När en skogsbrand bryter ut och närmar sig ett samhälle, hur bestämmer beredskapsansvariga när boende ska evakuera?

"Beslutsfattandet om evakuering av skogsbränder är utmanande eftersom räddningsledaren måste ta hänsyn till brandförloppet, befolkningsfördelning och evakueringstrafik, " förklarade Dapeng Li, en biträdande professor vid institutionen för geografi vid South Dakota State University.

Lis forskning använder databaserade modeller för att hjälpa krischefer att fatta dessa beslut. Specifikt, han använder brandspridningsmodeller för att förutsäga hur snabbt branden kommer att röra sig och använder en trafiksimuleringsmodell för att uppskatta hur mycket tid människorna behöver för att evakuera till säkra platser.

"Det är kopplingen av de två modellerna som hjälper oss att utveckla en bättre förståelse för dynamiken och mekanismerna bakom evakueringsprocessen. Det är mer komplext än vi trodde, " Sa Li. Forskningen om modellering av evakueringsmodeller för skogsbränder var en del av Lis doktorandarbete vid University of Utah. Hans resultat publiceras i ett specialnummer om brandevakueringsmodellering i Brandteknik .

Med antalet skogsbränder ökar och fler människor bygger bostäder i skogsområden, de senaste skogsbränderna har orsakat betydande förluster av liv och egendom, Li förklarade. Till exempel, Tubbs-branden i norra Kalifornien förstörde mer än 5, 000 strukturer och orsakade 22 dödsfall i oktober 2017. I juli 2018 mer än 1, 600 strukturer gick förlorade och sju människor dog i Carr-branden i Kalifornien.

Varningsutlösare vid miljöfaror tar hänsyn till de naturliga, mänskliga och byggda miljöer och kan betraktas som en evakueringsvarning och tidsmekanism, Li förklarade. För att ta hänsyn till detta, Li kopplar ihop modeller för spridning av skogsbränder och trafiksimuleringsmodeller för att utlösa evakueringsutlösare.

"Det första steget är att modellera brandens utveckling i landskapet", han förklarade, "Vi måste ta hänsyn till faktorer som topografi, bränsletyp, bränsle fukt, vindriktning och hastighet. Vi kan använda brandspridningsmodeller för att härleda brandspridningshastigheter på olika platser i landskapet och beräkna brandens restider."

För att köra trafiksimuleringsmodellen, Li använde husplatser från staden San Diegos geografiska informationssystemavdelning och uppgifter om fordonsbeläggning från American Community Survey. "Vi måste uppskatta hur många bilar som kommer att finnas i vägnätet under evakueringen, " sa han. "Om det är för trångt, de evakuerade kunde bli instängda på vägen av branden och dö i sina bilar."

Li använde Julian, ett bostadsområde öster om San Diego i fallstudien. Området har tre samhällen och tre motorvägar, med cirka 1, 500 personer som bor där. Dock, han noterade, den integrerade modellen kan tillämpas på vilket geografiskt område som helst i USA eftersom den kopplade modellen är baserad på programvara med öppen källkod och öppen data.

Att koppla ihop modeller för brandspridning och trafiksimulering hjälper till att svara på frågor om tidpunkten för varningar under evakuering, Li förklarade. Genom den kopplade modellen, räddningsledare kan samtidigt undersöka de rumsliga mönstren för brandomkretsar och evakueringstrafik för varje minut i evakueringssimuleringen. Detta kan hjälpa dem att förbättra sin situationsmedvetenhet och utfärda mer effektiva rekommendationer om skyddsåtgärder.

"Mitt arbete är direkt relaterat till allmän säkerhet - det handlar om överlevnad. Men, mycket få forskare gör denna typ av forskning i USA på grund av dess tvärvetenskapliga karaktär, "Li förklarade, "Det finns fortfarande många problem som återstår att lösa på detta område."

I framtiden, Li skulle vilja undersöka ytterligare hur man kan införliva fler mänskliga evakueringsbeteenden i evakueringsmodellering av skogsbränder och integrera modellerna i ett mjukvarusystem. "Detta kommer att göra det bekvämare för incidentchefer och deras tekniska supportteam att använda, " han lade till.