Wildlandbrandbestrijding blijft een gevaarlijke en vaak dodelijke bezigheid. En omdat extreme klimaten ervoor zorgen dat het Amerikaanse Westen uitdroogt en vaker in brand vliegt, met desastreuze gevolgen, zoeken brandweerlui en onderzoekers naar nieuwe technologie om hen te helpen veilig te blijven.
Een belangrijk onderdeel van de voorbereiding op brandbestrijdingsteams is het in kaart brengen van hun veiligheidszones en vluchtroutes. Maar zoals iedereen die off-trail heeft gewandeld weet, is het moeilijk om de snelste weg te vinden over variërend terrein. Dus, onderzoekers van de US Forest Service en de Universiteit van Utah gebruikten kaarten gemaakt van satellietgebaseerde LIDAR (Light Detection and Ranging, die werkt als radar behalve met lasers) om een tool te bouwen om mogelijke ontsnappingsroutes te evalueren en de meest efficiënte te kiezen .
"Ik denk hier graag over als bijna als een Google Maps voor brandweerlieden", zegt Mickey Campbell, hoofdauteur van de studie. “Google Maps heeft weginformatie, verkeersinformatie en stoplichten en snelheidsbeperkingen en dat soort dingen. We hebben hellingen, vegetatiedichtheid en ruwheid van het grondoppervlak. "
Meestal krijgen elke ochtend, voordat een brandweerploeg op pad gaat om een brand te bestrijden, informatie over zowel de opdracht van de dag - het bouwen van een brandpauze misschien - en een "incidentkaart" met vluchtroutes die leiden naar reeds zwart gemaakte gebieden, waar er is geen brandstof meer voor het vuur om te verbranden, bekend als veiligheidszones. Als er iets onverwachts gebeurt, bijvoorbeeld als de brand verandert, moeten de bemanningen een vooraf geïdentificeerd vluchtplan hebben. Maar een groot deel van de besluitvorming komt op het moment, met bemanningen onder leiding van ervaren supervisors, zegt Marty Alexander, een gepensioneerde onderzoeker voor brandgedrag die nog steeds werkt voor de Canadian Forest Service.
"Je bent niet daar zomaar rondlopen", zegt Alexander. "Het komt nog steeds neer op basishandelbaarheid en het hebben van goede bemanningsleiders."
Maar dat kan mislukken en de resultaten kunnen tragisch zijn. Tijdens de Yarnell Hill Fire in 2013 stierven 19 brandweerlieden toen de brand hun ontsnappingsroutes afsneed. ' Only the Brave ' van Sony Pictures, dat op 20 oktober wordt uitgebracht, geeft bioscoopbezoekers een dramatische weergave van de tragedie. In 1994 stierven 14 in Colorado Canyon Fire, toen ze probeerden een steile helling op te gaan en werden ingehaald door het vuur. Alexander en Bret Butler, een mechanisch onderzoekingenieur voor de US Forest Service die aan Campbell's onderzoek hebben meegewerkt, noemen beide de South Canyon Fire als een invloed op hun werk. Dat was de tijd, zegt Butler, toen brandonderzoekers zich realiseerden dat ze de brandveiligheid moesten kwantificeren. Hij begon warmteoverdracht te analyseren om te zien hoe groot de veiligheidszones moesten zijn.
Dit is een van de duizenden simulaties die mogelijke ontsnappingsroutes binnen het studiegebied evalueren. (Campbell, et al. 2017) Campbell's project is ontworpen om brandweerlieden een nieuw hulpmiddel te geven tegen bosbranden om dit soort tragedies te voorkomen. De tijd die het kost om een wildernis te doorkruisen kan enorm variëren, en brandbestrijdingsgidsen suggereren het vermijden van steile hellingen, zware vegetatie en losse of ruwe grond. Het effect van helling is tot op zekere hoogte gemeten door Butler en anderen. Vegetatie is minder bestudeerd en gemalen textuur eigenlijk helemaal niet. Het gebruik van LIDAR maakt het mogelijk om deze op een kwantificeerbare manier te bekijken die voorheen onmogelijk was. De lasers stuiteren met een detail terug tot een paar centimeter, het verschil tussen een glad oppervlak, een rotsachtig oppervlak en de dikte van de vegetatie. Zelfs de helling kan op deze manier worden vastgesteld door de hoogte tussen punten te vergelijken.
Campbell gebruikte LIDAR-kaarten van opentopography.org om de helling, ruwheid en vegetatie in Wasatch Mountains in Utah te berekenen. Vervolgens stuurde hij 31 vrijwilligers op 1.276 getimede reizen en vergeleek hun reispercentages op basis van die drie variabelen. Sommige resultaten waren intuïtief, hoewel het nog steeds helpt om het te kwantificeren. Helling had bijvoorbeeld het grootste effect. Vegetatie groter dan 2 meter - boven hoofdhoogte - belemmert reizen minder en vegetatie korter dan 15 centimeter had een verwaarloosbaar effect. Zelfs vegetatie die wel belemmerde, werd vaak beperkt door paden die erdoorheen liepen. De gedetailleerde informatie over hoeveel elk van deze factoren de snelheid beïnvloedt, kan helpen bij het optimaliseren van vluchtroutes. Nu kunnen brandweeronderzoekers de relatieve snelheden in ander terrein toepassen op elk door LIDAR toegewezen gebied en zal de software een pad in kaart brengen met de minst mogelijke combinatie van helling, ruwheid en vegetatie.
De vrijwilligers liepen over paden met een verscheidenheid aan hellingen, ruwheid van het grondoppervlak en vegetatiedichtheden. (Michael Campbell) Als je eenmaal een LIDAR-kaart van deze factoren hebt - geen gemakkelijke taak, wijst Campbell op, omdat nog niet alle VS in kaart is gebracht, en er veel verwerking voor nodig is om elke factor te beoordelen - kun je die informatie omzetten in een snelle, realtime tool voor het vinden van routes, waarbij brandweerlieden hun locatie en bestemming aansluiten en een algoritme snel alle mogelijke routes in kaart brengt en de snelste selecteert, rekening houdend met het terrein.
"Een brandweerman is helemaal niet lang op dezelfde plek", zegt Campbell. “Het idee zou zijn om de vegetatieomstandigheden op grote schaal in kaart te brengen, en dat zou op relatief frequente basis moeten worden bijgewerkt. Maar het vinden van de eigenlijke route zou bijna onmiddellijk kunnen gebeuren. '
Er is nog veel werk te doen voordat brandweerlieden deze tool daadwerkelijk in hun pakket hebben. Het onderzoek van Campbell en Butler heeft aangetoond dat LIDAR-kaarten kunnen worden gemeten om de snelst mogelijke route te tonen, op basis van de drie variabelen die ze hebben gemeten. Maar er zijn ook andere variabelen voor reizen in het wildland, en hoewel de samenwerking met de bosdienst Campbell optimistisch maakt over de implementatie, moet de daadwerkelijke tool nog steeds worden verpakt in een vorm die brandweerlieden kunnen gebruiken, zoals een mobiele app.
Er zijn echter nog steeds factoren die de techniek niet kan verklaren, merkt Alexander op, die niet aan het project werkte. "Campbell's studie [had] veel geweldige inzichten en een geweldig gebruik van LIDAR en technologie, maar het is niet wat ik een volledige studie zou overwegen, " zegt hij. "Weten wat je reissnelheid zou zijn, is één ding, maar je moet nog steeds een voorspelling hebben van wat het vuur gaat doen."
Campbell vond de meest efficiënte routes in Wasatch Mountains in Utah door de effecten van helling, vegetatiedichtheid en ruwheid van het grondoppervlak in een algoritme te stoppen. (Campbell, et al. 2017) De LIDAR-techniek van Campbell richt zich op de relatieve snelheid - welke route het meest efficiënt is - maar niet absoluut, dus u weet niet hoe snel brandweerlieden zich daadwerkelijk zullen verplaatsen. De vrijwilligers die door de transecten liepen, waren geen brandweermannen en hadden geen roedel bij zich (in geval van nood wordt de brandweermannen geleerd hun roedel te laten vallen). Soms kunnen verbeteringen aan een route, zoals een pad of weg of een verbrand gebied, snel ontsnappen, maar de LIDAR-kaarten zijn niet actueel genoeg om dat te zien. Het is ook minder van toepassing op branden die plaatsvinden in meer bevolkte gebieden, zoals de voortdurende bosbranden in Noord-Californië, waar de nadruk lag op evacuatie in plaats van brandbestrijding, en die mogelijk genoeg wegen hebben om de behoefte aan ontsnappingsroutes in de wildernis te voorkomen. En de studie nam geen brandgedrag of de windsnelheden op die de brand konden veranderen.
“[Het Yarnell-vuur was] een soort perfect voorbeeld van de relatieve landschapsomstandigheden die de efficiëntie van reizen kunnen beïnvloeden, maar veel van wat er in Yarnell gebeurde, had te maken met veranderingen in wind, veranderingen in brandgedrag, onverwachte omstandigheden. Dat is iets waar we geen rekening mee houden in ons model ”, zegt Campbell. “We willen niet zeggen dat als de Granite Mountain Hotshots [de groep binnen de Prescott Fire Department die tegen het Yarnell-vuur vocht] onze technologie hadden, sommige dingen zouden zijn veranderd. We willen heel voorzichtig zijn om zoiets niet te doen. "
Het is misschien niet compleet, maar dit gebruik van LIDAR kan een krachtig hulpmiddel zijn, en is slechts een manier waarop brandonderzoekers moderne technologie aan brandweerlieden in het wild brengen. Het Fire Lab van US Forest Service, waar Butler werkt, heeft doorlopende projecten, zoals een oppervlaktewindmodelleringstool genaamd WindNinja, die windvectoren op een mobiele telefoon tot op 200 meter nauwkeurig kan uitdrukken. Anderen onderzoeken volgapparatuur om individuele brandweerlui, drones met infraroodcamera's om slachtoffers te lokaliseren en andere satellietdetectiegegevens te helpen lokaliseren.
"We hebben altijd een doel van nul doden, " zegt Butler. “Dat is het enige doel dat we kunnen hebben. Maar de enige manier om er realistisch te komen, is om op een punt te komen waar elke bemanning weet waar ze zich op dit terrein bevinden, relatief ten opzichte van het vuur, en ze hebben realtime informatie over het weer en ze weten waar de andere bemanningen zijn in de buurt. Die technologie bestaat allemaal, en het gaat echt alleen maar om erachter te komen hoe die kan worden geïmplementeerd in een wildland-brandbeheertoepassing.
