Brandmän vet alltför väl att bränder sprids snabbt, tändande skogskedjor som är sårbara av torrt väder, och drivs av vinden.

Genom förökningsmodeller, forskare fångar potentiellt beteende hos skogsbränder när de sprider sig och växer; sådana modeller används rutinmässigt av räddningschefer för att förbereda sig för skogsbrandsäsongen. Dock, mindre är empiriskt känt om beteendet hos sådana bränder när de passerar in i bostadsområden och andra människobefolkade områden.

Katastrofbekämpande experter vid Colorado State Universitys Walter Scott, Jr. College of Engineering ville uppmärksamma komplexiteten i det så kallade gränssnittet mellan vildmark och stad mellan bränder. De har utvecklat en modell som försöker kvantifiera sårbarheten hos en gemenskap av hem för spridning av en brand. De hoppas att deras modell kan lägga till den strategiska verktygslådan som skyddar liv och försörjning från destruktiva bränder.

Modellen som forskarna kallar AGNI-NAR—Asynchronous Graph Nexus Infrastructure for Network Assessment of Wildland-Urban Interface Risk—har utvecklats av Hussam Mahmoud, docent vid institutionen för bygg- och miljöteknik, och Akshat Chulahwat, en doktorand i civilingenjör. Deras arbete publiceras i tidskriften med öppen tillgång Vetenskapliga rapporter .

"Vår ultimata motivation är att lyfta fram nya strategier för att minska potentiella risker för bränder mellan grannar och urbana gränser, som historiskt sett har varit en helhetslösning som passar alla, " sade Mahmoud. "Vår modell visar oss tydligt att detta absolut inte är tillräckligt."

För att utveckla modellen, de förlitade sig på beprövade metoder baserade på grafteori, som har använts för att modellera komplexa nätverk som transportzoner eller sjukdomsöverföring. Forskarna resonerade att de kunde tillämpa liknande principer på hur en brand beter sig; ungefär som en patogen som hoppar från värd till värd och sprider sjukdom, en eld hoppar också från en struktur till en annan, multiplicera när det sprider sig.

Forskarna använde data från tunnelbranden 1991 som förstörde delar av Oakland, Kalifornien, att testa och validera sin modell. En av frågorna som de övervägde var om det fanns ett mätbart samband mellan sannolikheten för antändning av en brand och risken för att branden skulle spridas till ett närliggande samhälle. De ansåg att ett samhälle kunde omges av antändningsklar vildmark, och en varm sommar skulle öka sannolikheten för antändning. Men utan vind, samhället skulle nästan inte löpa någon risk. Vindhastighet och vindriktning är avgörande för brandspridning, och var väl representerade i sin modell. Deras huvudområden var konvektion, ledning, strålning och eldglöd.

Målet är att hjälpa till att ge praktisk vägledning för stadsplanerare eller beredskapsansvariga när de bedömer risken för bränder i bostäder och grupper av hem. Till exempel, forskarna fann att de kunde avgöra vilka hem i en given stadsdel som mest sannolikt skulle bidra till spridningen av en brand, baserat på plats, storlek, och närhet till andra bostäder. Sådan information kan hjälpa till att informera mildrande strategier för den gemenskapen, såsom strukturella förbättringar, bättre avstånd, eller skära ner vegetationen.

I framtida studier, forskarna kommer att fortsätta att förfina och verifiera sin modell med data från andra historiska bränder.