全球野火危機升級，MR 消防模擬如何讓滅火行動更精準？

近年來，全球森林火災的頻率和強度持續攀升，成為各國共同面臨的重大環境與安全挑戰，極端氣候事件的增加，以及人類活動對森林生態的影響，使火災不再是局部或偶發性的問題，而是跨國界、跨地域的災害，影響範圍涵蓋生態系統、空氣品質、基礎建設，甚至經濟發展與人類健康。

根據聯合國糧農組織（FAO）發布的《2024年世界森林狀況》報告，2023年全球野火排放的二氧化碳約為66.87億噸，其中，北半球的森林火災出現破紀錄的增長，僅加拿大就貢獻了相當大的比例。
 

• 美國加州 (California, USA)：
  2024年9月初，加州 (California) 和內華達州 (Nevada) 因持續高溫和乾燥天氣爆發多起野火，其中，南加州的洛杉磯東部 (Eastern Los Angeles, Southern California) 和聖伯納地諾國家森林 (San Bernardino National Forest) 的火災尤為嚴重，火勢迅速蔓延，造成大規模的財產損失和人員撤離。
• 加拿大 (Canada)：
  2023年，加拿大 (Canada) 經歷了有記錄以來最嚴重的森林火災季節，燒毀了約1500萬公頃的森林，導致大量居民撤離，並影響了北美 (North America) 及歐洲 (Europe) 的空氣品質。
• 澳洲 (Australia)：
  2019年至2020年間，澳洲 (Australia) 發生了持續七個多月的森林大火，燒毀了超過21%的森林，估計有超過10億隻動物喪生，生態環境遭受毀滅性打擊。
• 俄羅斯 (Russia)：
  2021年，俄羅斯西伯利亞 (Siberia, Russia) 地區的森林火災面積創新高，燒毀了超過1880萬公頃的森林。
• 近期洛杉磯特大火災 (Recent Major Wildfires in Los Angeles, USA)：
  2025年1月7日起，洛杉磯 (Los Angeles, California) 地區發生了一系列持續的野火，包括帕利塞茲火災 (Palisades Fire)、伊頓火災 (Eaton Fire) 和赫斯特火災 (Hearst Fire)；火勢因極低的濕度、長期乾旱以及颶風級別的聖塔安娜風 (Santa Ana Winds) 加劇，某些地區的風速甚至超過每小時80英里（130公里/小時）；這些野火已造成29人死亡，超過1.8萬棟建築物受損，並迫使超過20萬人撤離。

這些事件再次突顯了在預防和應對森林火災方面的不足，儘管政府與消防單位已投入大量資源，但極端氣候條件與城市邊緣的森林開發，使得火災的發生與撲滅變得更加困難，這不僅是消防單位的挑戰，更關乎政府政策制定、城市規劃、生態保護及公眾意識提升等多層面議題。

面對森林火災日益嚴峻的威脅，消防專業人員必須深入了解火災的起因、氣候變遷的影響、預防措施，以及滅火策略和所面臨的挑戰；唯有透過多層次的防災應變計畫，結合先進科技、跨部門合作與社會大眾的積極參與，才能有效降低火災帶來的損害，確保生態環境與人類安全的永續發展。
 

森林火災的起因 (Causes of Wildfires)

森林火災的起因涉及自然與人為因素，而近年來人為因素已成為主要火災來源，佔比高達 90% 以上，極端氣候條件和森林管理政策的變化，也讓火災風險變得更加複雜和嚴峻，以下為森林火災常見的起因：
 

1. 自然因素 (Natural Causes)

自然因素導致的森林火災通常與氣候條件和地理環境密切相關，主要包括以下幾點：
 

• 閃電 (Lightning Strikes)：
  閃電是最常見的自然火災誘因之一，特別是在乾燥季節，雷暴產生的閃電擊中枯枝落葉或乾燥植被時，可能點燃火源，閃電可分為雲對地閃電 (Cloud-to-Ground Lightning, CG) 和 乾雷暴 (Dry Thunderstorms)，後者特別危險，因為它們通常伴隨高溫、強風和極少降水，使火勢迅速擴散。

• 火山噴發 (Volcanic Eruptions)：
  火山活動釋放的熔岩和火山灰可直接引燃周圍森林，形成大規模火災，例如：夏威夷 (Hawaii, USA) 的火山噴發曾導致森林和草原起火。
   

• 自燃 (Spontaneous Combustion)：
  在極端高溫和乾燥條件下，植物內部的有機物質可能發生氧化反應，產生足夠的熱量導致自燃，這在堆積的乾枯植被或泥炭沼澤 (Peatlands) 中尤為常見。

2. 人為因素 (Human Causes)

人類活動已成為當今森林火災的最主要起因，約 90% 以上的森林火災與人類行為相關，主要包括以下幾種：
 

• 未熄滅的露營火：
  露營時未正確熄滅的營火，特別是在乾燥環境下，極易引發森林火災；美國國家公園管理局 (National Park Service, NPS) 指出，每年約 85% 的森林火災 是由人類行為引發的，其中露營火災佔了很大比例。
• 煙蒂丟棄：
  吸菸者隨意丟棄未熄滅的煙蒂是許多火災的根源，特別是在道路邊、公園或乾燥的森林地區，即便煙蒂表面看似熄滅，但內部仍可能持續燃燒數分鐘，足以點燃枯葉或草地。
• 農業焚燒：
  許多地區習慣使用「刀耕火種 (Slash-and-Burn Agriculture)」或焚燒農業廢棄物的方式來清理土地，但這種行為在風力強勁或乾燥季節容易失控，造成大規模森林火災；例如，2023年加拿大 (Canada) 的大火部分原因即來自農田燃燒失控。
• 電力設備故障 (Power Line Failures)：
  供電設備如高壓電線短路或倒塌可能引發火花，點燃周圍植被，例如，2018年美國加州的坎普大火 (Camp Fire)，即由太平洋煤電公司 (Pacific Gas and Electric, PG&E) 的輸電線短路引發，最終造成 85 人喪生，成為加州史上最致命的野火。
• 機械設備火花：
  施工機械、車輛排氣管、鐵路列車剎車等機械設備在運作過程中可能產生火花，點燃周圍乾燥的可燃物。
• 縱火 (Arson)：
  一些火災是由個人惡意縱火引起，這是最難以預防和控制的因素之一；根據美國消防管理局 (U.S. Fire Administration, USFA) 的統計，每年約 20% 的野火是人為縱火，其中許多案件發生在高風險的森林邊緣地區。

3. 氣候變遷與森林管理不善

近年來，氣候變遷 導致全球氣溫上升、降水減少，進一步加劇森林火災的頻率和強度；此外，森林管理不善 也是導致火災失控的重要因素，包括：
 

• 過度積累的枯枝落葉：
  缺乏定期的燃料管理，森林地面堆積大量可燃物，使火勢更加猛烈；例如，2020年加州大火的嚴重程度部分原因就是當地森林地面積累了過多的枯葉和灌木。
• 缺乏定期防火燒除 (Prescribed Burns)：
  許多國家為了避免小規模火災，限制計畫性燃燒 (Controlled Burns)，導致森林內部積累大量燃料，一旦失控便難以撲滅；例如，澳洲原住民傳統上透過「文化燃燒 (Cultural Burning)」來控制火勢，但這一做法在近年來受到限制，導致森林火災變得更加難以控制。

氣候變遷對森林火災的影響

氣候變遷正在全球範圍內加劇森林火災的頻率、強度和範圍，使得過去屬於季節性的火災如今變得更加不可預測，並且影響時間更長，破壞力更大；近年來，各地科學研究顯示，全球暖化、降水模式改變、極端氣候事件增加，正在讓森林火災變得更頻繁且難以控制。
 

1. 全球暖化導致乾旱期延長，易燃物增加

全球氣溫持續上升，使得許多地區的乾旱期 (Drought Periods) 拉長，這導致：

• 土壤水分減少，植物生長受限，增加大量乾枯植被，形成火災的高燃料環境。
• 樹木和灌木枯死，減少森林的自我調節能力，使其更易燃燒。
• 水源減少，使得火災發生時滅火資源更為短缺。

✔ 案例：根據美國國家海洋暨大氣總署 (NOAA) 的資料，加州 (California, USA) 近 20 年來持續經歷更頻繁和更嚴重的乾旱，使其森林變得極為乾燥，成為火災的高風險區域。
 

2. 熱浪加劇森林乾燥，提升燃燒風險

熱浪 (Heatwaves) 是導致森林火災風險上升的關鍵因素之一，因為：

• 高溫加快水分蒸發，導致樹木、草地和土壤變得更乾燥。
• 熱浪期間的極端高溫 可能直接使某些物質達到燃點，增加火災自燃的可能性。

✔ 案例：

• 2021年加拿大不列顛哥倫比亞省 (British Columbia, Canada) 發生創紀錄的熱浪，溫度飆升至49.6°C (121.3°F)，引發大規模森林火災，燒毀了大量森林和住宅。
• 2022年歐洲熱浪 (European Heatwave)，使法國、西班牙、葡萄牙等國森林火災數量大增，導致數十萬公頃森林被燒毀。

3. 風力影響火勢擴散速度

強風是森林火災蔓延的主要推動力之一，因為：
 

• 風速提升 會將燃燒中的火焰和火星吹向新區域，導致火勢迅速擴展。
• 風向不穩定 使得消防員難以預測火災的擴散方向，增加滅火難度。
• 高空氣流動 使火勢向更高海拔和更遠的地方蔓延。

✔ 案例：2025年 洛杉磯 (Los Angeles, USA) 的野火 由於聖塔安娜風 (Santa Ana Winds) 風速超過每小時 130 公里 (80 英里)，導致火勢迅速擴散，並對城市邊緣的住宅區造成嚴重損失。

4. 極端氣候事件增加

• 強降水與洪水 可能促使植被迅速生長，但隨後的乾旱則會使這些植物變為極易燃燒的燃料。
• 雷暴與乾雷 (Dry Thunderstorms)，即伴隨閃電但幾乎無降水的暴風，會引發森林火災，特別是在乾燥地區。

✔ 案例：2023年加拿大 (Canada) 的森林火災，部分起因是雷暴期間發生的 乾雷閃電 (Dry Lightning)，點燃了大片乾枯森林，導致火勢迅速擴散，並影響北美空氣品質。
 

5. 永凍土融化與泥炭火災

氣候變遷也影響了全球北部地區的永凍土 (Permafrost)，當這些地區解凍後：
 

• 埋藏在土壤中的有機物開始氧化，變得容易燃燒，形成泥炭火災 (Peatland Fires)。
• 這類火災能燃燒數個月甚至多年，並釋放大量二氧化碳 (CO₂)，進一步加劇全球暖化。

✔ 案例：2021年，俄羅斯西伯利亞 (Siberia, Russia) 的森林火災因氣候變遷導致永凍土融化，使地下泥炭層燃燒，成為難以撲滅的「殘火 (Zombie Fires)」。
 

6. 氣候變遷與森林火災的惡性循環

森林火災不僅受氣候變遷影響，反過來也會加劇氣候變遷，形成惡性循環：
 

1. 火災釋放大量溫室氣體（二氧化碳、甲烷），進一步推動全球暖化。
2. 植被被燒毀後，吸收二氧化碳的能力下降，導致更多溫室氣體累積。
3. 大規模火災破壞土壤，使其儲水能力下降，加劇乾旱和後續火災風險。

✔ 資料： 根據 2023 年聯合國糧農組織 (FAO) 報告，2023 年全球森林火災產生了 66.87 億噸的二氧化碳排放，其中加拿大野火就貢獻了極大的比例。
 

森林火災的滅火策略

森林野火的滅火策略主要分為 直接攻擊 (Direct Attack) 和 間接攻擊 (Indirect Attack) 兩種方法，消防人員會根據火災強度、地形、天氣條件和可用資源來決定採取哪種策略；然而，在極端火災條件下，即便是最先進的滅火技術，也可能難以應對；例如，2025 年洛杉磯野火 (Los Angeles Wildfires, 2025) 就顯示出，在高風速與極端乾燥的環境下，傳統滅火策略可能無法有效遏止火勢。
 

1. 直接攻擊 (Direct Attack)

直接攻擊 指消防人員在火線上直接進行滅火，以最快的方式控制火勢擴散，這種方法適用於火勢較小、強度較低的火災，並且能夠確保消防人員的安全。
 

直接攻擊的方式：

• 水攻擊 (Water Application)： 透過直升機、飛機或消防水帶直接澆灌火源，使火焰降溫並熄滅。
• 化學阻燃劑 (Fire Retardants)： 例如 Phos-Chek，這種化學藥劑可減緩火勢擴散，並降低植被的可燃性。
• 泡沫滅火 (Foam Suppression)： 消防泡沫可覆蓋植被和建築物，形成隔離層，防止火焰蔓延。
• 地面消防 (Hand Crews & Bulldozers)： 消防人員使用消防工具、推土機等設備直接撲滅火源。

✔ 優勢：

• 可 立即 作用於火焰，快速控制小型火災。
• 適用於 低強度火災，能有效防止火勢進一步擴大。

✘ 限制：

• 不適用於極端火災——若火勢過大、火場溫度過高，消防人員難以靠近。
• 水資源有限——在偏遠地區或乾旱區域，水源供應可能不足，影響滅火效率。

2. 間接攻擊 (Indirect Attack)

間接攻擊 著重於控制火勢的擴散，而不是直接滅火，此方法特別適用於火勢過大或過於危險，無法進行直接攻擊的情況。
 

間接攻擊的方式：

• 防火線 (Firebreaks & Fuel Breaks)： 使用推土機或人工方式清除可燃物，建立隔離帶，防止火勢擴散。
• 逆火 (Backburning)： 在火災前進路徑上 有計劃地點燃小型火勢，預先燃燒可燃物，讓主火場失去燃料。
• 利用自然屏障 (Natural Barriers)： 運用河流、道路、山脈等天然地形，作為火勢蔓延的阻隔點。
• 空中滅火 (Aerial Firefighting)： 透過飛機投放阻燃劑，在火勢前進方向預先建立防火屏障。

✔ 優勢：

• 適用於大範圍火災，能有效控制火勢蔓延。
• 相對安全，消防人員可避免直接接觸高強度火場。

✘ 限制：

• 需謹慎規劃，若風向突變，逆火可能失控，反而助長火勢。
• 無法保證完全阻止火災，飛火 (Ember Storms) 可能在火線之外點燃新火點，突破防火線。

滅火策略的挑戰

儘管現代消防技術與滅火策略已經被廣泛應用，但極端天氣條件的加劇，使得森林野火的控制變得愈發困難，消防單位不僅面臨風力助長火勢、乾旱導致可燃物累積的問題，還需要應對氣候變遷帶來的長期火災風險，以及滅火資源有限的挑戰。
 

強風助長火勢擴散

強風是森林火災蔓延的主要推手之一，像聖塔安娜風 (Santa Ana Winds) 等強風系統能夠將火焰迅速推進，甚至使火星飄散至數公里外，引發二次火災；例如，2025 年洛杉磯野火 (Los Angeles Wildfires, 2025) 中，風速超過 130 公里/小時 (80 mph)，即便消防隊已設置防火線，火勢仍然快速突破，使整個應變系統陷入困境。這種高風速環境下，傳統的滅火策略往往無法完全奏效，消防隊員只能被動撤退，重新部署防禦線。
 

乾旱與燃料累積

長期乾旱會導致森林植被枯死，形成高度可燃的「燃料庫」(Fuel Load)，加劇火災的強度與持續時間；例如，2021 年西伯利亞 (Siberia, Russia) 的森林火災，由於永凍土融化，地下泥炭層被點燃，形成難以撲滅的「殘火 (Zombie Fires)」，這些地下火焰能夠在冰雪覆蓋的冬季持續燃燒，並在隔年春季重新引燃地表植被，使滅火工作變得極其困難。
 

極端高溫與氣候變遷

氣候變遷導致的全球暖化，使得野火季節顯著延長，並增加火災的強度。隨著平均氣溫上升，森林變得更加乾燥，燃點降低，任何小型火源都可能迅速升級為失控的大火；例如，2023 年加拿大森林大火 (Canada Wildfires, 2023) 就是由於乾雷閃電 (Dry Lightning) 點燃大片森林，造成加拿大有紀錄以來最嚴重的野火季，這場火災不僅燒毀超過 1,500 萬公頃的森林，更對北美洲的空氣品質產生嚴重影響，煙霧甚至飄散至美國東岸和歐洲部分地區。
 

滅火資源不足

當同時發生多起大型森林火災時，滅火資源往往難以應對，消防人員、滅火機具、直升機與水資源均可能面臨短缺，導致火勢無法及時受控；例如，當北美、西伯利亞與澳洲同時進入火災高峰期時，可用的滅火飛機與支援設備往往不敷需求，進一步加劇了火災造成的損失；此外，在經濟資源有限的國家，滅火經費更難以負擔長期且大規模的消防行動，導致某些地區的火災可能持續數個月甚至超過一年，對生態與空氣品質產生嚴重影響。
 

演練計畫與模擬系統的應用

隨著森林野火的頻率與強度日益增加，傳統的消防訓練模式已不足以應對極端火災條件，因此，為了提升消防人員的應變能力，各國消防機構正在廣泛應用先進的模擬系統 (Advanced Simulation Systems)，透過沉浸式訓練來加強滅火策略與決策能力。
 

演練計畫的重要性

現代消防演練計畫不僅針對基本滅火技巧，還涵蓋以下關鍵要素：
 

• 火場態勢分析：模擬火災擴散模式，讓消防人員預測火勢發展，提升決策能力。
• 戰術部署與協調：模擬大型火災應變，測試不同部門間的協同合作，包括地面部隊與空中滅火支援。
• 極端條件應變：針對強風、乾燥環境、高溫與資源受限等情境進行訓練，提高滅火應變速度。
• 安全撤離與人員疏散：確保消防隊員在危險環境中能迅速撤離，減少傷亡風險。

由於現場演練成本高、風險大且受地形與天氣限制，模擬系統的引入成為提升訓練效率的關鍵。
 

先進模擬系統的應用

為了提升消防人員在森林火災中的應變能力，Quantum3D 先進的模擬系統被廣泛應用於訓練中，以下是兩款主要的模擬系統及其功能：
 

FireFLY 森林消防訓練模擬器

FireFLY 是一款專為提升森林火災現場指揮與協調能力而設計的訓練模擬器，系統利用高擬真環境模擬技術，提供逼真的森林火災場景，使消防員能夠：
 

• 火災蔓延模型：
  考慮樹木特性（如類型、密度、年齡）、可燃物質（如類型、分佈、濕度）、風速、氣溫、降雨量、地形等因素，模擬火勢的擴散。
• 煙霧蔓延模型：
  根據風速和方向、可燃物質的濕度、火勢強度、植被類型等，模擬煙霧的擴散情況。
• 設備操作：
  模擬消防車、推土機、直升機和飛機的操作，包括灑水/化學物質、路線規劃、加油、補水等。
• 人員訓練：
  模擬消防員的行動，如建立防火線、砍伐樹木、灑水/化學物質、進行控制燃燒等。
• 2D 地圖功能：
  提供詳細的衛星照片、GPS 追蹤、縮放和平移功能，方便指揮官進行戰術規劃。
• 車輛追蹤系統：
  與實際操作中使用的 GPS 車輛追蹤系統介面相連，實現對演習中每輛車輛的實時監控。

透過這些功能，FireFLY 為消防人員提供了全面的訓練環境，提升在實際火災中的應對能力，了解更多 >
 

混合實境消防模擬系統

該系統結合虛擬實境（VR）和增強實境（AR）技術，為消防員提供沉浸式的訓練體驗。其主要功能包括：
 

• 高擬真視覺模擬：
  提供 360° 視角，達到每秒 90 幀的高畫質顯示，真實再現大型火災場景。
• 熱點檢測：
  利用先進的紅外線（FLIR）感測器能力，實現熱點檢測，幫助消防員識別火源。
• 滅火操作模擬：
  模擬從飛機上投放阻燃劑、水或泡沫的操作，讓消防員熟悉空中滅火的流程。
• 穿透煙霧視覺：
  提供穿透煙霧的視覺能力，幫助消防員在低能見度環境中操作。
• VR 和 MR/AR 功能：
  在 VR 模式下，消防員可以完全沉浸在虛擬世界中；在 MR/AR 模式下，消防員可以同時看到現實世界（如自己的手和駕駛艙）和虛擬元素，增強訓練的真實感。
• 廣泛的相容性：
  該系統與各種飛機兼容，提供靈活的訓練選項。

透過這些功能，混合實境消防模擬系統為消防員提供了逼真的訓練環境，提升在實際火災中的應對能力，了解更多 >

模擬系統的優勢

✔ 降低訓練成本：與傳統現場演練相比，模擬系統無需動用大量設備與人力，可在室內進行訓練。
✔ 提升安全性：避免消防員在危險環境中受傷，讓學員在虛擬環境中熟悉火場操作。
✔ 可重複訓練：模擬系統允許消防員針對不同情境進行無限次數的演練，增強應對各類火災的經驗。
✔ 即時資料回饋：透過AI 與資料分析，提供每位消防員的反應時間、決策準確度與最佳應對方案，提升滅火效率。
 

未來展望與滅火技術創新

隨著 AI（人工智慧）、VR（虛擬實境）與 AR（擴增實境） 技術的快速發展，森林火災模擬系統將變得更加精細與智慧化，提供更高效的訓練方式與火災預測能力，未來的模擬技術將與衛星監測和 AI 分析結合，即時預測火災風險，幫助消防單位提前部署資源；此外，VR 訓練場景將更加多樣化，除了森林火災外，還可模擬城市火災、山區野火、工業火災等不同環境，確保消防員能適應各種火災情境。遠端協作訓練也將成為關鍵技術，使不同地區的消防隊伍能在虛擬環境中進行聯合演練，提升跨區應變能力，確保在大規模火災發生時能夠迅速協同作戰。

除了模擬技術的進步，滅火技術也正朝向更高效、更智慧化的方向發展，人工智慧與衛星監測技術正在加強全球火災監控，例如 NASA 的 FIRMS 系統，可即時追蹤火災熱點，幫助消防隊快速部署滅火資源；無人機與自動化機器人將在未來火災應對中發揮更大作用，無人機可在高風險區域進行巡邏與投放阻燃劑；而滅火機器人則能夠在極端火場中開闢防火線，降低消防人員的傷亡風險。

此外，耐火建築與社區規劃也將成為防火策略的一部分，例如採用 耐火建材、防火屋頂與智慧灑水系統 來減少火災風險，美國加州的 「防火社區 (Firewise Communities)」 計畫正積極推動這類基礎建設，確保社區具備更高的防火能力。

滅火材料的創新亦是未來趨勢之一，研究人員正在開發生物降解阻燃劑，以減少對環境的影響，同時研發更長效的阻燃劑，使其能夠提前施灑於森林火災高風險區域，以降低火災發生的機率；透過這些技術的結合，未來的滅火與防災策略將更具前瞻性與適應性，確保在面對日益嚴峻的森林火災挑戰時，能夠有效降低損失並保護生態環境。