Wissenschaftler des NSF NCAR kombinieren zwei Progosenmodelle für deutlich mehr Treffsicherheit

Die Ausbreitung von Waldbränden lässt sich künftig dank eines neuen Systems von Experten des National Center for Atmospheric Research (https://ncar.ucar.edu) (NSF NCAR) treffsicherer vorhersagen. Gefährdete Gebiete können somit rechtzeitig evakuiert und Löschmannschaften strategisch geschickt positioniert werden. Die Fachleute haben am Computer die verheerenden Waldbrände simuliert, die im vergangenen Jahr die hawaiianische Stadt Lahaina verwüsteten.

Vorhersage binnen Minuten

„Unsere Simulation zeigt, dass wir in nicht allzu ferner Zukunft in der Lage sein werden, die Ausbreitung von Bränden innerhalb von Minuten vorherzusagen, wenn wir den Ort und den Zeitpunkt der Brandentstehung kennen. Unser Ansatz kann künftig als Grundlage dienen, um zu verstehen, wie extreme Wetterbedingungen das Brandverhalten in verschiedenen Arten von bebauten Umgebungen beeinflussen. Letztlich können wir dann gefährdete Gemeinden besser schützen“, so NSF-NCAR-Forscher Timothy Juliano.
Sich schnell ausbreitende Waldbrände haben in den vergangenen Jahren Gemeinden in so weit entfernten Orten wie Superior und Louisville in Colorado, Talent und Phoenix in Oregon, Paradise in Kalifornien sowie Gatlinburg und Pigeon Forge in Tennessee verwüstet. Besonders tragisch war das Lahaina-Feuer vom 8. und 9. August 2023, bei dem 100 Menschen ums Leben kamen und über 2.200 Gebäude zerstört wurden. In jedem dieser Fälle griffen die Flammen bei extremen Windverhältnissen von Wäldern auf Wohngebiete und Einkaufszentren über.

Kombination zweier Modelle

Um sich ein detailliertes Bild vom Lahaina-Feuer zu machen, hat das Team zwei Computermodelle mit unterschiedlichen Fähigkeiten kombiniert. Das eine, das NSF-NCAR-basierte „Weather Research and Forecasting“-Modell (WRF), verwendete das Team zur Simulation des Abwärtssturms, der am Tag des Feuers ausbrach und Böen von bis zu 130 Kilometern pro Stunde erzeugte. Das hochauflösende Modell konnte die turbulenten Windströmungen rund um Lahaina und einen „hydraulischen Sprung“ zeigen – ein Ereignis, bei dem sich bergab strömende Winde abrupt erheben, wenn sie mit Winden zusammenstoßen, die in die andere Richtung strömen, und so chaotische und starke Luftbewegungen auslösen.
Die Windfelder aus der WRF-Simulation haben die Forscher in das zweite Modell „Streamlined Wildland-Urban Interface Fire Tracing“ eingespeist. Damit lässt sich die Ausbreitung von Flammen in einem bebauten Gebiet simulieren, indem erfasst wird, wie extreme Hitze und aufsteigende Glut Strukturen in Brand setzen. Die Simulationsergebnisse stimmten im Allgemeinen gut mit Zeugenberichten und Videoaufzeichnungen über die Brandausbreitung überein. „Das zeigt das Potenzial für die Entwicklung eines Systems zur Entscheidungsunterstützung bei aktiven Waldbränden“, meint Juliano.