Monde de la physique : feu de forêt dans le réservoir d’eau

Le nombre d’incendies de forêt dévastateurs augmente depuis plusieurs années – et cette année, notamment au Canada, des incendies de forêt d’une ampleur record ont été enregistrés. Ceci est étroitement lié au changement climatique : parce que le réchauffement, associé à l’augmentation des conditions météorologiques extrêmes telles que la sécheresse et la chaleur, provoque un tel dessèchement des plantes qu’elles n’ont plus grand-chose pour contrer le feu. Une équipe de recherche a maintenant étudié comment les courants d’air se comportent dans de tels incendies de forêt. Comme le rapportent les chercheurs dans la revue “Physical Review Fluids”, les résultats devraient contribuer à améliorer la prévention et la lutte contre les incendies.

Lorsqu’un feu de forêt est suffisamment important, il est très difficile de le maîtriser. Parce qu’il ne se propage pas seulement d’arbre en arbre à travers le feu – des courants d’air turbulents peuvent transporter des morceaux de bois incandescents sur des kilomètres et ainsi allumer de nouveaux incendies et même enflammer des maisons. En conséquence, le nombre d’incendies de maisons et de décès causés par des incendies de forêt a également augmenté. Jusqu’à présent, ces courants d’air sont mal connus, ce qui rend difficile de s’en protéger.

Hayoon Chung et Jeffrey Kosef de l’Université de Stanford voulaient maintenant aller au fond de ces mécanismes de propagation. Pour ce faire, ils ont simulé les courants d’air au-dessus d’une forêt en feu à l’aide de courants d’eau dans un réservoir de sept mètres de long et d’environ un mètre de profondeur et de largeur. Les chercheurs ont fixé au sol des bâtons de bois d’une dizaine de centimètres de long pour montrer l’influence des arbres sur les courants. Ensuite, ils ont laissé couler l’eau latéralement sur cette forêt artificielle – le modèle d’un courant d’air ordinaire au-dessus d’un auvent. Et en effet : comme dans l’air, tourbillons et turbulences s’installent aussi dans l’eau.

Les deux chercheurs ont alors mis le feu à la forêt : ils ont laissé s’écouler de l’eau très chaude au niveau des “cimes des arbres” et ajouté de petites billes de plastique, qu’ils ont utilisées pour simuler des morceaux de bois incandescents. Puis Chung et Kosef ont changé divers paramètres : la force de l’écoulement latéral de l’eau et de l’eau chaude simulant le siège du feu, ainsi que la distance entre les arbres. Ce dernier est particulièrement intéressant : lorsque les pompiers luttent contre les incendies de forêt, ils coupent souvent des allées dans la forêt pour arrêter le feu.

Dans leur expérience, Chung et Kosef ont observé que certaines billes de plastique étaient projetées très loin par une turbulence inhabituellement forte. Pour un feu de forêt, cela signifierait que s’il y a un vent fort, il peut transporter du bois incandescent sur une longue distance. Ce serait une découverte importante pour les pompiers, car couper les allées peut intensifier ces turbulences – en fonction de la direction du vent et de la forme de la forêt.

Bien sûr, un tel modèle dans le réservoir d’eau ne peut simuler un vrai feu de forêt que dans une mesure limitée. Mais pour l’étude de la dynamique des fluides, il fournit de bonnes informations. Les chercheurs veulent donc maintenant mener des études plus détaillées sur la modélisation des incendies de forêt. Ils espèrent que les résultats pourront aider la gestion forestière à mieux prévenir les incendies de forêt à l’avenir ou à être en mesure de prendre des contre-mesures plus habilement en cas d’incendie.