说说古代的火灾气候经验

中国古代，对火灾的迷信说法有很多，不仅有“海鳅着火”的传言，还有“老虎下山”的说法，更有“狗熊进城”的预兆，都是与火灾相关，其实也和当时的气候背景有关。那么，有没有气象条件带来火灾的说法呢？笔者搜罗古代文献，只找到典型的两则经验，明确与火灾多发相关联，一是““荔挺不出，则国多火灾。”，而是“孟秋……行夏令，则国多火灾。”，这里用火灾动力学来认识一下，为什么气象条件会带来多火灾的观察结果。顺便说一下，古代的国，是指城里，相对于野，所以国多火灾，就是社区多大火，因为古人木头多嘛。

两种不同的火灾物候

什么是“荔挺”？郑玄注云：“荔挺，马薤也。”说文云：“荔，似蒲而小，根可为刷。”广雅云：“马薤，荔也。”通俗文亦云马蔺。后人《颜氏家训》又认为这是马齿苋，反正是一种草本植物。阳历的12月17日至21日是“荔挺生”候应，也是农历的十一月十二日至十六日。古代据说这一天应当下雪，可是有一种植物会不受雪水的影响而生长出来，即“荔挺”。荔挺一出，就说明该年度风调雨顺，没有干旱和饥荒。而“荔挺不出”，就是干旱的标志了，所以古代也有“荔挺不生，卿士专权。” 的说法，为什么卿士会专权？可能是干旱需要应急管理，容易带来专权现象，最著名的干旱发生在公元前841年（国人暴动），结果古代最早的社区大火发生在共和14年。所以《颜氏家训·书证》：“荔挺不出，则国多火灾。” 的说法，对于消防工作者来说，就是因为干旱造成环境燃料的风干物燥，容易点火，所以火灾容易失控。远古的火灾，往往与刀耕火种有关，如果不能按时按计划放火，就有可能来年饿肚子，所以放火是一件非常慎重的事。那么“多火灾“就非常让人注意了，尤其是那些仰赖刀耕火种，靠天气吃饭的远古祖先。所以”荔挺不出“，代表着一种干旱造成的冷相火灾，这种火灾虽然容易失控，可是因为缺乏风力的帮助，蔓延不快，所以危害并不大，仅仅是损失多而已。

另一则观察就非常古怪了，为什么“孟秋之月行夏令，则国多火灾”？这是一种气象条件，如果全球发生厄尔尼诺现象，导致局部蒸发旺盛，会带来很大的质能交换，产生大风。这些大风，往往能够加快火焰的蔓延速度，本来唾手可灭的火灾，因为风力的帮助，容易失控。所以“孟秋之月行夏令”，说的是夏天比较长，本来应该到了秋天，可是凉爽不下来，结果过度的蒸发带来过度的气流，于是火灾就益发难以控制了。这种天气现象，在沿海地区最明显，所以中国古代的城市大火，以浙江第一，福州第二。这两个地区本来是温暖潮湿的，不容易失火的。可是由于大风的因素，失火以后容易成灾，所以损失更大。最典型的“孟秋行夏令”带来的火灾，在中国是大兴安岭大火（1987），在缅甸是腊戍大火（1988），在美国是黄石公园大火（1988）和奥克兰湾区大火（1991），四者共同的特征是火暴（火旋风）现象，说明当时的气象条件不稳定，有助于火焰的快速蔓延。前两场火灾强调人工干预，所以伤亡惨重，后两场火灾干脆放弃，财物损失严重。

大火失控的动力学原理

最后回到两个基本的问题上来，为什么干燥的时候（冷相气候）多火灾？为什么有风的时候（暖相气候）蔓延快？其实这是火灾动力学中关于固体燃料的失火常识，需要通过传热理论来解释。

当燃料表面接受都热辐射之后，首先有一部分立即被反射回去，如同镜子一样。扣除这一部分表面辐射的热损失，是燃料获取的净能量。这一部分能量，有两种选择，一种是继续向深度导热，另一种是就地升温。由于点火过程仅仅关注燃料的表面温度，一旦达到点火温度，就认为点火过程已经完成。所以向深度导热的部分，是不利于点火过程的，当然这是整体的预热过程，从长期来看，并没有损失。但仅就短时间内的点火过程来考量，导热系数越大，损失的能量越多，有效的升温用能量越少，结果就是升温慢，点火迟。比如，你点不着铁块，却能够点着铁粉，差别在于散热损失不同。所以，湿度大的燃料，因为表面损失的热量多，不容易点火。而湿度小（即干燥）的燃料，因为表面能量无法损失，只好加热表面，所以升温快，点火速。虽然燃料表面接受到的净能量可能是差不多的，但是不同的能量走向，导致了不同的点火效果，这是“风干物燥“易着火的秘密。

（a）干燥的燃料表面              (b)潮湿的燃料表面

图1. 不同湿度环境中的燃料，其接受能量的最终走向也不相同，造成不同的点火效果。

通常火场的蔓延规律，有赖于经典的说法“火性炎上”，也就是说，由于浮力的作用是向上的，所以燃烧产物和能力对随着羽流向上跑了。而火焰本身相当于一个泵浦，不断从周围吸取气流（俗称卷吸），并向上散布能量，所以对于没有外来干扰（风）的场合，火灾蔓延是非常缓慢的，因为主要的传热模式是基于壁面导热，而导热是效率不高的一种传热方式。对于这种无风静止的火势蔓延，有时也称作逆风蔓延，因为卷吸造成的气流，与火势蔓延的方向是相反的，作用是抵消的，因此蔓延速度不大，整体表现为火势蔓延缓慢，容易控制。如图2（a）所示，逆风蔓延是传热效率不高的一种蔓延方式，一般容易控制。而图2（b）是典型的顺风蔓延模式，火焰向前方倒伏，在流场中拉伸拉长，火焰对前方新鲜燃料产生很大的辐射强度，用来预热燃料，结果火势的蔓延就是加速进行的了。

(a).逆风蔓延模式             (b). 顺风蔓延模式

图2. 火灾蔓延的两种模式：逆风蔓延模式，火焰导向顺风方向（后方），前方预热效果很差，蔓延传热基本靠壁面导热，效率不高。顺风蔓延模式，火焰导向前方，火焰拉长，预热强烈，对流和辐射的换热效率高，所以火势蔓延迅速。

所以，冷相火灾的失控主要是因为干燥和缺水，暖相火灾的失控主要是因为气流不稳带来的风助火势。认识这两种火灾蔓延模式，对于认识火灾风险、理解古代消防经验有很大的帮助。

 今年是冷相气候高峰年，火灾也比较多，所以冬天的马齿苋会比较少，是否如此？读者更有发言权。