Après un incendie de forêt, les sols des zones brûlées deviennent souvent hydrofuges, conduisant à une augmentation de l'érosion et des inondations après les précipitations, un phénomène que de nombreux scientifiques ont attribué aux changements induits par la fumée et la chaleur dans la chimie du sol. Mais cette imperméabilité post-incendie peut également être causée par la fumée d'un incendie de forêt en l'absence de chaleur, selon un nouvel article du Desert Research Institute (DRI) du Nevada.

Dans cette étude pilote (recherche exploratoire qui a lieu avant une étude à plus grande échelle), une équipe interdisciplinaire de scientifiques dirigée par la professeure agrégée de recherche DRI en sciences de l'atmosphère Vera Samburova, Doctorat., exposé des échantillons de sable propre à la fumée provenant de la combustion d'aiguilles et de branches de pin Jeffrey dans la chambre de combustion de DRI, puis analysé le temps qu'il a fallu pour que les gouttelettes d'eau placées sur la surface du sable soient absorbées, une mesure de la résistance à l'eau.

L'étude pilote a examiné les effets de la fumée et de la chaleur sur l'hydrofugation du sable, et a été la première étude à intégrer également une analyse de la fumée froide. Dans les expériences, le sable a été utilisé à la place du sol car il pouvait être nettoyé à fond et analysé avec précision, et le pin Jeffrey comme source de combustible, car il représente un combustible courant pour les feux de forêt dans l'ouest des États-Unis.

Avant l'exposition à la fumée de pin Jeffrey, les gouttelettes d'eau déposées à la surface des échantillons de sable ont été rapidement absorbées. Mais après exposition à la fumée, les échantillons de sable ont montré une imperméabilité sévère à extrême, dans certains cas, retenir les gouttelettes d'eau à la surface du sol pendant plus de 50 minutes sans s'imprégner. Cela faisait peu de différence que les échantillons aient été ou non exposés à la chaleur et à la fumée, ou juste de la fumée froide.

"L'explication classique de l'hydrofugation induite par le feu est qu'elle est causée par la diffusion de la fumée dans des conditions plutôt chaudes et se dépose dans les sols, mais notre travail montre que la fumée n'a pas besoin d'être chaude pour rendre le sable hydrophobe - simplement la présence des substances chimiques dans la fumée suffit, " a déclaré Samburova. " C'est quelque chose que nous devons vraiment approfondir, parce que la répulsion de l'eau du sol entraîne une augmentation des inondations, érosion, et le ruissellement de surface."

Cette étude s'appuie sur les travaux publiés précédemment par l'ancienne chercheuse postdoctorale du DRI Rose Shillito, Doctorat., (actuellement avec le U.S. Army Corps of Engineers), Markus Berli, Doctorat., de DRI, et Teamrat Ghezzehei, Doctorat., de l'Université de Californie, Merci, dans lequel les chercheurs ont développé un modèle analytique pour relier la répulsion de l'eau du sol à l'infiltration de l'eau.

"Notre article précédent portait sur la façon dont le feu modifie les propriétés des sols, du point de vue hydrologique, " a déclaré Berli. " Dans notre étude actuelle, nous voulions en savoir plus sur la chimie derrière le processus d'hydrophobie des sols. Nous rassemblons la géochimie et la géochimie organique avec la physique des sols et l'hydrologie pour comprendre l'impact de la résistance à l'eau induite par le feu sur l'hydrologie. »

L'équipe du projet travaille actuellement sur une proposition plus large pour approfondir les questions abordées par cette étude sur les rôles de la chaleur et de la fumée dans la déperlance induite par le feu. Entre autres, ils aimeraient savoir combien de temps dure la déperlance du sol après un incendie, et mieux comprendre les processus et mécanismes détaillés par lesquels la fumée froide affecte le sol.

Il est important d'acquérir une compréhension approfondie du processus qui conduit à l'hydrofugation du sol induite par le feu, parce que les gestionnaires ont besoin de ces informations pour prédire avec précision où les sols sont susceptibles d'être hydrophobes après un incendie, expliqua Berli.

"Nous ne comprenons toujours pas vraiment les processus qui conduisent à cette imperméabilité du sol induite par le feu, " dit Berli. " En fonction de ce que nous trouverons, les mesures pour prédire l'hydrofugation induite par le feu pourraient être différentes, et cela peut avoir un impact significatif sur la façon dont nous pouvons prévoir et prévenir les inondations ou les coulées de débris qui se produisent après un incendie. »

"Cette étude a été un grand pas en avant, mais il souligne l'importance des recherches futures sur la façon dont les incendies affectent le sol, parce que les incendies de forêt affectent des milliers et des milliers de kilomètres carrés de terres chaque année dans l'ouest des États-Unis, " Samburova a ajouté. " Certains de nos objectifs futurs sont de découvrir comment se produit exactement cette imperméabilité du sol, où ça se passe, et combien de temps ça dure."