Gặp những nhà khoa học nghiên cứu những vụ cháy kinh khủng nhất thế giới (Phần 2)

Một đám cháy có rất nhiều các quy trình quy mô nhỏ như các xoáy không khí lạnh được nghiên cứu bằng Big Sandy. Mỗi nghiên cứu mà Phòng thí nghiệm khoa học lửa Missoula thực hiện là một nỗ lực để hiểu một phần nhỏ của bức tranh tổng thể. Mô hình Rothermel, Finney lập luận, còn chưa đến gần với việc tính toán các vòng phản hồi và ngưỡng hành vi lạ trong một hệ thống phức tạp như thế.

Đó là lý do tại sao Forthofer và Finney theo đuổi một cái gì đó hoàn toàn mới: một lý thuyết hoàn chỉnh có thể giải thích hành vi cháy, chứ không chỉ dự đoán nó.

Việc theo đuổi một lý thuyết lửa hoàn chỉnh thúc đẩy Phòng thí nghiệm Lửa hoạt động trong một số lĩnh vực, từ động lực học chất lỏng và truyền nhiệt đối lưu đến thời gian cộng hưởng, thời gian một hạt nhiên liệu như kim thông sẽ tiếp tục giải phóng năng lượng sau khi nó đốt cháy. Bằng cách kết hợp tất cả các mô hình nhỏ hơn này, Forthofer và Finney hy vọng sẽ tạo ra một mô hình lớn hơn có thể giải thích những hiện tượng đó trong tự nhiên.

Finney so sánh nhiệm vụ của mình giống như thiết kế ngược lại một công thức từ một danh sách các thành phần. Ông và các đồng nghiệp đã lắp ráp các yếu tố cơ bản: bức xạ, đối lưu, nhiên liệu, nhiệt, oxy. Nhưng "chúng tôi không có số lượng chính xác của mỗi thành phần hoặc thứ tự sắp xếp chúng", ông nói.

Mặc dù công việc của Rothermel đã có tác động rất lớn, đây không phải là mô hình duy nhất trong ngành. Canada đã phát triển hệ thống của riêng mình, Prometheus, vào đầu những năm 2000. Các nhà khoa học ở Úc cũng sử dụng các chương trình máy tính của riêng họ phù hợp với những điều kỳ quặc của vụ cháy rừng Outback. Tuy nhiên, mô hình Rothermel vẫn là tiêu chuẩn. Alen Slijepcevic, Phó giám đốc Cơ quan Cứu hỏa Quốc gia ở bang Victoria của Úc, đã theo dõi nhiệm vụ của Phòng thí nghiệm Missoula: "Tất cả những công việc đó chắc chắn sẽ có một hàm ý toàn cầu."

Ở những nơi khác, một số tổ chức đã chuyển sang một cách tiếp cận khác, được gọi là động lực học chất lỏng tính toán (CFD), mô hình hóa cách thức chất lỏng và khí di chuyển. Kỹ thuật này chia một khu vực thành một lưới các đơn vị nhỏ và tính toán làm thế nào mỗi phần có thể tương tác với các phần khác. Các kết quả có thể bắt chước hành vi cháy thực sự chính xác hơn.

Vấn đề là công nghệ này đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn hơn nhiều so với một chương trình dựa trên hệ thống Rothermel. Chạy một mô hình CFD duy nhất có thể mất nhiều ngày: Dịch vụ thời tiết quốc gia phải sử dụng siêu máy tính để chạy các mô hình CFD mới có thể dự đoán thời tiết nhanh hơn tình hình thời tiết xảy ra trong... thời gian thực. Điều này khiến cho công nghệ CFD không được sử dụng để dự đoán hành vi của các vụ cháy rừng, khi một ngọn lửa bùng lên, các nhà phân tích tuyến đầu thường phải chạy hàng trăm mô phỏng trong khi làm việc ở các địa điểm hẻo lánh, nơi cơ sở hạ tầng và kết nối internet kém. Họ cần các chương trình có thể chạy trên máy tính xách tay tiêu chuẩn. Rốt cuộc, như nhà toán học của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Kevin McGrattan giải thích: "Thật vô ích nếu chúng ta dự đoán rằng cơn bão sẽ tấn công New Orleans vào tuần trước."

Forthofer, Finney và các đồng nghiệp của họ hy vọng mô hình mà họ xây dựng sẽ nằm ở giữa: đủ thông minh để đưa ra dự đoán tốt hơn, với các yếu tố giống CFD có thể giải thích cho các yếu tố như nhiễu gió, nhưng đủ đơn giản để chạy trên thực địa với cơ sở tính toán hạn chế.

McGrattan nhận thấy tiềm năng của một mô hình lai, mặc dù anh ta vẫn đưa ra một lời cảnh báo quan trọng rằng bước đầu tiên phải là đào tạo nhiều người hơn để sử dụng các chương trình hiện có. Trong một cuộc họp gần đây, đại diện của Sở Lâm nghiệp Mỹ nói với McGrattanrằng các mô hình dựa trên Rothermel được sử dụng chủ yếu cho các vụ cháy được lên kế hoạch trước, có kiểm soát. "Nhưng khi tất cả hoảng loạn trong vụ cháy ở Somewhere, California, không đủ thời gian để tìm được một người có chuyên môn ở thực địa để vận hành mô hình," anh nói.

Nhu cầu với các mô hình cháy rừng cập nhật hơn dường như đang trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Những đám cháy lớn và dữ dội đã hoành hành thường xuyên hơn ở các vùng của miền Tây nước Mỹ trong những năm gần đây, cũng như trên toàn thế giới.

Tại Mỹ, số mẫu đất bị đốt cháy hàng năm do cháy rừng đã tăng 500% kể từ những năm 1970. Hàng trăm người đã chết và hàng ngàn ngôi nhà đã bị phá hủy trong thập kỷ này chỉ trong các vụ cháy ở California. Năm 2018, mùa cháy rừng tồi tệ nhất được ghi nhận đã chứng kiến những vụ cháy lớn như Carr và Lửa phức hợp Mendocino phá hủy hàng triệu mẫu đất vào tháng 8. Vài tháng sau đó, vụ cháy Camp Fire tiếp tục giết chết ít nhất 86 người và xóa sổ toàn bộ thị trấn Paradise.

Nhưng thu hẹp khoảng cách giữa mô hình và thực tế chỉ là bước đầu tiên để giải quyết những thảm họa này.

Lính cứu hỏa có xu hướng ít tin tưởng vào công nghệ so với những gì họ đã quan sát hoặc trải nghiệm, đặc biệt là khi sự sống còn của họ bị đe dọa. Họ học cách dựa vào trực giác của mình, giống như Forthofer, một lính cứu hỏa và là một nhà nghiên cứu, đã làm khi anh gạt đi những cảnh báo giông bão ở vụ Sunrise. "Bạn có thể buộc phải đưa ra quyết định trong những tình huống mà bạn có kiến thức không đầy đủ," anh nói. "Và bạn không hoàn toàn chắc chắn về độ tin cậy của những điều bạn biết."

Và như đồng nghiệp của anh ở Phòng thí nghiệm Lửa, Matt Jolly, chỉ ra: điều này có thể gây ra hậu quả khủng khiếp khi điều kiện trở nên khắc nghiệt đến mức không ai từng thấy chúng trước đây. Khi kinh nghiệm thất bại, các công cụ ngày càng trở nên có giá trị và khi khí hậu thay đổi, kinh nghiệm sẽ tiếp tục thất bại ngày càng thường xuyên hơn.

Trong ngành chữa cháy, một sự cố năm 2013 xảy ra ở Yarnell Hill, Arizona, được coi là ví dụ tồi tệ nhất. Tháng 6 năm đó, 19 lính cứu hỏa đã thiệt mạng khi những cơn gió thay đổi đột ngột trước khi cơn giông bão được dự báo bởi Dịch vụ thời tiết quốc gia xảy ra. Cuối cùng, họ bị mắc kẹt, biến Yarnell Hill trở thành trận cháy rừng kinh hoàng nhất đối với lính cứu hỏa kể từ năm 1933. "Vụ cháy đó làm tôi ớn lạnh xương sống," Forthofer nói. "Sự cố đó không nên xảy ra."

Đó là lý do tại sao Jolly và Forthofer nhấn mạnh vào đào tạo và giáo dục, chia sẻ các công cụ mới với những người lính cứu hỏa cởi mở hơn, những người sẽ tiếp tục giới thiệu công cụ này đến những người khác.

Jolly đặc biệt dành phần lớn thời gian của mình tại các cuộc họp bàn tròn với các nhà quản lý và chỉ huy sự cố, hội thảo cho các nhà phân tích hành vi hỏa hoạn và các sự kiện đào tạo chuyên nghiệp khác để hỏi "Bạn cần gì ở một công cụ? Điều gì sẽ làm cho công cụ này tốt hơn?"

Trong văn phòng của mình tại Phòng thí nghiệm Lửa, Jolly đưa ra bài thuyết trình PowerPoint mà anh sử dụng để thể hiện các dịch vụ của phòng thí nghiệm.

Jolly cho tôi xem một bản đồ nhiều màu dựa trên hệ thống đánh giá nguy hiểm hỏa hoạn mà anh đã giúp phát triển. Các khu vực màu xanh lá cây đại diện cho điều kiện thời tiết bình thường, trong khi màu đỏ đại diện cho nhiệt độ cực cao, gió hoặc khô ở mức độ top 3% trong lịch sử. Anh tạo ra công cụ này để giúp ngăn chặn loại bi kịch đã xảy ra tại Yarnell Hill, anh nói. Hai phần ba trong số các trường hợp tử vong của lính cứu hỏa xảy ra vào những ngày đó, khi tiềm năng xảy ra hỏa hoạn cực độ cao nhất.

Anh lướt qua một vài trong số những bản đồ này, chỉ ra những đốm đỏ. "Đây là những điều kiện trước khi một đám cháy cỏ ở Oklahoma lan rộng ra hàng chục ngàn mẫu trong một ngày". "Những mảnh vụn màu đỏ này đại diện cho các khu vực ở Napa và Sonoma vào thời điểm xảy ra hỏa hoạn năm 2016". "Và chấm đỏ nhỏ đó bên cạnh Los Angeles đánh dấu Thomas Fire, lần đầu tiên lính cứu hỏa ở California phải chữa cháy vào ngày Giáng sinh".

Anh ta tiếp tục trình chiếu, dẫn tôi đi qua các bản đồ về những đám cháy lớn nhất gần đây của California: Ngọn lửa Carr, Ngọn lửa phức hợp Mendocino, Ngọn lửa Camp đã quét sạch Paradise, California.

"Anh tạo ra những bản đồ này bằng cách sử dụng dữ liệu của những ngày xảy ra vụ cháy?" tôi hỏi. Anh lắc đầu. Các bản đồ này đã có sẵn để sử dụng từ trước các vụ cháy, cả trước khi chúng tôi đến hiện trường và trong khi chúng ở đó, anh nói với tôi.

"Vấn đề không phải là chúng tôi không dự đoán được các vụ cháy," anh nói. Một sự hiểu biết sâu sắc hơn về lửa, hoặc một mô hình mới là những thành tựu vô nghĩa nếu chúng không được áp dụng rộng rãi, anh nói. "Nếu nó không thay đổi hành vi thì cũng vô dụng."

Forthofer mường tượng ra một sự thay đổi của văn hóa chữa cháy: Dạy một mô hình cập nhật, một lý thuyết mới thực sự giải thích tại sao và cách ngọn lửa hành xử theo những cách nhất định, điều gì có thể châm ngòi cho sự thay đổi đó. Với đủ nỗ lực, các phương pháp mới này có thể ngăn chặn các tình huống nguy hiểm tính mạng như chính anh gặp phải ở Sunrise, có thể bảo vệ nhà cửa và quan trọng nhất là mạng sống của mọi người.

Tuy nhiên, giữa ngày mà viễn cảnh đó thành hiện thực và hôm nay, vẫn còn mùa cháy rừng này và những mùa tiếp theo.