山火事は、過去 XNUMX 年間にわたって米国西部を荒廃させてきました。 今年はすでに全国で XNUMX 万エーカー以上が焼失しています。 毎年、火災が早期に発生し、「火災の季節」から「火災の年」へと変わり、さらに秋にまで及ぶため、National Interagency Fire Center は、米国西部の多くの地域が平均以上の火災の可能性を示していると報告しています。
大規模な火災の予測から将来の火災の防止まで、エネルギー省の研究者は パシフィックノースウエスト国立研究所（PNNL） ますます激しくなる山火事の問題に、さまざまな科学的角度から取り組んでいます。 そして、彼らはその過程で私たちの明かりをつけ続けています.
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PNNL の科学者は、制御された燃焼をどこに適用するのが最適かを明らかにすることから、エネルギー インフラストラクチャを宇宙空間から保護することまで、明日の山火事で優位に立つために研究を適用しています。 （サラ・レヴィーンによるビデオ）
消火活動…宇宙から
2021 年、消防士が最前線で炎と戦っていましたが、科学者のチームは宇宙空間というユニークな視点から助けました。 PNNL データサイエンティスト アンドレ・コールマン アクティブな火災をマッピングする衛星画像処理システムであるRADR-Fireをリードしています。 RADR-Fire は、消防要員、公益事業者、およびその他の意思決定者が火災の挙動をよりよく理解し、自然災害の最中に情報に基づいた選択を行えるように支援します。
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PNNL の RADR-Fire システムの一部である多くのセンサーの XNUMX つは、国際宇宙ステーションに搭載され、活発な山火事のより完全な全体像を構築するのに役立ちます。 （画像：NASA）
しかし、それは計画ツールでもあります。 RADR-Fire システムによって収集された同じ情報は、山火事が最も発生しやすい地域と保護が必要なエネルギー インフラストラクチャを特定することで、公益事業者がリスクを評価するのに役立ちます。 多くの異なる衛星に搭載されたセンサー (そのうちの XNUMX つは国際宇宙ステーションに搭載された実験用センサー) は、地球の表面を一望できます。
一部の衛星ベースのセンサーは、乾燥した植生が密集している地域など、燃料が強い場所を明らかにすることができます。 他のものは、送電線や発電所などの脆弱なインフラストラクチャが火災の経路内にある場所を示しています。 Coleman のチームは、消防士と協力して、難燃剤の落下地点にフラグを立てる機能など、新しい機能をシステムに追加しました。 消防士が地上で消火活動を行う際、RADR-Fire は上空から貴重な情報を提供します。
従来の火災マッピング技術には、消防航空機に搭載された夜間の航空画像が含まれます。 山火事のアナリストは、航空機が基地に戻った後に画像を処理し、多くの場合、航空画像に基づいて火の変化する境界を手作業で描きます。 これらのマップは、消防の意思決定者が限られたリソースを割り当て、戦略的に火災を管理するのに役立ちます。 しかし、コストのかかるプロセスには何時間もかかることが多く、厚い煙雲によって視界が遮られたり、悪天候によって航空機が着陸できなかったりすることがあり、複数の火災が発生して注意が必要な場合は航空機を利用できないことがよくあります。
RADR-Fire は、タスクを迅速かつより公平に実行します。 火災観測航空機は、最大かつ最も危険な火災に専念することが多いのに対し、RADR-Fire は、都市に近づいているか、無人の田園地帯を移動しているかにかかわらず、航空機の注意を引くことはめったにない小規模な山火事を評価できます。 そのセンサーは煙を透かして熱を感知し、視界が悪いときでも、どこでどのように熱い火が燃えているかを正確に示します。
ただし、RADR-Fire は単一点の万能薬ではありません。 マッピング機能は、進行中の山火事管理の取り組みをサポートするための重要なツールの XNUMX つにすぎません。 現在、Coleman と彼のチームは、同様の衛星ネットワークを使用して、火災リスクの季節的かつ短期的な予測を電力会社と共有しています。 Coleman は、エネルギー インフラストラクチャ周辺の植生に焦点を当てたセンサー データを処理することで、「燃料の風景」をマッピングし、特に乾燥した火災持続燃料が豊富な水不足の地域にフラグを立てます。
「これらの季節予測は、実際には RADR-Fire の作業の延長です」と Coleman 氏は述べています。 「RADR-Fire の核心は、現在進行中の山火事を監視することです。 しかし、衛星リモートセンシングを使用してツールを拡張し、燃料の状態を理解できるようになったため、何が起こっているかについて最新の最新の画像を取得できます。」
Coleman のチームは、電力会社がグリッド関連の他のリスクを特定するのを支援しています。 変電所や送電線の回廊が乾燥したブラシに囲まれ、湿度レベルが低い場合、火災のリスクだけでなく、地域の停電の影響も示す可能性があります。 電力会社は、病院、介護施設、警察署、水の処理と配水など、さまざまなサービスに対する停電の影響を理解する必要があります。
火災が発生する前に消火する
森林の間伐や制御された野焼きなどの技術は、発火する前に将来の火災を抑えるのに役立ちます。 たとえば、今年の夏の初めにヨセミテのセコイアに出会ったとき、炎は止まりました。 PNNLチーフサイエンティスト マーク・ウィグモスタ は、米国森林局 (USFS) と共同で新しいツールを開発し、政府機関が間伐や管理された火傷を適用する場所を知るのに役立ちます。 場合によっては、これらの アプローチにより、火災の危険性が 25 ～ 96% 減少します.
山火事の煙で視界が遮られている場合、PNNL の RADR-Fire は暗いプルームを覗き込んで火災の境界を見つけることができます。 科学者が明日の火災でどのように優位に立っているかをご覧ください。 https://t.co/CxswShmIRk pic.twitter.com/z7RfVbN6gX
— 太平洋岸北西部国立研究所 (@PNNLab) 2022 年 8 月 10 日
ワシントン州の歴史上最大の山火事を主張しているワシントン州のウェナチー地域に焦点を当て、チームはさまざまな土地利用パターンがどのようにこの地域を山火事と気候変動の両方に対してより回復力のあるものにすることができるかを調べました.
「自然を模倣し、景観に複雑さを加えることで、将来の火災が制御不能になるのを防ぐのに役立ちます」と Wigmosta 氏は述べています。
約 500 億エーカーの公有林、私有林、州林、部族林が USFS の管理によって支えられているため、限られた資源でこれらの取り組みをどの分野に集中させるかを優先することは困難でした。
Wigmosta のようなアプローチは、将来の火災による煙を 33% 削減し、さらには 7 ～ 10% のストリームフローを強化するなど、他の利点も提供します。
「この情報は、土地管理者が、山火事の排出量の削減、長期的な炭素隔離の強化、さらには河川の流れの増加など、最大の利益を得るためにリソースを向けるための道筋を設計するのに役立ちます」と Wigmosta 氏は述べています。
明日の山火事の予測
火災の危険性を警告する機関の多くは、よく知られている火災の気象要因に基づいて危険性を推定しています。 公有林を車で通り抜けると、火災の可能性を示すカラー ホイールが表示されることがあります。リスクが低い場合は緑、高温や強風などの要因により危険が高まっている場合は赤です。 しかし、山火事とその激しさを形作るすべての変数は、それよりも複雑です。
気温や風速などのいくつかの基本的な要因によって、リスクを大まかに見積もることができます。 ただし、現在および将来の山火事の行動をより確実かつ正確に把握するには、さらに検討する必要があります。
だから大気科学者 ルビー・レオン 山火事の行動を予測するための新しいアプローチを設計する科学者チームを率いました。 新しいモデルのペアは、28 の「山火事予測因子」の拡張リストを考慮しており、現在の山火事の行動を予測し、気候変動を推定するモデルと組み合わせると、数十年先の未来を予測します。
植生の乾燥度、大気中の湿気のレベル、近くに住んでいる人の数などの変数は、火災が発生する可能性、燃える距離、放出される煙の量をより完全に把握することができます。雰囲気。
明日の気候で火災の排出量がどのように増減するかを予測することが、この作業の当初の目標であったと Leung 氏は述べています。これは、環境保護庁とのパートナーシップで始まり、エネルギー省の科学局が後援する気候科学プロジェクトである HyperFACETS を通じてさらにサポートされました。 . 将来の火災の挙動は地域によって異なりますが、火災の排出量は増加すると予測されています。
「一部の場所では、 火災排出量、他の人はあまり見えません」とレオンは言いました。 「しかし、全体として、米国全体で将来的に火災の排出量が増加するでしょう。 そしてそれは、気温の上昇と乾燥の増加によって引き起こされます。」
新しいアプローチでは、人工知能を使用して、燃焼面積と煙のレベルを予測するために最も重要な変数を導き出します。 ちょうどとして 猫と犬の写真を巧みに分類できる人工知能システム、また、どの火災予測変数が巧みな予測の鍵となるかを分類することもできます。
当然のことながら、燃料の乾燥と燃料負荷が最大の要因です。 しかし 何年にもわたって展開する気象パターンも、リスクを大幅に高める可能性があります. このようなパターンは、通常、従来の火災行動モデリングでは考慮されません。
Leung 氏によると、人間の健康へのリスクが広範囲に及んでいるため、火災の放出レベルを追跡することは重要です。 しかし、その重要性は、火がより強く燃えるにつれて大きくなるだけです。
「私たちが公害について考えるとき、私たちはしばしば次のように考えます。 車の排気 または化石燃料の燃焼から。 しかし、山火事の排出による汚染物質はこれらXNUMXつを上回り、人為的な排出が抑制される一方で火災の排出が増加するため、将来的に最大の汚染源になる可能性があります。」
研究者が明日の山火事についてますます詳細な絵を描くとき、多くの人が利益を得ることができます。 公益事業者は自然災害からエネルギー インフラストラクチャを保護するための準備が整っており、意思決定者は変化する気候への対応を管理する際により多くの情報を得ており、科学界は異常気象についてより深い理解を持っています。
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