science >> Wetenschap >  >> Natuur

Big data en machine learning inzetten om bosbranden in het westen van de VS te voorspellen

Het brullende leeuwenvuur van 2016 in Montana. Krediet:Mike Daniels

Het gebied dat elk jaar door bosbranden wordt verbrand in het westen van de Verenigde Staten is de afgelopen drie decennia met meer dan 300 procent toegenomen. en veel van deze toename is te wijten aan door de mens veroorzaakte opwarming. Warmere lucht houdt meer vocht vast, en de dorstige lucht zuigt dit uit planten, bomen, en aarde, waardoor bosvegetatie en grondafval droger en gemakkelijker te ontsteken. Toekomstige klimaatverandering, gepaard met stijgende temperaturen en verhoogde droogte, zal deze trend naar verwachting doorzetten, en zal waarschijnlijk bosbranden verergeren en intensiveren in gebieden waar brandstof in overvloed is.

Park Williams, een Lamont-Doherty Earth Observatory associate research professor en een 2016 Centre for Climate and Life Fellow, bestudeert klimatologie, droogte, en bosbranden. Hij heeft een $ 641 ontvangen, 000 subsidie ​​van de Zegar Family Foundation die hij zal gebruiken om meer inzicht te krijgen in het gedrag van bosbranden in het verleden en de toekomst. Zijn doel is om een ​​tool te maken om wetenschappers te helpen begrijpen waarom bosbranden in de westelijke Amerikaanse staten de afgelopen eeuw zijn veranderd, manieren waarop ze zich in de toekomst kunnen ontwikkelen, en hoe mensen er het meest effectief op kunnen reageren.

Williams zal observaties verzamelen van tienduizenden branden in de afgelopen 30 tot 40 jaar en waar ze brandden in het westen van de VS. Hij zal deze relateren aan klimaatdatasets van waar mensen wonen, en welke vegetatie waar groeit. Het eindproduct zal een computerprogramma zijn dat kan projecteren hoe deze variabelen de kans op grote branden beïnvloeden en dat zal proberen te simuleren hoe vegetatie op brand reageert.

"Dit is belangrijk omdat er na een brand minder vegetatie is dan voorheen, ' zei Williams. 'Dit betekent dat de kans op een volgende brand een tijdje afneemt. En de kans op brand zal pas weer hoog zijn als de vegetatie in dat gebied weer dicht is. Het modelleren van dat proces is erg moeilijk, maar het is erg belangrijk omdat we
willen begrijpen waarom dingen in het verleden zijn gegaan zoals ze zijn gegaan,
en het is waarschijnlijk dat de veranderingen in de vegetatiebedekking belangrijk zijn geweest."

Williams is van mening dat de VS de afgelopen 100 jaar een onhoudbaar brandbestrijdingsbeleid hebben gevoerd, blussen wanneer ze zich voordoen, zo hard mogelijk. Hierdoor kon vegetatie zich ophopen op veel plaatsen waar brand het zou kunnen hebben uitgedund, waardoor er een grotere overvloed aan bosbedekking overblijft die mogelijk kan verbranden. Hij is van mening dat deze aanpak blijft bestaan ​​ondanks de erkenning dat het niet werkt omdat we nog geen betere strategie hebben.

"Met deze tool kunnen we verschillende toekomsten verkennen, zei Willems. "In een hypothetische toekomst, we blijven branden blussen net zo hard als in de vorige eeuw. In een andere hypothetische toekomst, we bestrijden helemaal geen branden. Uiteindelijk zullen we waarschijnlijk iets kiezen tussen die twee uitersten."

Door verschillende scenario's te bieden voor verschillende locaties op een ruimtelijke schaal van honderd mijl, de nieuwe tool zou kunnen aantonen waarom verschillende beleidsstrategieën op basis van locatie tot verschillende resultaten kunnen leiden, leiders in staat stellen beter geïnformeerde, duurzame brandbeheerbeslissingen die specifiek zijn afgestemd op lokale omstandigheden.

Het maken van de tool is de volgende logische stap in het onderzoek dat Williams deed als een van de eerste ontvangers van een beurs van het Center for Climate and Life aan de Columbia University. Die steun stelde hem in staat om de algemene correlatie tussen bosbranden en klimaatvariabiliteit in de westelijke VS te onderzoeken. Hij vond sterke relaties tussen temperatuur en de hoeveelheid bosbrandgebied in de hele regio.

In de academische wereld, dergelijke creatieve interdisciplinaire wetenschappelijke projecten krijgen vaak minder vaak traditionele onderzoeksfinanciering.

"Wildfire is een integratie van klimaatwetenschap, ecosysteem wetenschap, sociale wetenschappen, en politieke wetenschappen, " zei Williams. "Het is erg moeilijk om gefinancierd te worden door middel van standaard overheidssubsidies. Het Centrum voor Klimaat en Leven is geweldig omdat het echt multidisciplinaire wetenschap promoot en werk financiert waar hoe meer breedte er is, des te beter."

Hij verwacht dat zijn nieuwe tool uiteindelijk in staat zal zijn om seizoensvoorspellingen te maken van de kans op bosbranden. Bijvoorbeeld, "Ons model zou in het late voorjaar kunnen worden gebruikt om de waarschijnlijkheid van een grote bosbrand in de oostelijke Cascades van Washington in de komende zomer in te schatten, " zei Willems.

Die informatie kan nuttig zijn voor landbeheerders en -eigenaren die preventieve onderhoudsmaatregelen overwegen, zoals voorgeschreven brandwonden of bosuitdunning. Het kan ook het publiek bewust maken van het risico op natuurbranden en mensen ertoe aanzetten hun werven te onderhouden of plannen te maken voor evacuatie in geval van brand. "De informatie kan nuttig zijn voor het begeleiden van besluitvorming op veel verschillende schalen, van het individuele gezin tot de deelstaatregering, " zei Willems.

uiteindelijk, hij hoopt dat de lessen die uit zijn onderzoek zijn getrokken, zullen helpen bij het bouwen van regionale brandmodellen voor andere delen van de wereld. Williams voorziet een dag waarop er een "puzzel" van regionale brandmodellen voor verschillende landen zal zijn die een beter beeld geven van hoe bosbranden zich in de toekomst zullen gedragen.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.