为燃起的大火扩散至既定区域外的事故并不罕见:火势会就此向森林深处蔓延……


用于汲取水分的“气根”

怎么办?要对抗全球变暖十分困难,但在局部地区对抗干旱和火灾还是可行的。这便是几位中国建筑师设计“雨林守护者”的原点。这些高塔的主要任务是灌溉周围的森林,就如同对待耕地一样,以缓解干旱,减少火灾隐患。

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灌溉分两个阶段。雨季时,高塔通过类似于植物气根的构造收集水分。这些“气根”皆是从地底直达塔顶的粗管,每一根本身又由许多极细的小管组成。土壤中的水会因毛细现象而经由这些细管重回高处。“雨林守护者”的设计师意图利用这种极为常见的物理现象填满遍布“气根”的微型蓄水池。

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唯一的问题是:越是增加爬升高度,对应的细管管径就必须越小。若想让水上升7厘米,理论上细管直径必须控制在0.2毫米……如此,要使水沿着长达100米的“气根”上升至塔顶简直是不可能完成的任务!

因此不得不考虑安装效率更高但能耗也更高的水泵。若蓄水池太满,则可直接将贮存的水通过内部管道重新注入土壤。这比收集水分简单得多:重力就足以使液体落回地面。在严重大旱时,高塔甚至可以利用塔顶水库内积蓄的雨水。但正常情况下,这个巨大水库将被用于至关重要的用途:灭火。

为了应对亚马孙森林火灾,中国建筑师曾为之设计过专门的消防设备

在“雨林守护者”的塔顶隐藏着一个真正的消防站,或者更准确点说,无人消防机库。事实上,普通的消防队员根本无法在亚马孙流域与森林大火搏斗。因为即使确定了起火位置,如何在缺少道路的情况下抵达现场?

如果仅仅是缺少地面部队,加拿大庞巴迪宇航公司(原Canadair)配备巨大水箱的救火飞机,或许可以如同在温带森林时一般,有效灭火。然而在亚马孙流域,起火点隐藏在高约50米的茂密树冠下,自空中倾倒的6000升水中若有几滴能命中目标便属侥幸……


全地形飞行小队

而动用无人机就不会有这样的烦恼。一接到警报,它们加满水箱就能起飞赶往起火处。与庞大的庞巴迪救火飞机不同,无人机能在树冠下穿梭,从而可以在起火点附近实行精准喷射。设计师描绘的画面十分诱人,但存在许多不确定因素。

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由小型太阳能板提供能源的无人机续航能力有限,因此要想其服务范围覆盖马托格罗索州,可能需要数十座高塔。但是没有公路,建造高塔所需的成吨的必要物资又如何运抵工地呢?如果说“雨林守护者”为亚马孙流域的保护工作指出一条全新的道路,那么目前离具体实现还有很长的一段路要走。

或许可以先在更易进入的区域建造少量高塔,例如充满火灾隐患的农业生产者聚集的森林边缘。或者设计一种服务范围更大的无人机,由此减少高塔的数量。总之,拯救亚马孙雨林,值得人们绞尽脑汁……


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