Os índices de incêndios florestais e os modelos climáticos de alta resolução se combinam para produzir uma análise histórica detalhada dos eventos de incêndios florestais nos EUA e sugerem o potencial para incêndios mais graves e frequentes na segunda metade do século.

A lista é longa, alguns dos nomes familiares:Girassol, Paraíso, Whitewater-Baldy, Maçã, Pinecreek. Nomes que evocam imagens de períodos pastorais longe do mundo agitado.

Agora, esses nomes são sinônimos de incêndios florestais.

O número e a gravidade dos incêndios florestais estão nas manchetes em todo o mundo, do oeste dos Estados Unidos ao Brasil, da Sibéria para a Austrália. Incêndios florestais devastam o meio ambiente, dizimar enormes áreas de terra e populações de vida selvagem - estima-se, por exemplo, que meio bilhão de animais morreram nas megafiras que recentemente varreram a Austrália. Além de seu impacto na natureza, incêndios florestais também afetam a qualidade do ar, a infraestrutura, lares e vidas humanas.

Combinando dados de índices de incêndio bem estabelecidos e registros climáticos históricos, cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) estão mapeando uma previsão de incêndios florestais nos Estados Unidos e no Alasca contíguos que se estendem pelo resto do século. Eles também estão aplicando essa previsão para prever como os incêndios florestais podem afetar a infraestrutura essencial, particularmente a rede elétrica do país.

Compreendendo sua localização, a frequência e a gravidade podem ajudar os operadores de infraestrutura, agências de gestão de terras e governos locais desenvolvem planos para mitigar a devastação causada por futuros incêndios florestais.

Abanando as chamas do interesse

Em 2007, Yan Feng era um pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Califórnia em San Diego, quando ela testemunhou seu primeiro incêndio florestal, um evento grave o suficiente para fechar a escola por vários dias.

"As pessoas usavam máscaras porque a qualidade do ar era péssima, você pode ver as cinzas flutuando por toda parte, "lembrou Feng, agora é o principal cientista atmosférico e climático na divisão de Ciências Ambientais (EVS) da Argonne. "Mas foi um evento tão impressionante que me interessei por incêndios florestais."

Ela se juntou ao laboratório em 2010, afastando esse interesse por alguns anos, até que um instituto de pesquisa buscou a experiência e recursos de supercomputação de Argonne para desenvolver um modelo climático de alta resolução e um mapa de risco de incêndio do oeste dos Estados Unidos.

O trabalho de Feng nesse projeto despertou seu interesse em incêndios florestais novamente, e ela começou a escrever propostas de financiamento para continuar a pesquisa sobre o tópico. Logo ela descobriria que outros em Argonne compartilhavam de suas atividades.

Um deles foi Mark Petri, diretor do programa de energia elétrica de Argonne, cujo trabalho inclui a análise da resiliência da infraestrutura crítica. Uma das maneiras de testar essa resiliência é identificar e compreender os perigos externos, como clima extremo, que podem afetar a rede e outras infraestruturas essenciais.

Acontece que Argonne já havia construído uma base de conhecimento bastante considerável desses perigos, salve um em particular.

"Nos damos bem com furacões e tempestades de gelo, derechos e nor'easters, "disse Petri, "mas a única área em que parecia estar faltando eram os incêndios florestais."

E o que eles queriam, mais especificamente, foram dados que se concentraram em como as mudanças no clima impactam os incêndios florestais.

Reenter Feng.

Trabalhando através do financiamento de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido do Laboratório de Argonne (LDRD) obtido pela Petri, ela e seus colegas Jiali Wang e Emily Brown publicaram um artigo no jornal Cartas de Pesquisa Ambiental que examina as tendências de incêndios florestais nos últimos 30 anos. Usando o conhecido Índice de Secas de Keetch-Byram (KBDI) e observações climáticas de alta resolução de locais em todo o país, eles ilustraram como essas tendências podem afetar eventos futuros.

O KBDI mede a quantidade de umidade disponível para a vegetação local nas camadas superiores do solo e a matriz de material orgânico em decomposição, ou deep duff, que fica acima dessas camadas. Um ponto índice de zero sugere que o solo está bem saturado; em 800, condições de seca prevalecem.

Enquanto outros realizaram análises de tendências históricas de incêndios florestais usando o KBDI antes, os pesquisadores de Argonne foram os primeiros a obter um em uma resolução sem precedentes e em uma área e período de tempo tão grandes.

Se você pensar em uma grade, a maioria dos pontos de grade usados ​​em estudos atuais representam uma área, ou resolução espacial, na faixa de 10 a 50 km. A equipe de Feng usou observações que abrangeram áreas de apenas 4 km ao longo dos Estados Unidos contíguos, para o período de 1982 a 2017.

Mas porque o KBDI e outros índices de incêndio servem principalmente como indicadores preditivos de incêndios florestais, eles tiveram que encontrar uma maneira de relacionar o índice aos incêndios reais, o que eles fizeram ao encontrar dados históricos de incêndios que ocorreram durante esse período.

"Então, fizemos esta análise de correlação e encontramos correlações significativas entre o índice de incêndio e a área de queima observada de incêndios florestais nos últimos 36 anos, "disse Feng." Isso nos deu confiança para usar este índice preditivo para estimativas futuras. "

O índice foi então aplicado a modelos climáticos regionais produzidos por Jiali Wang e seu colega de Ciências Ambientais Rao Kotamarthi usando um modelo de Pesquisa e Previsão do Tempo (WRF) em um espaçamento de grade de 12 km. Adotando uma abordagem usual que considera as incertezas de diferentes fontes de dados de entrada, eles foram capazes de prever a frequência e a gravidade dos incêndios florestais futuros de meados ao final do século 21 nos Estados Unidos e no Alasca.

É mais complicado

Em comparação com outros fenômenos induzidos pelo clima, como furacões mais intensos ou tempestades mais frequentes e extremas, os incêndios florestais são mais complicados.

Além das condições climáticas regionais, os pesquisadores devem considerar outros fatores ambientais importantes que podem promover e espalhar o fogo. Existe topografia - basicamente, a configuração do terreno - e gestão do terreno; uma inclinação voltada para o vento faz com que o fogo se espalhe mais rapidamente, e uma superfície carregada com madeira seca, folhas e arbustos literalmente adicionam combustível ao fogo.

Diferentes índices consideram apenas algumas dessas variáveis, e cada um tem seus prós e contras, observou Wang, um cientista da atmosfera e da terra de Argonne e co-autor do artigo. O KBDI, por exemplo, concentra-se na temperatura e precipitação, mas não leva em conta o vento que, como vimos, é fundamental para a propagação do fogo.

"Começamos com um índice de incêndio bastante simples que fornece o risco, mas não pode prever o incêndio com a mesma precisão que a previsão do tempo, "Disse Wang." É muito bom em regiões que têm combustível rico, mas para áreas que não têm isso, precisamos olhar para outros índices com menos limitações e possivelmente melhores capacidades preditivas. "

Apesar dessas limitações, a equipe foi capaz de usar seus dados históricos como uma base sólida para prever o potencial de incêndios florestais ao longo da segunda metade deste século. As perspectivas são preocupantes, para dizer o mínimo, impulsionado predominantemente pelo aumento das temperaturas.

Já, temperaturas extremas, os ventos fortes e as condições de seca no oeste estão fornecendo uma visão sombria do que está por vir. No final de setembro, incêndios florestais haviam criado uma enorme faixa de destruição do sul da Califórnia ao norte através de Oregon e Washington, queimando um recorde de 4 milhões de acres só na Califórnia.

"Com base em nossos e outros estudos, há um aumento em termos de frequência e gravidade dos incêndios que estão ocorrendo no presente em comparação com duas ou três décadas atrás, "disse Feng.

E de acordo com a pesquisa, as coisas só vão piorar.

"Executamos os modelos WRF muitas vezes, e todos os resultados do projeto mais numerosos, eventos de incêndio mais frequentes e extremos, especialmente no Ocidente, onde já existem muitos incêndios, "acrescentou Wang. O mesmo será válido para as regiões Sul e Sudeste, já sujeito a danos de furacões e outros perigos extremos.

Eles também descobriram que o potencial para incêndios extremos pode se estender a partes do país onde os incêndios florestais apresentavam pouco risco no passado, como o meio-oeste, o Nordeste e o Alasca.

Embora normalmente ignorado em tais estudos devido à falta de dados observacionais e os requisitos computacionais para adicioná-los às simulações, O Alasca foi incluído no artigo da equipe, em que eles escreveram que o estado "aqueceu duas vezes mais rápido que o resto da nação, e está experimentando aumento de temperatura do permafrost, o que pode levar a mais incêndios florestais. "

Os dados resultantes serão usados ​​pela equipe da Argonne para construir um indicador de risco de incêndio em seu modelo de avaliação de risco de infraestrutura, um que já aborda aqueles outros, perigos extremos mais amplamente estudados.

O modelo serve como uma espécie de roteiro de perigo, fornecer às empresas de serviços públicos e outros operadores de infraestrutura previsões de riscos de longo alcance, seja um incêndio ou um furacão. Saber o momento e a gravidade potencial de qualquer um deles pode ajudá-los a desenvolver um melhor plano de gerenciamento para a segurança da infraestrutura essencial, particularmente a rede elétrica do país.

Isso pode significar uma melhor gestão da terra, como cortar árvores e arbustos ao redor de concessionárias, ou mover linhas de energia, quando viável. O trabalho está em andamento para desenvolver estratégias mais inteligentes para desligar a energia quando os sistemas estão sob risco de superaquecimento, evitando interrupções como aquelas pelas quais uma das maiores empresas de serviços públicos da Califórnia foi criticada durante os incêndios florestais que varreram o norte da Califórnia, ano passado.

"O trabalho que a equipe de Argonne produziu ajudará a reforçar os modelos de resiliência a perigos que estamos desenvolvendo para fornecer estratégias bem pensadas para a segurança da população do país, terrenos e infraestruturas, "disse Petri." Também servirá como um trunfo para outros que trabalham em estratégias de mitigação de incêndios florestais em todo o laboratório. "

Esta pesquisa foi publicada online como "Potencial de incêndio florestal nos EUA:uma visão histórica e projeção futura usando dados climáticos de alta resolução" em Cartas de Pesquisa Ambiental , 22 de julho 2020.