Ett tvärvetenskapligt team av forskare vid University of California, Irvine har utvecklat en ny teknik för att förutsäga den slutliga storleken på en löpeld från antändningsögonblicket.

Byggd kring en algoritm för maskininlärning, modellen kan hjälpa till att förutsäga om en eldsvåda kommer att bli liten, medelstor eller stor när den har gått sin gång – kunskap som är användbar för dem som ansvarar för att fördela knappa brandbekämpningsresurser. Forskarnas arbete lyfts fram i en studie publicerad idag i International Journal of Wildland Fire .

"En användbar analogi är att överväga vad som får något att bli viralt i sociala medier, " sa huvudförfattaren Shane Coffield, en UCI doktorand i jordsystemvetenskap. "Vi kan fundera på vilka egenskaper hos en specifik tweet eller ett inlägg som kan få det att sprängas och bli riktigt populärt - och hur du kan förutsäga att det för tillfället publiceras eller precis innan det publiceras."

Han och hans kollegor tillämpade det tänkandet på en hypotetisk situation där dussintals bränder bryter ut samtidigt. Det låter extremt, men detta scenario har blivit alltför vanligt de senaste åren i delar av västra USA eftersom klimatförändringarna har resulterat i varma och torra förhållanden på marken som kan sätta en region med hög risk för antändning.

"Bara ett fåtal av dessa bränder kommer att bli riktigt stora och stå för det mesta av det brända området, så vi har det här nya tillvägagångssättet som är fokuserat på att identifiera specifika tändningar som utgör den största risken för att komma utom kontroll, " sa Coffield.

Teamet använde Alaska som ett studieområde för projektet eftersom staten har plågats under det senaste decenniet av ett utslag av samtidiga bränder i dess boreala skogar, hotar människors hälsa och sårbara ekosystem.

Kärnan i UCI-forskarnas modell är en "beslutsträd"-algoritm. Genom att mata den med klimatdata och viktiga detaljer om atmosfäriska förhållanden och de typer av vegetation som finns runt startpunkten för en brand, forskarna kunde förutsäga den slutliga storleken på en brand 50 procent av tiden. En viktig variabel är ångtrycksunderskottet - hur lite fukt det finns i området - under de första sex dagarna av en brand. En andra viktig faktor för Alaskas skogar är andelen träd av sorten gran.

"Svart gran, som är dominerande i Alaska, ha dessa långa, hängande grenar som är designade – ur ett evolutionärt perspektiv – för att sprida eld, " sa medförfattaren James Randerson, professor och Ralph J. &Carol M. Cicerone ordförande i geosystemvetenskap vid UCI. "Deras frön är anpassade för att klara sig bra i en miljö efter brand, så deras strategi är att döda allt annat runt dem under en brand för att minska konkurrensen om deras avkommor."

Han sa att Coffield kunde visa att andelen svartgran inom en radie på 2,5 mil från antändningsplatsen är en viktig faktor för att bedöma hur stor en brand kommer att växa.

En fördel med denna nya metod är snabbhet, sa Coffield. Algoritmen "lär sig" med varje ny datapunkt och kan snabbt ta reda på de kritiska tröskelvärdena för att identifiera stora bränder. Det är möjligt för människor att göra detta manuellt eller genom att köra simuleringar på varje annan tändning, han sa, men maskininlärningssystemets statistiska tillvägagångssätt är "verkligen mycket snabbare och effektivare, speciellt för att överväga flera bränder samtidigt."

Inför en klimatförändrings-inducerad ökning av antalet skogsbränder som förväntas varje säsong, stat, länets och lokala brandsläckningsmyndigheter skulle kunna dra nytta av några uppdaterade verktyg och tekniker, Randerson noterade. Förutom att potentiellt rädda liv och skydda egendom och viktig infrastruktur, Brandbekämpningsinsatser kommer också att bli allt viktigare för att bevara den naturliga världen.

"På platser som Alaska, det finns ett behov av att begränsa området som påverkas av brand, för om vi fortsätter att ha dessa ovanliga, år med hög eld, mer kol kommer att gå förlorat från landskapet, förvärrar uppvärmningen, sade Randerson. Om vi ​​låter bränderna springa iväg, vi kan vara i en situation där det finns en hel del betydande skador på både klimatsystemet och ekosystemen."