Gli indici degli incendi boschivi e i modelli climatici ad alta risoluzione si combinano per produrre un'analisi storica dettagliata degli eventi di incendi negli Stati Uniti e suggeriscono il potenziale per incendi più gravi e frequenti nella seconda metà del secolo.

L'elenco è lungo, alcuni dei nomi familiari:Girasole, Paradiso, Whitewater-Baldy, Mela, Pinecreek. Nomi che evocano immagini di tregua pastorali lontano dal mondo frenetico.

Ora quei nomi sono sinonimo di incendi.

Il numero e la gravità degli incendi stanno facendo notizia in tutto il mondo, dagli Stati Uniti occidentali al Brasile, dalla Siberia all'Australia. Gli incendi devastano l'ambiente, decimando vaste aree di popolazioni di terra e fauna selvatica:si stima, Per esempio, che mezzo miliardo di animali sono morti nei megaincendi che di recente hanno spazzato l'Australia. Al di là del loro impatto sulla natura, Gli incendi mettono a dura prova anche la qualità dell'aria, infrastruttura, case e vite umane.

Combinando i dati di indici di fuoco consolidati e record storici del clima, gli scienziati dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) stanno tracciando una previsione per gli eventi di incendi boschivi negli Stati Uniti e in Alaska contigui per il resto del secolo. Stanno anche applicando quella previsione per prevedere come gli incendi potrebbero influenzare le infrastrutture essenziali, in particolare la rete elettrica nazionale.

Comprendendo la loro posizione, frequenza e gravità potrebbero aiutare gli operatori delle infrastrutture, agenzie di gestione del territorio e governi locali sviluppano piani per mitigare la devastazione provocata da futuri incendi.

Accendere le fiamme dell'interesse

Nel 2007, Yan Feng era un ricercatore post-dottorato presso l'Università della California a San Diego, quando ha assistito al suo primo incendio violento, un evento talmente grave da far chiudere la scuola per diversi giorni.

"Le persone indossavano maschere perché la qualità dell'aria era pessima, potevi vedere le ceneri fluttuare ovunque, " ha ricordato Feng, ora è il principale scienziato dell'atmosfera e del clima nella divisione di Scienze ambientali (EVS) di Argonne. "Ma è stato un evento così impressionante che mi sono interessato agli incendi".

È entrata a far parte del laboratorio nel 2010, mettendo da parte quell'interesse per alcuni anni fino a quando un istituto di ricerca ha cercato l'esperienza di Argonne e le risorse di supercalcolo per sviluppare un modello climatico ad alta risoluzione e una mappa del rischio di incendio degli Stati Uniti occidentali.

Il lavoro di Feng su quel progetto ha riacceso il suo interesse per gli incendi boschivi, e ha iniziato a scrivere proposte di finanziamento per continuare la ricerca sull'argomento. Presto avrebbe scoperto che altri ad Argonne condividevano le sue attività.

Uno di questi era Mark Petri, direttore del programma di rete elettrica di Argonne, il cui lavoro include l'analisi della resilienza delle infrastrutture critiche. Uno dei modi per testare tale resilienza è identificare e comprendere i pericoli esterni, come un clima estremo, che possono influenzare la rete e altre infrastrutture essenziali.

Come risulta, Argonne aveva già costruito una base di conoscenza abbastanza consistente di quei rischi, salvane uno in particolare.

"Ce la caviamo bene con gli uragani e le tempeste di ghiaccio, derechos e nor'easters, " disse Petri, "ma l'unica area in cui sembravamo mancare erano gli incendi".

E quello che volevano, più specificamente, erano dati che si concentravano su come i cambiamenti climatici influissero sugli incendi.

Rientra Feng.

Lavorando attraverso il finanziamento di ricerca e sviluppo diretto dal laboratorio Argonne (LDRD) raccolto da Petri, lei e i colleghi Jiali Wang ed Emily Brown hanno pubblicato un articolo sulla rivista Lettere di ricerca ambientale che esamina le tendenze degli incendi negli ultimi 30 anni. Utilizzando il noto indice di siccità di Keetch-Byram (KBDI) e osservazioni climatiche eccezionalmente ad alta risoluzione da siti in tutto il paese, hanno illustrato come tali tendenze potrebbero influenzare gli eventi futuri.

Il KBDI misura la quantità di umidità disponibile per la vegetazione locale negli strati superiori del suolo e la matrice di materiale organico in decomposizione, o duff profondo, che riposa sopra quegli strati. Un punto indice pari a zero suggerisce che il terreno è ben saturo; a 800, prevalgono le condizioni di siccità.

Mentre altri hanno condotto in precedenza analisi delle tendenze storiche degli incendi utilizzando il KBDI, i ricercatori di Argonne furono i primi ad ottenerne uno con una risoluzione senza precedenti e su un'area e un periodo di tempo così ampi.

Se pensi a una griglia, la maggior parte dei punti della griglia utilizzati negli studi attuali rappresentano un'area, o risoluzione spaziale, nell'intervallo da 10 a 50 km. Il team di Feng ha utilizzato osservazioni che comprendevano aree di appena 4 km negli Stati Uniti contigui, per il periodo 1982-2017.

Ma poiché il KBDI e altri indici sugli incendi servono principalmente come indicatori predittivi degli incendi boschivi, dovevano trovare un modo per mettere in relazione l'indice con gli incendi reali, cosa che hanno fatto trovando dati storici per gli incendi avvenuti in quel periodo.

"Così, abbiamo fatto questa analisi di correlazione e abbiamo trovato correlazioni significative tra l'indice degli incendi e l'area in fiamme osservata dagli incendi negli ultimi 36 anni, " ha detto Feng. "Questo ci ha dato fiducia per l'utilizzo di questo indice predittivo per le stime future."

L'indice è stato quindi applicato ai modelli climatici regionali prodotti da Jiali Wang e dal collega di Scienze ambientali Rao Kotamarthi utilizzando un modello Weather Research and Forecast (WRF) a una spaziatura della griglia di 12 km. Adottando un approccio normale che tenesse conto delle incertezze provenienti da diverse fonti di dati di input, sono stati in grado di prevedere la frequenza e la gravità dei futuri incendi dalla metà alla fine del 21° secolo sia negli Stati Uniti contigui che in Alaska.

È più complicato

Rispetto ad altri fenomeni indotti dal clima, come uragani più intensi o tempeste più frequenti ed estreme, gli incendi sono più complicati.

Oltre alle condizioni meteorologiche regionali, i ricercatori devono considerare altri fattori ambientali chiave che possono promuovere e diffondere un incendio. C'è la topografia, fondamentalmente, la conformazione del terreno e la gestione del territorio; un pendio esposto al vento fa sì che un incendio si diffonda più rapidamente, e un piano carico di legna secca, foglie e cespugli aggiungono letteralmente benzina sul fuoco.

Diversi indici considerano solo alcune di queste variabili, e ognuno ha i suoi pro e contro, ha notato Wang, uno scienziato dell'atmosfera e della terra delle Argonne e coautore dell'articolo. Il KBDI, Per esempio, si concentra su temperatura e precipitazioni, ma non tiene conto del vento che, come abbiamo visto, è fondamentale per la propagazione del fuoco.

"Abbiamo iniziato con un indice di fuoco abbastanza semplice che ti dà il rischio, ma non posso prevedere l'incendio con la stessa precisione delle previsioni del tempo, "Ha detto Wang. "È abbastanza buono sulle regioni che hanno carburante ricco, ma per le aree che ne sono sprovviste, dobbiamo guardare ad altri indici con meno limitazioni e possibilmente migliori capacità predittive".

Nonostante queste limitazioni, il team è stato in grado di utilizzare i suoi dati storici come una solida base di riferimento per prevedere il potenziale di incendi nella seconda metà di questo secolo. Le prospettive sono preoccupanti, per non dire altro, guidato principalmente dall'aumento delle temperature.

Già, temperature estreme, i forti venti e le condizioni di siccità in Occidente stanno fornendo una triste anteprima delle cose a venire. A partire da fine settembre, gli incendi avevano creato un'enorme fascia di distruzione dalla California meridionale a nord attraverso l'Oregon e Washington, bruciando un record di 4 milioni di acri nella sola California.

"Sulla base dei nostri e di altri studi, c'è un aumento in termini di frequenza e gravità degli incendi che si verificano nel presente rispetto a due o tre decenni fa, " ha detto Feng.

E secondo la ricerca, le cose andranno solo peggio.

"Abbiamo utilizzato i modelli WRF molte volte, e tutte le uscite progetto più numerose, eventi di incendio più frequenti e più estremi, soprattutto in Occidente, dove ci sono già molti fuochi, " ha aggiunto Wang. Lo stesso vale per il Sud e il Sud-Est, già soggetto a danni da uragani e altri pericoli estremi.

Hanno anche scoperto che il potenziale di incendi estremi potrebbe estendersi a parti del paese in cui gli incendi boschivi hanno presentato pochi rischi in passato, come il Midwest, il nord-est e l'Alaska.

Sebbene tipicamente ignorato in tali studi a causa della mancanza di dati osservativi e dei requisiti computazionali per aggiungerli alle simulazioni, L'Alaska è stata inclusa nel documento della squadra, in cui hanno scritto che lo stato "si è riscaldato due volte più velocemente del resto della nazione, e sta vivendo un aumento della temperatura del permafrost, che può portare a più incendi".

I dati risultanti saranno utilizzati dal team Argonne per costruire un indicatore di rischio di incendio nel proprio modello di valutazione del rischio infrastrutturale, uno che già si rivolge a quegli altri, rischi estremi più ampiamente studiati.

Il modello serve come una sorta di tabella di marcia dei pericoli, fornire alle società di servizi pubblici e ad altri operatori di infrastrutture previsioni di rischio a lungo termine, se incendi o uragani. Conoscere i tempi e la gravità potenziali di ognuno di questi può aiutarli a sviluppare un migliore piano di gestione per la sicurezza delle infrastrutture essenziali, in particolare la rete elettrica nazionale.

Questo potrebbe significare una migliore gestione del territorio, come tagliare alberi e cespugli intorno alle utenze, o spostare le linee elettriche ove possibile. Sono in corso lavori per sviluppare strategie più intelligenti per l'interruzione dell'alimentazione quando i sistemi sono a rischio di surriscaldamento, evitando interruzioni come quelle per le quali una delle più grandi utility della California è stata criticata durante gli incendi che hanno colpito la California settentrionale, l'anno scorso.

"Il lavoro che il team di Argonne ha prodotto contribuirà a rafforzare i modelli di resilienza al rischio che stiamo sviluppando per fornire strategie ben ponderate per la sicurezza delle persone della nazione, territorio e infrastrutture, " ha detto Petri. " Servirà anche come risorsa per gli altri che lavorano su strategie di mitigazione degli incendi boschivi in ​​tutto il laboratorio ".

Questa ricerca è stata pubblicata online come "Potenziale di incendi boschivi negli Stati Uniti:una visione storica e una proiezione futura utilizzando dati climatici ad alta risoluzione" in Lettere di ricerca ambientale , 22 luglio 2020.