Quando as chamas atacam

“Certos comportamentos de chama podem alertar quando é provável que ocorram transições eruptivas”, disse Jerome Fox, pós-doutorado. “Em um incêndio florestal, esses comportamentos podem alertar os bombeiros para manterem distância.”

Crédito: Wikimedia Creative Commons

Por Peter ReuelEscritor da equipe de Harvard

Data2 de abril de 2015

O combate aos incêndios florestais é repleto de perigos, e talvez o mais assustador seja o facto de os incêndios lentos poderem subitamente transformar-se em chamas mortais e rápidas. É um momento que os bombeiros temem e que parece quase impossível de prever.

Jerome Fox não tem tanta certeza de que isso seja impossível.

Pós-doutorado no laboratório de George Whitesides, professor da Woodford L. e Ann A. Flowers University, Fox é o autor de um novo estudo no qual os pesquisadores foram capazes de prever quando as chamas de teste no laboratório provavelmente mudariam de lenta. para movimento rápido. Os seus esforços poderão eventualmente abrir caminho para previsões semelhantes para incêndios florestais. O estudo é descrito em um artigo publicado recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences.

“No momento, essas transições abruptas nas taxas de spread são consideradas imprevisíveis”, disse Fox. “Nossos resultados experimentais sugerem que isso pode não ser verdade. … Certos comportamentos de chama podem alertar quando é provável que ocorram transições eruptivas. Num incêndio florestal, estes comportamentos podem alertar os bombeiros para manterem distância.”

É impossível trazer um incêndio florestal para o laboratório, por isso, para compreender como as chamas se propagam em ambientes complexos, a Fox desenvolveu um sistema modelo: uma tira de nitrocelulose inflamada.

Quando acesas, as tiras queimavam, mas nem sempre da mesma forma. Em alguns casos, as chamas moviam-se lentamente ao longo das faixas, assumindo formas bem definidas. Em outros casos, as chamas moviam-se rapidamente com estruturas mal definidas, quase tumultuadas.

“Sob o mesmo conjunto de condições, existem dois estados estáveis”, disse Fox. “Usando este sistema de modelo, procuramos identificar padrões na dinâmica da chama (os movimentos da chama) que poderiam nos alertar quando uma chama em movimento lento provavelmente explodiria em uma chama em movimento rápido. Nós os encontramos.

Fox disse que as chamas exibiram um comportamento conhecido como “desaceleração crítica”.

“Sob condições em que as transições para a chama em movimento rápido se tornaram mais prováveis, o sistema se recuperou mais lentamente das perturbações”, disse Fox. “Perturbamos o sistema colocando uma dobra na tira de nitrocelulose. Ao encontrar a dobra, as chamas que se moviam lentamente fariam, em alguns casos, a transição para chamas que se moviam rapidamente; noutros casos, recuperariam sem transição. Medimos quanto tempo essas chamas, neste último caso, levaram para se recuperar. Em condições em que as transições lentas para rápidas eram mais prováveis, os tempos de recuperação foram muito mais longos. Esta é a própria definição de desaceleração crítica.”

As perturbações, porém, não vêm apenas dos obstáculos criados pelos pesquisadores.

“Naturalmente, a chama está sujeita às chamadas perturbações estocásticas”, disse Fox. “São perturbações causadas por pequenos movimentos de ar e outros eventos aleatórios. Essas mudanças ambientais sutis podem fazer com que as chamas tremeluzam. Ao observarmos essas oscilações com uma câmera de alta velocidade, pudemos ver a mesma desaceleração que observamos com as chamas se recuperando das dobras da faixa.”

Embora outros investigadores tenham levantado a hipótese de que as flutuações naturais em tudo, desde os mercados financeiros ao clima, poderiam apresentar sintomas de abrandamento crítico, Fox disse que o novo estudo é o primeiro a demonstrar o fenómeno no caso do fogo.

“Podemos imaginar que é difícil perturbar algo como o clima, mas os cientistas podem monitorizar as flutuações na concentração de CO2 e procurar sinais de abrandamento crítico que possam alertar para mudanças climáticas iminentes”, disse ele.

Fox alertou, no entanto, que é necessário mais trabalho antes que os cientistas possam dizer com certeza se os incêndios florestais apresentam sintomas de desaceleração crítica semelhantes aos exibidos pelas chamas no seu sistema modelo.