火災原因調查的未來趨勢

前言
當縱火及火災原因調查的合法性越來越受到重視時，有關火調科學的證據就要面對越來越嚴苛的挑戰。很高興，美國聯邦政府已經著手進行相關研究，以解決既存的缺失。

想像你到了一個火場進行火災原因調查，你檢查整個火場，並走到起火點，發現有些狀況不合理。牆上及天花板的嚴重燒毀痕跡應來自於地板，且地板上有明顯液體潑灑之痕跡。

拍攝起火戶之數位照片後，立即輸入手提電腦，並將相片組合成火場房間的立體模型，同時輸入房間物件的尺寸，俾便電腦可以運算這些資料，模擬火災發生情形。你持續修正這些數位相片，提供物件材質，如引火溫度或每單位之熱釋放率，如此電腦模擬可以擷取相關資料模擬。

接下來，確認走道、空調系統通風和窗戶的狀態以完成幾何模型，並追蹤相片中的熱痕分界線，最後找出發火源，找出起火點，按下傳送鍵。

衛星接受你所傳送之資料至遠端電腦基地，分析這個模型。一系列的原因分析及問題答案會傳送至你的手提電腦，協助你瞭解事實真相，並出現最合理之情節來引導你繼續相關火場調查，聽起來像天方夜譚？可能嗎？

正在進行的研究顯示，上述情形的技術將在近十年內達成。美國標準檢驗局（NIST）、火災實驗室正與美國消防署（USFA）、美國菸酒槍械管制局（ATF）及美國司法部合作(US. Dept. of Justice)，提供更科學的火災原因調查。這篇文章將揭示相關研究的概述及發展。

科學對抗縱火
在美國，縱火是火災的主要原因，根據美國消防署的統計，縱火每年造成的直接財物損失高達三十六億美元，要降低縱火案件損失，現行縱火的調查及縱火犯的起訴就扮演著重要的角色。

在消防首長雜誌中，Vincent Brannigan教授曾經提出火調專業證據今後要被法庭採納，必須在作法上跟過去有很大差異。（1998年8月「縱火，科學證據及Daubert案例」及1999年7月「專家新衣－Kumho輪胎火災後的縱火科學」，兩篇文章都可在www.firechief.com查閱）因為Daubert和Kumho輪胎結論必須經得起考驗。換句話說，如果某些情形沒有科學論證或實驗重現，在法庭上就不會被採納。根據美國防火協會（NFPA）的統計，縱火案只有2﹪會被定罪。這也是火調人員積極尋求改善火災的科學調查能力之原因。

火場調查知識及經驗只是成功完成調查的要件之一，具有良好調查訓練及完善配備的火調人員才能圓滿達成任務。接下來，努力廣泛研讀新知及從事研究是提供高品質火災調查的重點。此外，相關材料的實際試驗也會引導研發新穎的硬體設備以供火災調查人員使用。

運用電腦訓練
火調的標準作業訓練已經發展出一套訓練軟體－interFIRE VR。這是由美國菸酒槍械管制局首先發難（ATF），結合美國消防署（US FA）、美國防火協會（NFPA）、美國再保公司（American Re-Insurance Co.）、國際縱火調查人員協會的專家、美國標準檢驗局（NIST）及the law firm of Butler, Burnette and Pappas所研發完成。

interFIRE VR是一個電腦互動式教學軟體，是一種最新虛擬程式，可以提供最好的教學課程。這套軟體包括三個部分，基礎教學、參考資料及實況模擬。

基礎教學：提供訓練重點如火調準備、證物蒐集、書面記錄、訪談證人和追蹤調查。

參考資料：提供縱火防制、證物保存、追蹤調查準備、犯罪起訴及消防模擬等廣泛的資料。

實況模擬：讓練習者從接聽電話、出勤至完成調查，練習者必須一一完成記錄現場、蒐集證物、實驗分析、證人訪談，最後呈現調查結果。這個軟體同時提供一些可以選擇的調查協助工具，如縱火調查犬，主要是訓練練習者盡可能及時運用各種可用之資源及配備來完成火場調查。

此外，模擬軟體中的房子火災是由NIST所拍攝及指導，對interFIRE VR的使用者而言，如果想用電腦模擬，也可將模擬的預測結果跟參考資料中的火災溫度比對是否吻合。

想知道interFIRE VR這個軟體的更新資料，可至 http://www.interFire.org 的網站查閱，並可訂購interFIRE VR這個軟體，另從事消防服務的成員，也可以逕洽USFA索取interFIRE VR這個軟體。

降低縱火策略
美國消防署（USFA）和Tennessee峽谷警察合作一個強化火災調查計畫，透過文書製作標準化、增加火調人員在火災現場通訊及資料傳送能力、提供火調人員電子參考資料及電腦模擬火災的能力。這個計畫為了簡化個案資料的管理，提供現場火調人員必須蒐集、記錄文書及圖像的系統。這個系統可以讓火調人員及火場救災的遠端人員快速交換資料。AIMS計畫中軟硬體的核心叫做「快速傳送資料套裝配備」（Transportable Rapid Information Package），硬體包括整合衛星定位接收器、彩色列表機、掃描器、證物標籤列表機、數位攝錄影機、行動電話及無線上網的laptop電腦。

「快速傳送資料套裝配備」可以從火場處理及分送資料、訊息及相片，並從國家火災意外資料庫系統和FBI正式犯罪報告中擷取資料，或提供遠端通路至物質參考資料庫或消防圖書館，如美國標準檢驗局（NIST）的火災研究資訊服務中心。

「快速傳送資料套裝配備」的功能摘要整理如附表一，對現行火調技術及資料管理之改進詳如附表二。

火災調查的研究
當所有訓練依據上述R＆D的努力，可以增加調查者的技能及火場勘查能力，但是火調還有一些弱點，缺乏火調人員可以合理解釋火場現象的資料和知識，包括對火災動力學的瞭解、找出真正的起火處、發火源的影響、各種材質的火焰擴散速率及熱釋放率、各種燃燒型態等等。

針對上述問題，有部分的改進研究工作已經由許多聯邦組織開始進行，簡單分述如下：

美國消防署（USFA）燃燒型態實驗
為了研究火災燃燒型態，美國消防署（USFA）和美國標準檢驗局（NIST）結合，實際進行了許多全尺寸的燃燒實驗。這些實驗的房子雖然建造於實驗室，但跟一般住宅一樣，並且使用不同的燃料來進行多次實驗。實驗是由火調人員協會設計，再由另外一組火調人員負責調查。實驗中的很多燃燒型態都被紀錄，這些資料顯示影響燃燒型態的變數很多，其中兩個主要影響因素是：通風（ventilation）及閃燃（flashover），這些實驗結果可以提供未來火災燃燒型態的研究。

NIJ全尺寸房間燃燒型態研究
在國家司法協會（The National Institute of Justice）、建築和火災研究實驗室(Building and Fire Research Laboratory)和美國標準檢驗局（NIST）所屬法律執行標準室(Office of Law Enforcement Standards)贊助下，由馬里蘭大學的火災和搶救學會進行一連串實驗。這些實驗在一個單一房間的結構中進行，每個實驗中均使用類似的家具。

總共進行了四個實驗，共進行兩組重複的實驗，第一組利用小火焰引燃椅子的把手（在重複實驗中，實驗的過程一模一樣，以比較實驗結果的重複情形），另一組的重複實驗則潑灑0.95公升在房間的地板上，作為發火源。

在這第一組重複實驗中，兩次實驗時閃燃約發生於5分40秒，第二組利用汽油引火之實驗中，閃燃發生時間則約為1分15秒。在所有實驗中，滅火時間約在閃燃發生後3分鐘後開始進行。

在每個實驗中，均有溫度和熱流時間測量報告。兩組實驗中，氧氣、一氧化碳及二氧化碳的量一樣做紀錄。此外，房間的狀況及裝潢在每一個實驗後均加以研究及照相。比較每組重複實驗之結果，發現在資料、燃燒型態和各物件的狀況在燃燒後的結果均非常相似，例如燈泡的拉出（這個現象證明燈泡會朝向最大熱源的方向拉出，但不一定是朝向起火點）。

很不幸，在重複實驗中也發現嚴重燒毀區域、燃燒型態的位置及燃燒型態的結果出現很大的差異。例如在椅子把手上方牆壁的燃燒型態就是例外，牆壁上出現非常不同的痕跡，所以燃燒痕跡對許多火調人員而言並不是那麼的可信。

在這個美國消防署（USFA）的研究，通風似乎是主要造成燃燒痕跡變化的主因，基於這個研究基礎，未來的研究將著重於全尺寸的火災所產生的現象，以便獲得對火災型態更多的瞭解。

液化燃料潑灑/燃燒型態研究
NIST已經完成有關汽油殘跡和燃燒型態的研究，NIJ提供這個研究的第一個部分，潑灑多少的汽油會形成多大的潑灑痕跡。在實驗中使用各種不同材質的地板，地板四周沒有圍牆，以排除侷限空間所產生的的影響，並於上方設置一個煙罩，以測量熱釋放率。測量汽油潑灑的痕跡後，隨即引火，並記錄燃燒痕跡及熱釋放率。研究報告的結果提供火調人員一個方法，可以瞭解不同的汽油量在不同的樓地板材質，可能產生的燃燒型態，實驗中的熱釋放率也成為火災模型運算的資料庫。

在每一個地毯的燃燒實驗中，大量的汽油縱火都會產生甜甜圈的燃燒痕跡（Doughnut Pattern），這種現象的形成是因為汽油潑灑之處會產生隔絕及冷卻地毯之效果，這也與許多火調人員的實務經驗吻合。

其他液體燃燒型態的實驗正在計畫中，這些將在NIST進行的實驗計畫，一樣會重複實驗，以便比對侷限空間及房間裝潢的影響，這些由NIJ及USFA所資助的實驗已預計於今年未來的日子進行。

電腦模擬火災
火調人員使用電腦模擬火災已經有很多年的經驗了，這些軟體功能通常為簡單的數字呈現或區域模型，如ASET-B、FPETOOL和FAST，這些模型軟體可以算出房間熱氣層的溫度特徵及熱氣層的高度。

最近NIST使用了一個新軟體「火災動態模擬」（Fire Dynamics Simulation），可以運算流體動力狀況，它是將房間分隔成很多小長方形的運算單位，然後運算每一個單位的密度、速度、溫度、壓力及氣體的種類，以找出火災的蔓延路徑。FDS利用裝潢、牆壁、地板、天花板的材質特性去模擬火災成長和擴散狀況。

第二個軟體稱為「濃煙觀察」（Smokeview），它是一個可以將FDS模擬出來的結果，以具象方式呈現的軟體，這些具像可以是一張圖片，也可以是平面或三度空間的動畫，這二個軟體現在都是可以在NIST的網站上免費下載。

在NIST所屬的消防安全工程部門，運用上述兩個軟體協助哥倫比亞州的消防及緊急救護隊，調查兩個消防同仁殉職和多位消防同仁受傷的火災。FDS輸入建築物的格局、屋內材料的燃燒溫度及消防隊的救災流程，相關的模擬結果，經過比對火場實際燒毀情形，及重建學會（Reconstruction Committee）所提供之資料後，重建學會利用這兩個軟體在不同的通風狀態下，可能產生之狀況，藉以找出火災當時最可能發生之燃燒情形。這些模擬在NIST的網站上可以下載。

這些電腦模擬技術的運用，現在還在啟蒙階段，未來的研究及發展是要做到連燃燒後的型態都可以呈現，以便提供火調人員關於火勢發展及路徑更有價值的資訊，這不是未來式，而是現在進行式，這些模擬也可以做為火調人員的訓練工具，以便讓火調人員瞭解火災動力的影響。

聯邦政府現在也開始增加火災原因調查上面的研究，積極投資ATF在MD州Beltsville市的火災研究實驗室。雖然這個實驗室在2002年還無法建構完成，但相關研究人員已經和NIST下的BFRI人員合作研究。

如您所見，很多火調研究正在不斷向前邁進，火調的工具也不斷增加，所以本文開頭所敘述的未來火調工作的情節也為期不遠了。