Le simulazioni al computer possono prevedere la diffusione degli incendi boschivi attraverso sezioni di una foresta reale utilizzando un nuovo metodo realistico ma computazionalmente efficiente per modellare la combustione dei singoli alberi. Il modello, che cattura con precisione il comportamento degli incendi su scala forestale, è stato creato dai ricercatori KAUST e dai loro collaboratori internazionali.

"Il nostro lavoro può aiutare a rendere più prevedibili gli incendi boschivi reali simulando potenziali scenari di incendio con dati forestali reali, "dice Torsten Hädrich, un dottorato di ricerca studente nel gruppo di Dominik Michels. "Siamo anche in grado di simulare come utilizzare i tagliafuoco nelle foreste per contenere la propagazione del fuoco, " Aggiunge.

Le simulazioni dei cambiamenti climatici prevedono da tempo un aumento globale della prevalenza e dell'intensità degli incendi boschivi. "Abbiamo intitolato il nostro documento di ricerca "Fire in Paradise" in riferimento alla città di Paradise, nel nord della California, che è stata devastata da un incendio nel novembre 2018, causando più di 80 morti, "dice Michela, che ha condotto la ricerca.

Simulazioni computazionali accurate potrebbero migliorare la nostra comprensione e gestione del comportamento degli incendi boschivi. "La sfida principale è catturare le complesse dinamiche coinvolte, " Spiega Hädrich. La simulazione deve includere un modello per la combustione degli alberi e una componente fluidodinamica per la simulazione dell'incendio tenendo conto delle variazioni ambientali, come la densità degli alberi, terreno e vento.

Le precedenti simulazioni di incendi su scala forestale hanno rappresentato gli alberi come semplici coni o cilindri, ma questa estrema semplificazione della struttura forestale riduce l'accuratezza della simulazione. Hädrich, Michels ei loro collaboratori hanno sviluppato un metodo per modellare gli alberi come raccolte di moduli simili a rami. "La nostra rappresentazione basata su moduli fornisce un modo per controllare il livello di dettaglio per la simulazione, " dice Hädrich.

A seconda dello scenario simulato, ogni albero può essere rappresentato da molti moduli dettagliati per generare strutture di ramificazione altamente realistiche o da meno moduli più grossolani per un calcolo efficiente. "Il nostro approccio è in grado di simulare realisticamente la propagazione del fuoco attraverso interi ecosistemi con copertura forestale variabile, " dice Hädrich.

Ulteriori miglioramenti dell'accuratezza predittiva della simulazione includono la modellazione della formazione delle nuvole e delle precipitazioni che possono risultare dal rilascio di vapore acqueo dalla vegetazione in fiamme. Sono previsti ulteriori perfezionamenti alla simulazione, osserva Michela. "Vorremmo includere la simulazione di scintille che volano nell'aria e affrontare la diffusione del fuoco sul terreno facilitata dall'erba, lettiera di rami e vegetazione del sottobosco, " dice. "Abbiamo anche in programma di convalidare ulteriormente il nostro approccio utilizzando immagini satellitari di incendi reali, " aggiunge Michel.