【科技．未来】全球山火烧不尽 如何靠科技扑灭？
近年每逢踏入秋冬干旱季节，美国加州经常会“野火燎原”，去年底因电缆短路而引发的“营溪大火”（Camp Fire）更造成严重伤亡，令当地居民犹有余悸。为防止惨剧重演，两周前加州最大公用事业公司太平洋煤电（PG&E）大规模断电。这当然不是可持续的应对措施，一些科学家正研究以工程、数据、人工智能（AI）等各种技术预防山火。然而，这些新方法是否能真正应付诸如加州山火，乃至仍未熄灭的亚马逊森林大火呢？它们又如何有助了解全球各地愈来愈多的山火背后的真正成因？
美国加州两周前预料有强风吹袭，为免干木因强风与供电设施接触而酿成山火，PG&E决定大规模断电，区域横跨加州中部和北部，逾半郡县、多达近74万户，至少200万人受影响，当中包括数以百计的医院。
断电的决定其实与去年的“营溪大火”有关，该场大火正是因为PG&E的电缆被强风吹倒导致短路走火所致。PG&E在事件中责无旁贷，官司缠身的它更于今年1月申请破产。美国史丹福大学自然资源法教授Barton Thompson解释：“所有这些因素结合，意味着PG&E现在极之小心，尝试采取预防行动。”
虽然PG&E已把大部份新电缆设于地底，但这种做法成本昂贵，据当地电台KQED报道，现时仍有81,000英里电缆架空，难怪Thompson说加州居民可以预期未来会面临更多大型断电的情况。消防员安全、伦理及生态联盟（FUSEE）联合创办人和行政总监Timothy Ingalsbee认为，断电不应该成为新常态：“这真的不是一个可行、可持续的预防供电缆山火的方法。山火每年都发生，他们会不会年年都断电？”
不分季节全年都有
事实上，加州山火连年，而且愈趋频繁及严重。当地史上十大最严重的山火，有一半都在过去十年内发生。加州每年受山火影响的范围，在1972至2018年间翻了五倍。山火季节也延长了两个月，去年更损伤惨重，波及范围逾170万英亩，其中更发生了该州史上破坏力最强的山火—营溪大火。该场大火造成86人死亡，烧毁了19,000栋建筑物；天堂县（Paradise）在大火中更付之一炬，超过90%家园遭摧毁，居民由火灾前26,000人减至现时只有约3,000人。
除加州外，全球各地的山火亦愈趋严重。巴西在今年首八个月已发生了近94,000宗火灾，是2010年以来最多。其中超过一半都在亚马逊森林发生，8月最严峻之时火头更有上千处，引起全球关注，火灾至今虽有所缓和，但仍未熄灭。
在欧洲，2月份已出现高温，加上复活节热浪，令英国今年以来发生了96宗范围达25公顷以上的山火，比去年总数的79宗为多。英国全国消防局长议会（NFCC）山火行动主管Paul Hedley更观察到一大转变，就是山火不再只发生于传统的3月至9月：“去年和今年的情形是，我们已无法说有山火季节，因为几乎全年都有大型山火。”西班牙也在6月爆发了二十年来最严重的山火。
此外，一些一直以来很少发生山火的地区，亦开始出现山火。自7月起，山火已烧掉西伯利亚地区600万英亩的森林；阿拉斯加也有共250万英亩的冻原和雪林发生火灾。这些地方的森林与被称为“地球之肺”的亚马逊森林同样重要，而这些北极地区的山火尤其令科学家担忧，因为烧着的不只是树林和草原，还有泥炭（peat），它们燃烧时会比同单位范围的树木释放更多二氧化碳，其产生的烟灰一旦散落到周遭冰川，会令它们吸收更多阳光并减少反射，加快冰川融化的速度。
在一些高危地区，山火更成为了生态特色和气候常态。例如美国加州现时几乎每年固定有山火，原因之一是该州西部及东南部已逐渐变成了科学家所谓的“山火适应生态系统”。换言之，一些自然地景逐渐演化成不只容易发生山火，还需要有山火。像美国西部一种小干松树（lodgepole pines），就需要山火的热力来释放种子；在撒哈拉以南的非洲也可看到类似规律。美国爱达荷大学（University of Idaho）地理系助理教授John Abatzoglou指，非洲南北热带雨林的疏林（savanna，即稀树草原）生态系统，几乎都按预测每两至三年发生一次大火。
预防山火各施各法
科学界正积极研发各种预防或控制手段，希望让山火或停电不会成为新常态。上月底刊于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的一篇论文中，美国史丹福大学材料科学教授Eric Appel的团队就发表了一种可喷洒于森林和植被的抗火凝胶，能有助预防山火扩散。
现时用于扑救山火的阻燃剂，例如聚磷酸铵（APP），一般在飞机投下后会依附到植被表面与炭结合，继而产生一种抗火焦物。APP燃烧时会产生水，可助灭火。但是，APP只能附在植被很短时间，所以只能用来灭火，无法用于预防， Appel团队研发的凝胶正好解决了这方面的问题。论文第一作者、史丹福大学材料科学博士生Anthony Yu如此比较：“你可以选择用两万加仑凝胶在一个区域来预防，又或在火灾发生后使用100万加仑传统配方来灭火。”
凝胶的主要成分是从植物材料而来的纤维素聚合物及二氧化矽胶体粒子，化学成分与沙相同，研究员指其无毒，而且可生物分解。“真正作用在于聚合物和粒子之间的交叉连结，我通常称之为类似‘分子魔术贴’。” Appel解释，聚合物像在粒子之间建立桥梁，形成胶状结构。研究人员声称，把APP与新研发的凝胶混和，可令其依附力增加50%。
在加州林业和消防部（CAL FIRE）监督下，研究团队先后在实验室及加州公路旁的草地测试凝胶，发现喷洒了凝胶的草地难以燃点，而且凝胶不但可抗风，还可抵抗最多半吋深的雨量，因此每个山火季节只需要喷洒一次。“他们制造了一种不会烧着的燃料床。这种制造不可燃烧区域的方法明显能应用于民居或路旁等地方。” CAL FIRE圣路易斯－奥比斯保市分部主管Alan Peters说。
很多山火都在同类的区域发生，例如公路旁、营地、偏远电缆周遭等，意味着地方政府可针对性地在这些高危地区喷洒凝胶。CAL FIRE预期尤其可用到拖车或重型汽车难以行驶的斜坡上，因为这些车辆驶过时，过热的车盘往往令擦过的植物着火，引起山火。此外，凝胶设计成可用一般设备喷洒，例如喷农药和种子的喷播机之类。“这有潜力令扑灭山火从被动变成主动。现时，我们能做的只有监察高危区域，屏息以待山火爆发，然后赶去救熄。”Apple说。
一些科技公司采取更宏观的预防手法。微软（Microsoft）在2017年开展了“AI for Earth”计划，不但把人工智能工具开放予公众使用，以配合云端服务分析各种数据，还资助一些处理环境议题的组织，包括预防山火。初创公司SilviaTerra是其中一间获资助的公司，该公司约在一年前开始，以来自美国地质调查局（USGS）、美国太空总署（NASA）等的卫星数据建立大型森林地图。SilviaTerra希望借着地图向美国国家森林局（USFS）、保育团体、木材公司或私人地主，提供有助进行森林疏伐（即适度采伐树木，可阻山火扩散）工作的资讯，例如适合的树木种类、大小和地点。SilviaTerra创办人Zack Parisa指：“一个人每日或许只可以测量20英亩，有了AI就可以测量整个森林。”
另一初创公司Salo Sciences正开发一款人工智能软件产品—分析树木枯萎地点并制成地图，以指出山火最高危的地方。加州估计有约1.5亿棵树在2012年起的持续五年干旱中枯死，Salo Sciences创办人及行政总裁Dave Marvin透露，公司的软件正从加州开始着手制作地图，将逐步扩大至美国西部其他地区：“现有的加州山火风险地图有些数据是十五年前的，我们需要一个新的框架来整合卫星图像和数据，并更密切地配合保育工作。”软件亦会考虑森林树木的高度和密度，以助判断山火风险：“若是矮而密的森林，就有较高的火灾风险。高矮树木混合的森林比较健康。”
美国国防部亦看重人工智能在预防山火方面的潜力，他们在今年2月宣布会推出火灾监控计划。中将John “Jack” Shanahan指，将会以美国国民卫队无人机收集的山火图像和影片训练演算法，以助预测山火路径及提升扑灭效率。
加州大学圣迭戈分校（UCSD）的学者则利用它们的超级电脑中心（SDSC）展开名为WIFIRE的计划。他们在加州山岭各处监测站设置了高清镜头、风力和湿度监测器等，一旦发现火灾，就会把大气数据输送到超级电脑，为消防实时推测火势未来动向。“它们可以知道火向哪里烧、短期和长期的火势发展，并持续更新。”有份参与计划的电讯公司GeoLinks创办人Skyler Ditchfield说。
SDSC电脑科学总监Ilkay Altintas举例指，火势会随风扩大蔓延，并带来更多数据：“运算的复杂性视乎火势有多大、地形有多复杂、天气如何等。人类或许可以做到任何电脑做到的事，但不够它快……可以用的数据愈多，救到的生命和财产也愈多。”同样研发以人工智能预测山火的加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）再生资源教授Mike Flannigan更认为：“这些机器学习方法，在看出规律上甚至比人类更好。”
洛杉矶消防处处长Ralph Terrazas透露，已把WIFIRE纳入该处的决策工具之一，“它不是唯一的救火方法，但可让我们有更快更好的决策。”现时，加州文图拉郡和橙郡消防局也采用了WIFIRE，另有约120个加州组织正在试验。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）亦正使用超级电脑建立一个名为FIRETEC的模拟系统。负责计划的大气科学家Alexandra Jonko预期，这些火灾动态数据可让管理者更了解如何执行“策略烧除”（prescribed burn，一种有计划的人为小型受控山火，借由烧毁一定数量的植被，防止一发不可收拾的山火浩劫）。研究员正试验以光学雷达（LIDAR）找出应该在哪里进行“策略烧除”，例如空中的光学雷达负责产生树的立体图像，地上的就仔细描绘树下的植被。
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上文节录自第185期《香港01》周报（2019年10月21日）《山火烧不尽 靠大数据扑灭？》。
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