Computersimulaties kunnen de verspreiding van bosbranden door delen van een echt bos voorspellen met behulp van een realistische maar rekenkundig efficiënte nieuwe methode om de verbranding van individuele bomen te modelleren. Het model, die nauwkeurig natuurbrandgedrag op bosschaal vastlegt, is gemaakt door KAUST-onderzoekers en hun internationale medewerkers.

"Ons werk kan helpen om echte bosbranden voorspelbaarder te maken door potentiële brandscenario's te simuleren met echte bosbouwgegevens, " zegt Torsten Hädrich, een doctoraat student in de groep van Dominik Michels. "We kunnen ook simuleren hoe brandgangen in bossen kunnen worden gebruikt om branduitbreiding tegen te gaan, " hij voegt toe.

Simulaties van klimaatverandering voorspellen al lang een wereldwijde toename van de prevalentie en intensiteit van bosbranden. "We noemden ons onderzoekspaper 'Fire in Paradise' met een verwijzing naar de noordelijke Californische stad Paradise die in november 2018 werd verwoest door een bosbrand, met meer dan 80 dodelijke slachtoffers, " zegt Michel, die het onderzoek leidde.

Nauwkeurige computationele simulaties zouden ons begrip en beheer van natuurbrandgedrag kunnen verbeteren. "De belangrijkste uitdaging is om de complexe dynamiek vast te leggen, " legt Hädrich uit. De simulatie moet een model bevatten voor de verbranding van bomen en een vloeistofdynamische component voor de simulatie van vuur, rekening houdend met omgevingsvariaties, zoals boomdichtheid, terrein en wind.

Eerdere bosbrandsimulaties hebben bomen weergegeven als eenvoudige kegels of cilinders, maar deze extreme vereenvoudiging van de bosstructuur vermindert de nauwkeurigheid van de simulatie. Hadrich, Michels en hun medewerkers ontwikkelden een methode om bomen te modelleren als verzamelingen van takachtige modules. "Onze op modules gebaseerde weergave biedt een manier om het detailniveau voor de simulatie te regelen, ', zegt Hadrich.

Afhankelijk van het scenario dat wordt gesimuleerd, elke boom kan ofwel worden weergegeven door een groot aantal gedetailleerde modules om zeer realistische vertakkingsstructuren te genereren of door minder grovere modules voor een efficiënte berekening. "Onze aanpak is in staat om de verspreiding van vuur door hele ecosystemen met variërende bosbedekking realistisch te simuleren, ', zegt Hadrich.

Verdere verbeteringen van de voorspellende nauwkeurigheid van de simulatie omvatten het modelleren van de wolkenvorming en regenval die kunnen ontstaan ​​als waterdamp vrijkomt uit brandende vegetatie. Aanvullende verfijningen aan de simulatie zijn gepland, merkt Michels op. "We willen de simulatie van vonken die door de lucht vliegen, opnemen en de verspreiding van vuur op de grond aanpakken die wordt gefaciliteerd door gras, takafval en kreupelhoutvegetatie, ", zegt hij. "We zijn ook van plan onze aanpak verder te valideren met behulp van satellietbeelden van echte bosbranden, ’ vult Michels aan.