Wildfire devastou o oeste dos Estados Unidos ao longo da última década. Mais de três milhões de acres já queimaram em todo o país este ano. À medida que os incêndios começam mais cedo e se estendem até o outono a cada ano, passando de "estações de incêndio" para "anos de incêndio", o National Interagency Fire Center relata que muitas regiões do oeste dos EUA mostram um potencial de incêndio acima da média.
Desde a previsão de grandes incêndios até a prevenção de incêndios futuros, pesquisadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL) do Departamento de Energia estão abordando o problema de incêndios florestais cada vez mais intensos de vários ângulos científicos. E eles estão mantendo nossas luzes acesas no processo.

Combatendo incêndios... do espaço

Enquanto os bombeiros lutavam contra incêndios na linha de frente em 2021, uma equipe de cientistas ajudou de um ponto de vista único:o espaço sideral. O cientista de dados do PNNL Andre Coleman lidera o RADR-Fire, o sistema de processamento de imagens de satélite que mapeia incêndios ativos. O RADR-Fire ajuda o pessoal de combate a incêndios, operadores de serviços públicos e outros tomadores de decisão a entender melhor o comportamento de um incêndio para que possam fazer escolhas informadas em meio a um desastre natural.

Mas também é uma ferramenta de planejamento. As mesmas informações coletadas pelo sistema RADR-Fire podem ajudar os operadores de serviços públicos a avaliar o risco, identificando as áreas mais propensas a incêndios florestais e quais infraestruturas de energia precisam de proteção. Sensores montados a bordo de muitos satélites diferentes – um deles um sensor experimental a bordo da Estação Espacial Internacional – concedem uma visão abrangente da superfície da Terra.

Alguns sensores baseados em satélite podem revelar onde o combustível é forte, como áreas com vegetação seca e densamente compactada. Outros mostram onde a infraestrutura vulnerável, como linhas de transmissão ou estações geradoras, fica no caminho de um incêndio. A equipe de Coleman trabalhou com bombeiros para adicionar novos recursos ao sistema, como a capacidade de sinalizar onde as gotas retardadoras de fogo caíram. À medida que os bombeiros combatem os incêndios no solo, o RADR-Fire fornece informações valiosas de cima.

As técnicas convencionais de mapeamento de incêndio envolvem imagens aéreas noturnas a bordo de aeronaves de combate a incêndios. Os analistas de incêndios florestais processam as imagens depois que a aeronave retorna à base, geralmente traçando os limites de deslocamento do incêndio à mão com base nas imagens aéreas. Esses mapas ajudam os tomadores de decisão de combate a incêndios a alocar recursos limitados e gerenciar estrategicamente o incêndio. Mas o processo caro geralmente leva horas, as vistas podem ser obscurecidas por espessas nuvens de fumaça e o mau tempo pode aterrar aviões, que geralmente não estão disponíveis quando vários incêndios exigem atenção.

O RADR-Fire realiza a tarefa de forma rápida e equitativa. Onde as aeronaves de observação de incêndio são frequentemente dedicadas aos incêndios maiores e mais perigosos, o RADR-Fire pode avaliar incêndios florestais menores que raramente recebem pouca atenção das aeronaves, estejam eles avançando em direção às cidades ou movendo-se por áreas desabitadas. Seus sensores podem espiar através da fumaça e detectar calor, mostrando exatamente onde e como os incêndios quentes estão queimando mesmo quando a visibilidade é baixa.

No entanto, o RADR-Fire não é uma panacéia de ponto único. A capacidade de mapeamento é apenas uma ferramenta crucial entre muitas, destinada a apoiar os esforços contínuos de gerenciamento de incêndios florestais. Hoje, Coleman e sua equipe usam uma rede de satélite semelhante para compartilhar previsões sazonais e de curto prazo de risco de incêndio com concessionárias de energia. Ao processar dados de sensores focados na vegetação ao redor da infraestrutura de energia, Coleman mapeia a "paisagem de combustível", sinalizando áreas especialmente carentes de água que são ricas em combustível seco e sustentador de fogo.

"Essas previsões sazonais são realmente uma extensão do nosso trabalho RADR-Fire", disse Coleman. "Em sua essência, o RADR-Fire trata do monitoramento de incêndios florestais ativos. Mas estendemos nossas ferramentas usando sensoriamento remoto por satélite para agora entender a condição dos combustíveis, para que tenhamos a imagem mais atual e atualizada do que está acontecendo."

A equipe de Coleman ajuda as concessionárias a identificar outros riscos relacionados à rede. Se uma subestação ou corredor de linha de energia estiver cercado por arbustos secos e os níveis de umidade forem baixos, eles podem sinalizar não apenas o risco de incêndio, mas também o impacto de um corte de energia regional. As concessionárias devem entender as consequências dos cortes de energia para uma variedade de serviços, incluindo hospitais, residências assistidas, delegacias de polícia, tratamento e entrega de água e muito mais.

Parar incêndios antes que eles comecem

Técnicas como desbaste de florestas e queimadas controladas podem ajudar a domar futuros incêndios antes que eles acendam. As chamas pararam assim que encontraram as sequoias de Yosemite no início deste verão, por exemplo – algo que os gerentes do parque creditam às queimadas controladas. O cientista-chefe do PNNL, Mark Wigmosta, desenvolveu uma nova ferramenta com o Serviço Florestal dos EUA (USFS) para ajudar as agências governamentais a saber onde afinar ou aplicar queimadas controladas. Em alguns casos, essas abordagens reduzem os riscos de incêndio em 25% a 96%.

Concentrando-se na região de Wenatchee, no estado de Washington, que reivindica o maior incêndio florestal da história do estado, a equipe trabalhou para ver como diferentes padrões de uso da terra podem tornar essa área mais resiliente a incêndios florestais e mudanças climáticas.

“Ao imitar a natureza e adicionar complexidade às paisagens, ajuda a evitar que futuros incêndios fiquem fora de controle”, disse Wigmosta.

Com aproximadamente 500 milhões de acres de florestas públicas, privadas, estaduais e tribais apoiadas pelo gerenciamento do USFS, priorizar quais áreas concentrar esses esforços com recursos limitados tem sido um desafio.

Abordagens como a de Wigmosta também oferecem outros benefícios, como reduzir a fumaça de futuros incêndios em 33% e até mesmo fortalecer o fluxo de 7 a 10%.

“Esta informação ajudará os gestores de terras a projetar um caminho para direcionar seus recursos para os maiores retornos – seja a redução das emissões de incêndios florestais, o sequestro de carbono aprimorado a longo prazo ou até mesmo o aumento do fluxo”, disse Wigmosta.

Prever os incêndios florestais de amanhã

Muitas das agências encarregadas de sinalizar o risco de incêndio dependem de fatores climáticos de incêndio bem conhecidos para estimar o perigo. Dirija por uma floresta pública e você poderá ver uma roda de cores indicando a chance de incêndio:verde quando o risco é baixo, vermelho quando fatores como altas temperaturas e ventos fortes apontam para um perigo maior. Mas os incêndios florestais – e todas as variáveis ​​que moldam sua intensidade – são mais complexos do que isso.

Alguns fatores básicos, como temperatura e velocidade do vento, podem fornecer uma estimativa aproximada do risco. Para obter uma imagem mais robusta e precisa do comportamento dos incêndios florestais agora e no futuro, no entanto, devemos considerar mais.

É por isso que o cientista atmosférico Ruby Leung liderou uma equipe de cientistas no projeto de uma nova abordagem para projetar o comportamento dos incêndios florestais. Um novo par de modelos considera uma lista expandida de 28 "preditores de incêndios florestais" que projetam o comportamento dos incêndios florestais agora e, quando combinados com modelos que estimam as mudanças climáticas, várias décadas no futuro.

A secura da vegetação, o nível de umidade atmosférica, o número de pessoas que moram nas proximidades – essas e outras variáveis ​​podem fornecer uma imagem mais completa da probabilidade de um incêndio, a que distância ele queima e quanta fumaça ele libera no ambiente. a atmosfera.

Projetar como as emissões de incêndio aumentam e diminuem no clima de amanhã era o objetivo original do trabalho, disse Leung, que começou em parceria com a Agência de Proteção Ambiental e foi ainda apoiado pelo HyperFACETS, um projeto de ciência climática patrocinado pelo Departamento de Energia do Escritório de Ciências. . Embora o comportamento futuro do fogo varie de acordo com a região, as emissões de fogo devem aumentar.

"Alguns lugares verão um aumento maior nas emissões de incêndio, enquanto outros verão menos", disse Leung. "Mas em geral, os Estados Unidos inteiros verão o aumento das emissões de incêndios no futuro. E isso é impulsionado por temperaturas mais quentes e seca cada vez maior."

A nova abordagem usa inteligência artificial para descobrir quais variáveis ​​são mais importantes para prever a área de queima e os níveis de fumaça. Assim como um sistema artificialmente inteligente pode habilmente classificar fotos de cães e gatos, também pode classificar quais variáveis ​​de previsão de incêndio são essenciais para previsões habilidosas.

Sem surpresa, a secura do combustível e a carga de combustível são os principais contribuintes. Mas os padrões climáticos que se desdobram ao longo dos anos também podem aumentar significativamente o risco. Esses padrões normalmente não são considerados na modelagem convencional do comportamento do fogo.

O rastreamento dos níveis de emissão de incêndios é importante por seu risco generalizado à saúde humana, disse Leung. Mas essa importância só aumentará à medida que os incêndios ficarem mais fortes.

"Quando pensamos em poluição", disse Leung, "muitas vezes pensamos nas emissões do escapamento dos carros ou da queima de combustíveis fósseis. No entanto, os poluentes das emissões de incêndios florestais podem superar esses dois e se tornar a maior fonte de poluentes no futuro, à medida que as emissões de incêndio aumentam enquanto as emissões antrópicas serão reduzidas."

Quando os pesquisadores pintam imagens cada vez mais completas dos incêndios florestais de amanhã, muitos se beneficiam. As operadoras de serviços públicos estão mais bem equipadas para proteger a infraestrutura de energia contra desastres naturais, os tomadores de decisão estão mais informados ao gerenciar as respostas às mudanças climáticas e a comunidade científica possui uma maior compreensão do clima extremo. + Explorar mais

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