อเมริกาและแคนาดาเป็นประเทศที่มีมาตรฐานการครองชีพสูง กระนั้นทุกปีชาวอเมริกันประมาณหกพันคนถูกไฟครอกตาย อีกหกหมื่นคนถูกไฟไหม้จนบาดเจ็บ นอกจากนี้อัคคีภัยก็ยังทำลายทรัพย์สินและทรัพยากรธรรมชาติไปปีละหลายแสนล้านบาท
คำถามที่ตามมาคือ เหตุใดประเทศที่เจริญแล้วจึงถูกอัคคีภัยคุกคามอย่างรุนแรงเช่นนี้ คำตอบอยู่ที่วิธีคิดของผู้คนและเทคโนโลยีที่ใช้ในการลดภัย เพราะผู้คนมักมีความคิดว่า ไฟไม่เป็นภัย จึงมิได้ใส่ใจหาวิธีเอาตัวรอด เวลาเกิดเหตุจริงๆ และมักนึกไม่ถึงว่า การเผาเทียนเล่นไฟนั้นง่าย แต่เวลาไฟไหม้ในบางสถานการณ์เราอาจป้องกันและควบคุมไม่ได้
วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับไฟเป็นวิทยาการสาขาหนึ่งที่ยังไม่ได้รับการพัฒนาถึงระดับที่สามารถพยากรณ์ได้ว่า อัคคีภัย (ทั้งในตึกและในป่า) จะเกิดขึ้นเมื่อใด และจะรุนแรงเพียงใด เพราะตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้มีมากมาย
ตามปกติเวลาเกิดเหตุการณ์ไฟไหม้ในอาคาร ควัน และความร้อนจะเพิ่มปริมาณตลอดเวลาโดยจะลอยตัวขึ้นจนถึงเพดาน แต่เมื่อไม่มีทางระบาย ควันและความร้อนจะขยายปริมาณและอิทธิพลลงมาถึงเปลวเพลิงที่กำลังลุกไหม้อยู่ที่พื้นห้อง ทำให้อุณหภูมิของไฟเพิ่มสูงขึ้นไปอีก แล้วไฟจะแผดเผาสรรพสิ่งในห้อง จากนั้นไฟจะแพร่กระจายออกทางประตู หรือหน้าต่างเพื่อขยายพื้นที่ทำลายต่อไป รวมเวลาตั้งแต่วินาทีแรกที่ไฟลุกไหม้จนกระทั่งไฟเผาห้องขนาดเล็กจนราบเรียบกินเวลา 2-3 นาทีเท่านั้นเอง และนี่ก็คือเวลาที่คนที่อยู่ในห้องจะสามารถหนีตายได้ แต่ถ้าหนีไม่ทัน ก็อาจสำลักควันและตายได้เหมือนกัน
สำหรับคนทำงานในตึกใหญ่ เจ้าหน้าที่ตึกอาจมีระบบการจัดการข้อมูลหนีไฟ (Arson Information Management (AIM)) ให้คนทำงานในตึกรับรู้ เพื่อให้รู้วิธีหนีไฟได้อย่างปลอดภัย และรวดเร็ว เวลาตึกถูกไฟไหม้ ระบบ AIM จะเริ่มทำงานโดยใช้ความรู้ด้านฟิสิกส์ของไฟ ความรู้เรื่องการไหลถ่ายเทของอากาศ และคุณสมบัติของสรรพสิ่งที่อยู่ในตึก เพื่อให้คอมพิวเตอร์คำนวณเส้นทางหนีไฟสำหรับแต่ละคน ที่ทำงานในตึกแต่ละชั้น นอกจากนี้ AIM จะพิจารณาพฤติกรรมของผู้คนขณะตกใจกลัวไฟด้วย เพราะเวลาไฟไหม้อาจมีความโกลาหลชุลมุนวุ่นวาย ในการหนีตาย เผื่อว่าเวลาเกิดเหตุจริง คนที่อยู่ในเหตุการณ์จะสามารถกดปุ่มคอมพิวเตอร์ถามหาวิธีที่ดีที่สุดในการหนีให้แก่ตนเอง ก่อนจะตกเป็นเหยื่อไฟครอกตาย และคนที่รอดตายได้ก็จะรู้ว่าตน จะไม่มีวันลืมไฟที่เกือบครอกได้เลยจนตลอดชีวิต
แม้ทุกวันนี้ไฟที่ไหม้อาคารจะมิได้เกิดบ่อย แต่ไฟป่ากลับเป็นข่าวบ่อย และมักมีความรุนแรงจนทำให้ภูมิประเทศและชีวิตของผู้คนในป่าเปลี่ยนแปลง เพราะไฟได้ทำลายความหลากหลายทางชีวภาพของพืช และสัตว์ อีกทั้งได้เปลี่ยนสภาพของดินฟ้าอากาศในบริเวณนั้นด้วย ดังนั้นทั่วโลกจึงมีความพยายามที่จะต่อต้านการเกิดไฟป่า
แต่การต่อสู้ไฟป่าก็มิใช่เรื่องง่าย เพราะนักวิทยาศาสตร์มีความรู้วิทยาศาสตร์ของไฟ และสิ่งแวดล้อมในป่าค่อนข้างน้อย และรู้เพียงว่า ชาวบ้านมักใช้ไฟป่าในการเคลียร์พื้นที่เพื่อหาเลี้ยงชีพโดยการทำเกษตรกรรม แต่ในขณะเดียวกันไฟป่าก็ทำลายป่า บ้านเรือน และทำให้สิ่งมีชีวิตล้มตาย ดังนั้นไฟป่าจึงมีทั้งประโยชน์และโทษ
วิธีหนึ่งที่นักวิชาการใช้ในการต่อสู้ไฟป่าคือ พยายามรู้ตัวล่วงหน้าโดยใช้เทคนิคการพยากรณ์อัคคีไพร ซึ่งยังเป็นเรื่องยากยิ่งกว่าการพยากรณ์อากาศเสียอีก
ตามปกติเมื่อถึงหน้าร้อนป่าในอเมริกา แคนาดา ออสเตรเลีย อินโดนีเซีย ไทย ฯลฯ มักถูกไฟป่าคุกคาม ดังนั้นอเมริกาจึงได้จัดตั้งศูนย์วิจัยชื่อ National Centre for Atmospheric Research (NCAR) ที่ Boulder รัฐ Colorado เพื่อทำหน้าที่พยากรณ์เหตุการณ์ไฟในไพร โดยพยายามตอบคำถามว่า ไฟป่าจะเกิดขึ้นที่ใด มีเส้นทางในการทำลายป่าอย่างไร มีรัศมีการเผาไหม้ไกลเพียงใด เพื่อให้เจ้าหน้าที่สามารถวางแผนอพยพผู้คนได้ทันที และให้นักวิทยาศาสตร์ นักดับเพลิง นักวางแผนป้องกันอัคคีภัยสามารถดับไฟได้ถูกวิธี โดยการใช้บุคลากร และอุปกรณ์เท่าที่มีอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด เพราะการพยากรณ์อัคคีไพรที่ถูกต้องจะช่วยหน่วยงานที่เกี่ยวข้องให้สามารถวางแผนการใช้พื้นดินที่ถูกไฟเผาในเวลาต่อมาได้อย่างเหมาะสมด้วย
เมื่อประมาณ 40 ปีก่อนนี้ องค์การ U.S. Forest Service แห่งรัฐ Montana ในอเมริกาได้ใช้เทคนิคการจำลองการลุกไหม้ของไฟป่า โดยใช้สมการของ Richard Rothermel ในการพยากรณ์
สมการ Rothermel เป็นสมการอนุพันธ์ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของไฟ และทิศทางของไฟในพื้นที่ที่มีต้นไม้เป็นเชื้อเพลิง และมีลมเป็นตัวช่วย
ถึงวันนี้ แบบจำลอง FARSITE ที่ใช้สมการ Rothermel ใน 2 มิติก็ยังเป็นสมการหลักที่นักพยากรณ์ใช้ในการพยากรณ์ไฟป่า เพื่อให้ผู้ควบคุมไฟป่าสามารถเข้าไปจัดการได้ว่า จะพยายามดับไฟในทันที หรือจะปล่อยให้ลุกไหม้ไปก่อนในช่วงเวลาสั้นๆ
โปรแกรม FARSITE มีข้อจำกัดหลายประการ เช่น สมมติฐานที่ใช้ ได้กำหนดให้ความหนาแน่นของเชื้อเพลิงไฟในบริเวณที่ศึกษามีความหนาแน่นสม่ำเสมอ (ในความเป็นจริงความหนาแน่นนี้ไม่คงตัว) ดังนั้น แบบจำลองจึงทำนายว่า ไฟป่าจะลุกโชติช่วงชัชวาลอย่างคงตัว
นอกจากนี้สมการก็มิสามารถบอกเส้นทางการเคลื่อนที่ของเขม่า หรืออนุภาคที่เกิดจากการเผาได้ ซึ่งอนุภาคเหล่านี้มีผลกระทบต่อเส้นทางการลุกไหม้ อีกทั้งสมการไม่ได้ระบุการเกิดกระแสควันร้อน จากถ่านที่ยังไม่มอด ซึ่งยังสามารถเป็นเชื้อเพลิงต่อไปได้
สมการ Rothermel จึงใช้ได้ดีกับไฟที่ลุกไหม้ในบริเวณทุ่งข้าวสาลี แต่ไม่สามารถใช้ได้ดีในบริเวณที่แตกต่างออกไป เพราะไฟอาจลามจากยอดไม้หนึ่งไปสู่อีกยอดไม้หนึ่งได้ แทนที่จะลามตามหญ้าหรือพุ่มไม้เตี้ยๆ
ณ วันนี้ห้องปฏิบัติการของ NCAR ยังมีการวิจัยศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างไฟป่ากับบรรยากาศโดยรอบด้วย เพราะไฟทำให้สภาพอากาศและกระแสลมเปลี่ยนแปลง และกระแสลมก็มีอิทธิพลทำให้การลุกไหม้ของไฟเปลี่ยนแปลงด้วย เมื่อนำกระบวนการย้อนกลับไปกลับมานี้มาพิจารณา จะช่วยให้การทำนายพฤติกรรมของไฟป่าถูกต้องมากขึ้น และสามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดเส้นทางการลุกไหม้จึงมิได้เป็นเส้นตรง และเส้นทางการทำลายของไฟจะบอกพนักงานดับเพลิง หรือชาวบ้านให้รู้ตัวล่วงหน้าว่า ควรหนีไปที่ใดจึงจะปลอดภัยมากที่สุด
เป็นที่น่าสังเกตว่า ในขณะที่โลกกำลังประสบภาวะโลกร้อนขึ้น ไฟป่าก็เกิดบ่อยขึ้น และรุนแรงขึ้น ดังนั้น การป้องกันและกำกับภัยนี้จึงต้องอาศัยความร่วมมือระหว่างนักวิทยาศาสตร์ นักคณิตศาสตร์ นักนิเวศวิทยา และชาวบ้าน โดยอาจใช้ภาพถ่ายดาวเทียม เพื่อดูว่า พื้นที่ใดกำลังถูกไฟคุกคาม และไฟนั้นรุนแรงเพียงใด ส่วนนักนิเวศวิทยาก็มีหน้าที่ศึกษาว่า หลังจากที่ไฟป่าดับแล้ว ป่าได้กลับคืนสู่สภาพเดิมเมื่อไร เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า สภาพแวดล้อมของป่าได้เปลี่ยนแปลงไปเพียงใด โดยแสดงความสัมพันธ์ระหว่างไฟกับภูมิทัศน์ที่มีทั้งส่วนที่เป็นชีวภาพ กายภาพและสังคม รวมถึงควรศึกษาบทบาทของไฟป่ากับสภาพบรรยากาศในภูมิประเทศนั้นๆ ด้วย เพราะแม้ไฟป่าจะเผาไหม้ป่าที่เป็นบริเวณไม่กว้างใหญ่ แต่ผลกระทบจะกว้างไกลมาก เพราะธาตุคาร์บอนที่มีในพืชจะถูกปล่อยสู่บรรยากาศในสภาพแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะทำให้โลกร้อนขึ้น และถ้าไฟลุกไหม้มากดินฟ้าอากาศจะเปลี่ยนแปลง
ในเวลาเดียวกันบรรยากาศที่เปลี่ยนแปลงก็ทำให้ภูมิประเทศเปลี่ยนแปลง เพราะความแห้งแล้งของภูมิประเทศเป็นการเตรียมป่าให้ไฟสามารถคุกคามได้ดี
ณ วันนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีความรู้เรื่องอันตรกริยาระหว่างไฟป่ากับระบบนิเวศดีนัก เพราะระบบนิเวศมีความหลากหลาย เช่น ทุ่งหญ้า savanna ที่ไม่มีต้นไม้ในอเมริกาใต้มักถูกไฟเผาบ่อย แต่ก็กลับสู่สภาพเดิมได้ในเวลาไม่นาน แต่ป่าที่มีต้นไม้สูงๆ อาจต้องใช้เวลานานเป็นร้อยปีจึงจะสามารถกลับสู่สภาพเดิมได้ ทั้งๆ ที่อาจถูกเผาราบเรียบภายในเวลาเพียงไม่กี่วัน ดังนั้น ความรู้เรื่องนี้จึงยังไม่เป็นสากล หรือในกรณีต้นไม้ที่ยังไม่โตเต็มที่และถูกไฟป่าเผา พื้นที่แถบนั้นก็อาจถูกต้นไม้ที่เติบโตเร็วกว่า ขึ้นมาแทนที่ ถ้าเหตุการณ์นี้เกิดจริง สภาพแวดล้อมของบริเวณนั้นก็จะเปลี่ยนแปลงทันที
ทุกวันนี้นักวิจัยไฟป่าสนใจหาสาเหตุที่ทำให้เกิดไฟป่า (มนุษย์และธรรมชาติ) ความถี่ของไฟป่า และความรุนแรง รวมถึงวิธีทำให้ป่าคืนสภาพอย่างรวดเร็ว และตระหนักดีว่า ชาวบ้านบางคนจุดไฟเผาป่า เพื่อเตรียมพื้นที่ทำการเกษตร และเลี้ยงสัตว์ แต่ไฟเป็นมิตรของมนุษย์ที่บางครั้งก็คุ้มดีคุ้มร้าย เพราะควบคุมยาก และมักทำลายป่าไปมากกว่าที่คิด นอกจากนี้นักวิจัยก็ยังสนใจว่า ต้นไม้ชนิดใดบ้างที่คืนชีพได้เร็ว ชนิดใดที่ทนไฟได้ และชนิดใดที่มักถูกไฟเผา รวมทั้งกำลังสนใจวิเคราะห์อุณหภูมิอากาศ ปริมาณใบไม้ที่ร่วงหล่น ซึ่งมีส่วนในการควบคุมความรุนแรงของไฟได้
สำหรับการคำนวณปริมาณแก๊ส CO2ที่เกิดขึ้นนั้น ในอดีตนักวิจัยเคยคิดว่า พืชสามารถดูดกลืนแก๊ส CO2 ได้หมด แต่พบว่า ไฟป่าผลิต CO2ได้น้อยเมื่อเปรียบเทียบกับ CO2 ที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรมและนอกจากแก๊ส CO2 แล้ว ละอองถ่าน (aerosol) ที่เกิดขึ้นจากไฟป่าก็สามารถดูดกลืนแสงอาทิตย์จนมีผลทำให้บรรยากาศร้อนขึ้นได้ด้วย
ตัวแปรเหล่านี้จำต้องมีการนำเข้ามาใช้ในสมการ Rothermel เพื่อทำนายผลกระทบที่เกิดจากไฟป่าได้ดีขึ้น
สำหรับการคำนวณปริมาณการเกิดไฟป่าในธรรมชาตินั้น นักนิเวศวิทยาได้พบว่า ปรากฏการณ์ El Nino มักนำความแห้งแล้งมาสู่ป่า ดังนั้นไฟป่าจะเกิดบ่อย ในขณะที่ปรากฏการณ์ La Nina นำความชุ่มชื้นมา ทำให้น้ำท่วมบ่อย ไฟป่าจึงเกิดน้อย เมื่อระยะเวลาการเกิดปรากฏการณ์ทั้งสองคือ 2-7 ปี ดังนั้นความถี่บ่อยของไฟป่าก็จะเกิดในทุก 2-7 ปีด้วย
จะอย่างไรก็ตามเราทุกคนก็ต้องตระหนักว่าทุกครั้งที่เกิดไฟป่า ความร่วมมือจากทุกฝ่ายเป็นเรื่องจำเป็น ไม่ว่าจะเป็นชาวบ้าน นักดับเพลิงหรือนักวิชาการ ทุกคนจะต้องทลายกำแพงความเชื่อที่ว่า ชาวบ้านและนักดับเพลิงโง่ เพราะไม่มีความรู้วิทยาศาสตร์ ส่วนนักวิทยาศาสตร์ก็ไม่มีประสบการณ์ภัยไฟจริง หรืองานดับเพลิงเป็นงานของผู้ชาย ดังนั้นความเห็นของนักวิทยาศาสตร์หญิงจึงเป็นเรื่องไม่น่าเชื่อถือ เหล่านี้เป็นต้น
โดยสรุป นักวิชาการคอมพิวเตอร์กำลังพัฒนาแบบจำลองการลุกไหม้ของไฟป่าให้สามารถพยากรณ์เหตุการณ์ล่วงหน้าได้เป็นสัปดาห์ เดือน และปี เพื่อให้คำพยากรณ์ช่วยเจ้าหน้าที่จัดการพื้นที่ป่าได้ทันทีที่เกิดเหตุ และช่วยปกป้องชีวิตชาวบ้าน ทรัพย์สิน รวมถึงทรัพยากรธรรมชาติได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด รวมถึงในบางครั้งอาจปล่อยให้ไฟป่าเกิดได้ในบางพื้นที่เพื่อช่วยลดความหนาแน่นของต้นไม้ที่ไม่จำเป็น และปกป้องไม่ให้ไฟป่าลุกลามจนควบคุมไม่ได้ และต้องปลุกระดมให้ทุกคนตระหนักว่า ไฟป่าเป็นปัจจัยหนึ่งของระบบนิเวศที่มนุษย์ต้องเข้าใจ
อ่านเพิ่มเติมจาก Fire: The Spark That Ignited Human Evolution โดย Frances D. Burton จัดพิมพ์โดย University of New Mexico Press, Albuquerque ปี 2009
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
