Gli anni degli incendi passati vengono rilevati sugli alberi come lesioni che possono essere datate all'anno esatto utilizzando i metodi di datazione degli anelli degli alberi. Qui sono mostrati gli anni di fuoco registrati da un singolo albero nella Pennsylvania centrale. Credito:Michael Stambaugh, MU Facoltà di Agraria, Cibo e risorse naturali
Un team di ricercatori dell'Università del Missouri College of Agriculture, La School of Natural Resources di Food and Natural Resources e il servizio forestale degli Stati Uniti stanno continuando lo sforzo di ricercare come il clima influenza la frequenza degli incendi boschivi.
Il gruppo, che include Richard Guyette, Michael Stambaugh, Daniel Dey e Rose-Marie Muzika, ha sviluppato il modello di frequenza di fuoco chimico fisico (PC2FM) solo pochi anni fa. Il modello si concentra su due variabili - temperatura e precipitazioni - per capire come il clima provochi gli incendi in tutto il mondo.
"Lo sviluppo di questo modello è iniziato come una conversazione su ciò che sta controllando la frequenza degli incendi in tutti gli Stati Uniti, " disse Stambaugh, un professore associato di ricerca in selvicoltura. "Sì, gli esseri umani possono controllare il fuoco, ma l'altro grande fattore trainante è il clima - ed è quello che ci interessava davvero, particolarmente in futuro. In che modo il clima limita il fuoco e possiamo prevederlo? Abbiamo iniziato a pensare alla fisica e alla chimica coinvolte nell'accendere un singolo incendio e a metterlo in relazione nel tempo.
"Pensiamo davvero che il modello sia potente. Il passo successivo è stato allontanarci dai luoghi in cui abbiamo dati di convalida e guardare a ciò che il modello prevedeva per tutte le combinazioni di temperatura e precipitazioni. Non siamo necessariamente interessati a dove si trovano quelle condizioni climatiche, ma, piuttosto, cosa dice il modello sulla frequenza degli incendi in quel contesto?"
Il modello è stato continuamente perfezionato negli ultimi anni, in parte attraverso il lavoro sul campo, come raccogliere dati sulle cicatrici da fuoco da vecchi alberi. Le cicatrici da fuoco vengono utilizzate come misura di quando e con che frequenza si sono verificati incendi per lunghi periodi di tempo. Quel lavoro è sfociato in un articolo di giornale, pubblicato in PLOS UNO , dettagliare le risposte degli incendi alla temperatura e alle precipitazioni. Anche se gli incendi non possono essere completamente prevenuti, il modello può essere utilizzato per comprendere l'influenza del clima sulla probabilità di incendi e dove e perché cambia nelle diverse regioni.
I vecchi alberi sfregiati dal fuoco forniscono i dati sulla frequenza degli incendi passati. Nella foto sotto ci sono cicatrici da fuoco sugli alberi di tutti gli Stati Uniti orientali, una regione con climi vari e, in molti posti, ha ridotto significativamente l'attività degli incendi nel secolo scorso. Credito:Michael Stambaugh, MU College of Food, Agricoltura e risorse naturali
"Abbiamo sviluppato questo modello utilizzando concetti ed equazioni utilizzati per prevedere i tassi di reazione chimica, "Ha detto Stambaugh.
"Li abbiamo riformulati per gli incendi che si verificano nei paesaggi forestali.
Abbiamo iniziato a pensare ai modi in cui il modello potrebbe essere utilizzato per esplorare la chimica degli incendi poiché il fuoco è fondamentalmente una reazione chimica. Per esempio, in laboratorio, potresti voler sapere quanto velocemente si verifica una reazione chimica in condizioni specifiche. Nelle foreste, la domanda è simile; vuoi sapere con quale frequenza si verificano incendi in un determinato clima. Per sviluppare il modello, avevamo bisogno di dati a lungo termine sulla frequenza con cui gli incendi si verificano in molti luoghi diversi. Poiché abbiamo raccolto più di questi dati, era ovvio che il nostro modello funzionasse davvero bene. Ci siamo consultati con molti dei nostri colleghi in altre parti del mondo, e sono stati in generale accordo."
Il team ha viaggiato negli Stati Uniti e nel mondo per dare un'occhiata di prima mano agli incendi in diverse condizioni climatiche. Quel viaggio ha portato a importanti informazioni su come il clima e l'ambiente di un'area possono limitare o migliorare il verificarsi di incendi.
"Puoi vedere modelli nella frequenza globale degli incendi che sono ovviamente prevedibili, " Ha detto Stambaugh. "Per esempio, La Groenlandia non brucia. È troppo freddo e umido. È su un'estremità dello spettro. L'altra estremità dello spettro è un posto come il deserto del Sahara, che non brucia neanche. È troppo secco e non c'è abbastanza carburante. Tra questi due estremi, eravamo fiduciosi che ci fosse un modo per descrivere la transizione".
Un diagramma Combustione-Clima (CCd) delle influenze del clima sulla probabilità di incendio. Probabilità di incendio simulato dal clima per ecosistemi "naturali" utilizzando la temperatura massima media e le precipitazioni annuali nel PC2FM. Questo diagramma di velocità spiega due differenze temporali relative alla combustione degli ecosistemi. La temperatura e le precipitazioni influiscono sulla velocità di reazione nel momento in cui si verifica la reazione, mentre la velocità di produzione del carburante determina la concentrazione del carburante e la sua velocità di combustione. Queste due condizioni temporali determinano in modo differenziale le velocità delle due componenti del modello PC2FM:ARterm e PTrc3. Credito:Michael Stambaugh, MU College of Food, Agricoltura e risorse naturali
Il viaggio ha portato anche a nuovi dati da analizzare per il team e idee per il miglioramento. Lunghe registrazioni di incendi boschivi sono fondamentali per migliorare il modello. Il team genera continuamente nuovi dati dalla loro ricerca sugli incendi storici, insieme a dati simili sviluppati da colleghi, per addestrare e validare il loro modello.
"Alcuni dei primi dati utilizzati per sviluppare il modello provenivano da studi precedenti che descrivevano la storia degli incendi di un singolo luogo, "Ha detto Stambaugh.
"Molti di questi luoghi sono molto diversi dal punto di vista climatico. Ad esempio, abbiamo dati da luoghi umidi e caldi come la Louisiana, luoghi umidi e freddi come Washington, luoghi asciutti e caldi come l'Australia. Volevamo includere i dati di un'ampia gamma di condizioni climatiche. Questo ci ha permesso di catturare gli estremi, mostrare alle persone dove si adattano luoghi diversi lungo un gradiente di frequenza degli incendi boschivi, così come l'accuratezza delle nostre previsioni rispetto a ciò che è realmente accaduto in passato".
Quando il team ha iniziato a inserire i dati di temperatura e precipitazioni nel modello, sono stati incoraggiati dal fatto che le loro previsioni del modello erano incredibilmente simili ai modelli reali di incendi.
"Siamo rimasti costantemente sorpresi dall'accuratezza del modello, soprattutto considerando che non è un modello super complesso, " Stambaugh ha detto. "Non è un modello che alimenta un modello che alimenta un altro modello. È un modello con due variabili:temperatura e precipitazioni. Il modello viene dalla chimica ed è ben confezionato".
Dati descrittivi sugli incendi, compresa la probabilità di incendio prevista ed effettiva e gli intervalli medi di incendio per 16 posizioni utilizzate nel diagramma Combustione-Clima (Ccd). I dati dell'intervallo di incendio rappresentano i periodi precedenti alla soppressione dell'incendio. Credito:Università del Missouri-Columbia
Stambaugh ha aggiunto che i risultati del modello forniscono nuove informazioni su come cambia la frequenza degli incendi e su dove le condizioni climatiche potrebbero spingere la frequenza degli incendi in futuro. Ci sono pochi strumenti con questa capacità. A livello nazionale, questo potrebbe essere fondamentale per molte applicazioni come la gestione degli incendi, rischio di incendi boschivi e preparazione, guidare le politiche contro gli incendi boschivi, prevedere le future emissioni di fumo, eccetera.
"Negli Stati Uniti, abbiamo spento gli incendi così bene dall'inizio del 1900 che abbiamo pochi esempi della gamma naturale di variabilità, " Ha detto Stambaugh. "Sopprimendo gli incendi nel secolo scorso, abbiamo perso esempi di come il clima possa influenzare gli incendi. Oggi, c'è poca espressione di ciò. Molti posti bruciavano molto più frequentemente in passato. I dati storici e questo modello ci mostrano davvero come gli incendi variano in base alle condizioni climatiche.
"Vediamo molte prove di incendi passati sugli alberi attraverso le cicatrici. Come paese, se avessimo saputo con quale frequenza si sono verificati gli incendi in passato e come variavano da una regione all'altra, allora potremmo aver scelto di fare le cose in modo diverso nel secolo scorso in termini di gestione forestale, soprattutto nelle regioni che sono molto soggette a incendi boschivi frequenti o di elevata gravità".
Stambaugh ha affermato che il team stava già lavorando a progetti sul clima degli incendi per lo United States Geological Survey. Stavano lavorando alla produzione di stime di modelli e mappe della frequenza degli incendi boschivi per scenari climatici futuri.
"Penso che il nostro team di ricerca sia stato unicamente creativo e quantitativo, " Ha detto Stambaugh. "E 'stato uno dei nostri punti di forza che è esemplificato attraverso lo sviluppo di questo modello climatico e degli incendi boschivi. Credo davvero che il modello abbia notevolmente migliorato la nostra comprensione degli incendi boschivi e rappresenti un importante contributo alla scienza delle risorse naturali".
