Två EPFL-studenter har jämfört förmågan hos en skog i Vaud Canton att skydda mot laviner före och efter att den eldhärjades 2018. Deras metod skulle kunna tillämpas på andra skogsbeklädda sluttningar, hjälpa till att förbättra lokala återplanteringsstrategier.

Utbredd uttorkning till följd av klimatförändringar driver på en ökning av skogsbränder runt om i världen. I slutet av 2000-talet, Schweiz förväntas drabbas av många fler bränder mellan maj och november än vad det gör idag. Enligt experter, de värst drabbade områdena kommer att vara Aare-dalen och låglandet i kantonen Bern. Måttliga ökningar förutspås i Ticino Canton och Engadin, medan större områden i Valais Canton sannolikt kommer att brinna. Dessa bränder kan utlösa erosion och äventyra skogarnas skyddande roll. "Skogsbränder kommer att bli vanliga i Schweiz, " förutspår Johan Gaume, som leder EPFL:s Snow and Avalanche Simulation Laboratory (SLAB). "De goda nyheterna är att till skillnad från andra klimatförändringseffekter, vi tittar på ganska långa tidsskalor."

Under 2018, en brand förstörde sex hektar träd i Les Voëttes, en skogklädd sluttning i bergskedjan Diablerets i kantonen Vaud. Gaume och Xingyue Li, en postdoktor vid SLAB, var angelägna om att lära sig mer om och hur skadorna kan ha påverkat skogens förmåga att skydda sig mot laviner på vintern. Så de bad två masterstudenter i miljöteknik att undersöka fallet för deras designprojekt, arbetar direkt med Vaud Cantons miljöavdelning (DGE).

Kartläggning av lavinerisk

Med hjälp av en digital modell utvecklad på SLAB, studenterna tog fram en ny lavinriskkarta för att informera DGE:s återplanteringsstrategi. De fann att, även om framtida laviner kommer att röra sig snabbare nedför sluttningen vid Les Voëttes, den relativt grunda lutning kommer att hindra dem från att nå husen nedanför. Den utökade lavinriskzonen omfattar endast en extra stuga som tidigare låg utanför gränsen.

Studenterna gav två rekommendationer till DGE:att plantera täta kluster av träd på mycket lokaliserade platser för att förbättra stabiliteten, och att använda slumpmässiga planteringsmönster över resten av skogen för att ge förbättrat skydd. "Mindre, ofarliga laviner spelar en nyckelroll för att stödja biologisk mångfald, säger Francesc Molné, en av de två masterstudenter som arbetat med Designprojektet. "I ekosystem som dessa, växter och vilda djur är anpassade till dessa typer av händelser, så det är viktigt att de fortsätter."

"Våra resultat var i stort sett i linje med vad vi förväntade oss, men de är mindre alarmerande än DGE:s egna förutsägelser, " säger studiekamraten Clara Streule. "Vi vet att träd håller tillbaka en del av snön under en lavin, ", tillägger Molné. "EPFL-simuleringsmodellen faktorer i den rumsliga fördelningen av träd med en hög grad av noggrannhet. Modellen som DGE använder"—RAMMS-modellen utvecklad vid WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF—"är inte riktigt lika exakt på den fronten. Det är kanske där skillnaden ligger."

Flera parametrar

Ingenjörsstudenterna matade in flera parametrar i modellen, som alla påverkar hur snabbt en lavin går och hur den beter sig. Dessa inkluderade den exakta positionen och layouten för överlevande och skadade träd, terrängens exponering och topografi, och olika typer av snö (nysnö, blötsnö, och packade och tätt packade vindplattor). Molné och Streule använde en drönare för att ta flygbilder över området, som de kombinerade med fotogrammetri. De letade också igenom historiska rekord för regionen, använder de tyngsta snöfallssiffrorna under de senaste 100 åren i sin modell.

"Det jag tyckte var mest intressant var att sätta vår tilltro till en digital modell för att komma fram till effektiva lösningar, samtidigt som man inser modellens gränser och förstår hur olika faktorer påverkade slutresultatet, " säger Molné. Streule noterar:"Den komplexa terrängen gjorde den topografiska undersökningen utmanande. Att programmera drönarens flygbana satte våra matematikkunskaper på prov – jag gillade verkligen att kavla upp ärmarna och tillämpa teorin vi hade lärt oss i klassen på ett praktiskt problem." Hon tillägger:"Att ge rekommendationer för Vaud Canton lärde mig också en viktig lärdom om min framtida karriär. Om vi ​​inte kan vända klimatförändringarna, en stor del av mitt jobb kommer att vara att hitta sätt att anpassa vår livsstil och skydda oss från dess värsta effekter."

Fler samarbeten kommer

Elevernas metod skulle kunna tillämpas på skyddsskogar över hela Europa. "Denna pilotstudie var en chans att testa vår digitala modell, " säger Gaume. "Nu är vi angelägna om att se hur långt vi kan ta det." Hans entusiasm delas av Vaud Canton. "Denna forskning ger oss nya insikter om hur skogsklädda sluttningar skyddar mot laviner på låg höjd och kommer att bidra till att förbättra vår skogsvårdsstrategi, " förklarar Jean-Louis Gay från DGE:s Forestry Inspectorate Division. "Vi kommer att arbeta med EPFL igen på andra platser i kantonen." En vetenskaplig artikel baserad på elevernas arbete är också på gång.