编辑推荐：
问题 2
为解决传统模型 VSMOKE 在评估指定燃烧烟雾对道路能见度影响的局限，研究人员基于 QUIC - Fire/QUIC - SMOKE 框架开展相关研究。发现风速影响燃烧效果与能见度，该研究为指定燃烧规划提供新工具与思路。
问题 5
在森林火灾预防与生态管理领域，指定燃烧（Prescribed Fire）作为一种主动管理手段，通过有计划点火来减少可燃物积累、降低野火风险，同时助力生态修复。然而，其产生的烟雾会引发空气质量下降、威胁公众健康，尤其对道路能见度构成安全隐患。传统评估模型如 VSMOKE 存在明显缺陷，它假定烟雾从固定高度或地面均匀释放，仅能计算垂直于烟羽轨迹的能见度，无法动态捕捉燃烧过程中热释放率变化及复杂路网的实际受影响情况。此外，高保真计算流体动力学模型（如 FIRETEC）虽精确但计算成本高，难以用于大规模场景模拟；而像 BEHAVE、FARSITE 等野火模型，又无法适配指定燃烧的多点火模式与三维燃料结构，因此亟需一种高效且精准的评估工具。
为攻克上述难题，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）的研究团队开展了一项创新研究，相关成果发表在《Environmental Modelling》。该研究旨在构建一个能够动态模拟指定燃烧烟雾扩散过程、精准评估道路能见度影响的新型框架，以优化燃烧计划，平衡燃料削减目标与烟雾影响控制。
研究团队采用了 QUIC - Fire/QUIC - SMOKE 耦合模型作为核心技术方法。QUIC - Fire 是一种高效的火灾大气相互作用模型，可在米级分辨率下模拟多点火、异质燃料条件下的火势蔓延，捕捉火灾与大气的反馈机制，且能在普通笔记本电脑上运行；QUIC - SMOKE 则通过嵌套网格技术，实现燃烧区域高分辨率模拟与下风向数十公里区域的低分辨率覆盖，兼顾计算精度与效率。研究以美国佐治亚州斯图尔特堡（Fort Stewart）的真实燃烧地块为案例，设置不同风速（3m/s、6m/s、12m/s）的假设气象条件，分析烟雾扩散动态与道路能见度的关联。
研究结果
燃烧效果与风速的关系
通过模拟不同风速下的燃烧进程发现，3m/s 的低风速时，火势强度不足，无法完全蒸发燃料水分，导致部分区域燃料未充分燃烧，难以达到地表燃料削减目标；6m/s 和 12m/s 的较高风速下，燃烧更充分，但 12m/s 时出现火势逃逸现象，显示风速需在燃烧效率与风险控制间权衡。
烟雾扩散与能见度影响
QUIC - Fire/QUIC - SMOKE 模拟显示，低风速（3m/s）时，烟羽垂直上升但浮力较弱，烟雾易在近地面聚集；高风速（12m/s）下，烟羽倾斜但因燃烧强度高而浮力强，烟雾被快速输送。在道路能见度方面，高风速虽整体通风条件更好，但仍可能导致局部路段能见度短时间低于制动距离，而传统的烟雾管理指数（如 VI）仅给出整体 “良好” 评价，忽略了特定道路的局部影响，凸显了新模型基于实际路网评估的必要性。
模型优势验证
对比传统 VSMOKE 模型，新框架摒弃了固定释放高度等假设，通过实时耦合火势与烟雾动态，结合实际路网数据，能够精准计算烟雾到达各路段的时间、颗粒物浓度及时间变化，解决了 VSMOKE 在多点火、异质燃烧场景下的评估盲区，为指定燃烧规划提供了更贴合实际的工具。
研究结论与讨论
本研究构建的 QUIC - Fire/QUIC - SMOKE 框架突破了传统模型的局限，首次实现了指定燃烧烟雾扩散与道路能见度的动态、精细化评估。研究证实，风速通过影响燃烧强度与烟雾浮力，显著调节能见度风险，且局部路网的受影响情况需具体分析，不可依赖单一指数评价。该成果为消防部门制定燃烧计划提供了关键工具，可通过预设气象条件模拟不同点火策略的烟雾影响，优化燃烧窗口选择，在实现燃料削减目标的同时，最大限度降低对周边社区与交通的危害。此外，研究强调了多学科交叉在环境建模中的重要性，耦合火灾动力学、大气扩散与交通安全的综合评估框架，为应对全球范围内日益增长的指定燃烧需求提供了科学范式，有助于推动可持续的野火管理策略与公众健康保护的平衡发展。
