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Lecture 9

Lecture 9 Wildfires

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Department
Geography
Course Code
Geography 2152F/G
Professor
Mark Moscicki

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Description
Lecture 9: Wildfires • Wildfire dates to the time when trees first evolved 350 million years ago. • Many fires start naturally as a result of lightning or volcanic eruptions  • After a fire, vegetation completes a cycle from early colonizing plants to mature ecosystem. • The ecosystem that evolves adapts to the climate at that particular location and particular time  Adaptation to Wildfires • Many species have evolved to withstand fire or promote the life of the species after a fire event. • Examples: o ­oak and redwood trees have bark that resists fire damage o ­some pine trees have seeds that only open after a fire  Wildfires Through History • The geologic record shows an increase in the amount of charcoal in sediment beginning  approximately 10,000 years ago. • This suggests high amounts of wildfire activity at the time.  Why might there be more fire activity? ­ A warmer and or/ drier climate  ­ increased use of fire by humans for clearing land and for heat, cooking, etc.  Elements of Wildfires • Wildfire requires three elements: fuel, oxygen, and heat. If any of these are lost, the fire will dissipate  • Plants accumulate carbon dioxide and store carbon in their tissues. • During a wildfire, this carbon dioxide is released back into the atmosphere  • There are 3 phases to a wildfire:  pre­ignition, combustion, and extinction.    Pre­Ignition Phase •  Pre­heatin  o During this phase, vegetation reaches a temperature at which it can ignite. o As vegetation is heated, it often loses water  •  Pyrolysis  o This is a chemical process describing the degradation of large hydrocarbon molecules into  smaller ones.   o The process occurs in the presence of heat (i.e. from heat radiating off of nearby flames)  Combustion Phase • The two processes of pre­heating and pyrolysis produce the first fuel gases that ignite. • The combustion phase begins with ignition  • Ignition is not a single process, but occurs repeatedly as the fire moves. • Not all ignitions will result in a wildfire (the vegetation must be dry)  Types of Combustion • Flaming combustion is the rapid, high temperature conversion of  fuel into  heat. • It is characterized by flames and large amounts of unburned  material. • Smouldering combustion occurs in areas with burned material  and ash  that covers new fuel  Transfers of Heat • As a wildfire moves across the land,  • three processes control the transfer of heat: • Conduction: transfer of heat by molecule to molecule  contact  • Radiation: transfer of heat in the form of invisible waves  • Convection: transfer of heat by mvmt of a liquid or a gas Transfers of Heat by Wildfires • In wildfires, heat transfer is mainly by radiation and  convection. • Heat from radiation increases the surface temperature of the  fuel. • As air is heated, it becomes less dense and rises  • The rising air removes heat from the zone of flaming and is replaced by fresh air. • The fresh air (oxygen) sustains the combustion Extinction Phase • This is the point at which combustion ceases. • There is no longer sufficient heat or fuel to sustain a fire.  Fuel • Types of fuel include leaves, woody debris, decaying organic material, grasses, shrubs, etc.  • If diseases or storms down large number of trees, the decaying material dries and burns easily. • The density of the forest plays a role:   • In western North America, dense boreal forests contain abundant fuel supply  Topography • The fuel content can vary by slope orientation. • In the Northern Hemisphere, south­facing slopes are relatively warm and dry.  • Slopes exposed to prevailing winds are often drier  • Wildfires burning on steep slopes preheat fuel upslope from the flames. Weather • Large wildfires are common following droughts. • ‘Dry thunderstorms’ with lightning can produce wildfires but the rain evaporates before reaching the  ground.  • Wind can help preheat unburned materials • Wind carries embers that can ignite spot fires ahead of the front   Types of Fires • Wildfires are classified according to the layer of fuel that is allowing the fire to spread: surface or  crown. • Surface fires travel close to the ground and burn shrubs, leaves, twigs, grass  • They vary in intensity but most move relatively slowly.   • Crown fires move rapidly through the forest canopy by flaming combustion. • They can be fed by surface fires that move up limbs on tree trunks, or they may spread independently  of surface fires  • They are driven by strong winds and are common in boreal forests.   Crown Fires • Intermittent crown fires consume the tops of some trees in an area.  • Continuous crown fires consume the tops of all trees  Regions at Risk • In Canada, the hazard is greatest in British Columbia and in the boreal forests of the Canadian Shield 
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