Cultuur

Interview

Interview

Hoe meer bosbrandjes je blust, hoe gevaarlijker het wordt

Vuuronderzoeker

Wetenschappers proberen met proeven de onvoorspelbaarheid van bosbranden te doorgronden.

Hoe goed klinkt dit: je mag heel veel branden stichten, en je krijgt er nog voor betaald ook. „Best goed toch”, zegt onderzoeker Mark Finney. Maar het is dan ook voor een goed doel.

Finney probeert het wezen van natuurbranden te doorgronden. Om ze beter te kunnen bestrijden. Hij werkt op het Fire Sciences Laboratory in het Amerikaanse Missoula (Montana). Met zijn groep bestudeert hij hoe branden zich verspreiden. Hoe vlammen zich gedragen. En welke processen daaraan ten grondslag liggen.

Ze hebben net een heel nieuw mechanisme blootgelegd van een zich verspreidende brand. Bij het ontbranden van bladeren, takjes, struiken, speelt stralingswarmte slechts een beperkte rol. „Terwijl daar de aandacht tot nog toe meestal naar uit ging”, zegt Finney aan de telefoon. Uit zijn onderzoek blijkt dat juist convectie van warme lucht cruciaal is. Finney: „Dat is natuurkundig een compleet ander proces.” Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift PNAS (16 juli, online).

Het is broodnodige kennis, zegt hij. Want natuurbranden komen er steeds meer. Ook bij hem in de buurt – Missoula ligt ingeklemd tussen drie uitgestrekte nationale bossen. Een collega van hem, Matt Jolly („hij zit in een kamer dertig meter verderop”), heeft net een onderzoek gepubliceerd over het mondiaal toenemend aantal natuurbranden, als gevolg van klimaatopwarming (Nature Communications, 14 juli).

Maar klimaat is niet de enige oorzaak, zegt Finney. Juist het bestrijden van branden door de mens vergroot het risico erop. „Als je tien tot twintig kleine brandjes blust, blijft er veel potentiële brandstof op de bodem liggen voor een volgende, veel grotere brand.” Dat noemt Finney de fire paradox. „Hoe meer je het probeert te bestrijden, hoe erger het wordt.”

Maar uiteindelijk wil je toch tot een goede bestrijding komen?

„Het probleem is dat we de optimale bestrijdingsmethode nog niet kennen. In de herfst en de lente zetten we nu soms stukken land preventief in brand. Dat blijkt effectief, maar het kan nog veel beter. We weten bijvoorbeeld niet welke brandstoffen we in ieder geval moeten verwijderen. Takjes, bladeren, naalden?”

Draagt het nu gepubliceerde onderzoek daar wel aan bij?

„In ieder geval komen we dichter bij een algemene theorie van vlamverspreiding. Dat is opwindend. Vuur is vaak bekeken als een stabiel proces, maar het is alles behalve dat, zo laten we zien.”

Wat heeft u aangetoond?

„Aan de basis van een brandend vuur zie je een pulserend patroon van vlammen. Vlampakketjes noemen we die. Als een blaadje of een takje ontbrandt, en er een vlam ontstaat, dan warmt de lucht daar op. Die zet uit, stijgt op, en maakt plaats voor een nieuw vlampakketje. Vervolgens gaat de opstijgende hete lucht een interactie aan met de wind. Daardoor krijg je heel specifieke wervelingen. Het zijn paarsgewijze, tegen elkaar indraaiende vortexen, zogenaamde Taylor-Görtler vortexparen. Voor ons vuurmensen is dit nieuw, maar in de vloeistofdynamica zijn ze goed bekend. Die vortexen veroorzaken de typische vlamuitbraken. Je krijgt onregelmatige pieken en dalen in de vlammen. Dat is het dansen wat ons mensen denk ik zo fascineert in een vuur. De vortexen duwen de vlammen ook vooruit en naar beneden, tegen de zwaartekracht in. Zo komen ze in contact met nieuw, vers brandbaar materiaal. En ook de vlampakketjes op de bodem van een vuur duwen zich voorwaarts.”

Hoe heeft u dit kunnen vaststellen?

„We hebben een ondergrond gemaakt waarin we exact identieke stukjes karton kunnen klemmen. De brandstof is daardoor over de hele ondergrond uniform. We kunnen ook de afstand tussen de stukjes karton controleren, net als de wind die we erover heen laten waaien. Dit niveau van controle is nieuw. Vroeger gebruikten we bijvoorbeeld variabele brandstof, blaadjes van verschillende grootte, gemalen stukjes hout. Je wist eigenlijk nooit helemaal zeker wat de oorzaak was van de vlamstructuur die je waarnam. We gebruiken onder andere hogesnelheidscamera’s om de dynamiek van vlammen te bestuderen.”

U heeft ook proeven in het veld gedaan?

„Ja, in Texas. We hebben daar stukken graslandschap van elk 5 hectare groot in brand gezet.”

Waarom zo ver van uw lab vandaan?

„Plekken om een brand te maken zijn niet zo moeilijk te vinden. Het is lastiger om een goeie plek te vinden waar je in korte tijd mensen en apparatuur naartoe gestuurd krijgt. Die organisatie is lastiger dan het vuur.”

Verbetert de brandbestrijding door dit onderzoek?

„Het zal in ieder geval de training van brandweermannen verbeteren. Als je een vuur beter begrijpt, wordt het veiliger.

„We moeten nu uitzoeken hoe algemeen het fenomeen is dat we hebben ontdekt. Geldt het voor grasbranden, heidebranden, kroonbranden? We weten al dat één ding hetzelfde blijft: de vlamtemperatuur is steeds 1.000 graden Celsius. De dichtheid van de gassen is identiek, dus ook de opwaartse kracht.

„Die temperatuur is trouwens de reden dat je de vlammen oranje ziet. De verbranding is inefficiënt. Bij die temperatuur gloeien roetdeeltjes oranjerood.”

U heeft ook onderzoek gedaan aan het gebruik van vuurwapens als oorzaak van natuurbranden.

„We hebben een probleem dat misschien typisch Amerikaans is. Veel mensen hebben een vuurwapen, en ze houden ervan in de natuur te schieten. Het was al vaker genoemd als mogelijke oorzaak van branden. Wij hebben dat uitgezocht in ons lab.

„Nou moet je weten dat vuurwapens in overheidsgebouwen eigenlijk verboden zijn. We hebben een tijdelijke ontheffing gekregen. We hebben vervolgens een schietbaan gemaakt. Met verschillende soorten kogels schoten we op droge stukken mos en veen. De stalen en koperen kogels bleken het ergst. De warmte die bij de impact vrijkwam deed het veen smeulen. De kogelfragmenten werden wel 800 graden Celsius heet. Smeulen klinkt misschien niet zo erg, maar het is ook een vorm van ontbranding. Na een tijdje groeit het uit tot een vlam.”