Som 2020 har visat, frekvens av skogsbränder, storlek och svårighetsgrad hotar samhällen och naturresurser i västra USA. det finns en stor efterfrågan på beslutsfattande för att minska risker, förbättra brandmännens säkerhet och öka effektiviteten i brandskyddet.

Colorado Forest Restoration Institute (CFRI) vid Colorado State University har arbetat med USDA Forest Service Rocky Mountain Research Station (RMRS) för att ta itu med dessa sammanhängande behov inom brand- och markförvaltning. Tre nya publikationer från forskargruppen tar upp nya sätt att bedöma risker och utvärdera brandbekämpningseffektiviteten.

"Ledare fattar tuffa beslut om hur man ska begränsa och kontrollera bränder med begränsad tid och information, sa Ben Gannon, CFRI-forskare och huvudförfattare på två av studierna. "Denna forskning är fokuserad på att stödja utvecklingen av riskinformerade brandhanteringsstrategier med en bättre förståelse för brandeffekter och möjligheter för brandmän att säkert och effektivt undertrycka brand."

De tre publikationerna täcker ämnen som sträcker sig från vad som händer före och under en brand till granskning av effektiviteten av inneslutning efter incidenten. Forskare sa att de hoppas att detta växande partnerskap kommer att öppna upp nya studieområden inom brandhantering.

Definiera potentiella operativa avgränsningar

Potentiell brand Operationella avgränsningar, eller PODs, är rumsliga brandledningsenheter som begränsas av kontrollfunktioner som vägar, floder och bränsletyper. Att begränsa skogsbränder med redan existerande kontrollfunktioner är en långvarig praxis inom brandhantering, men att identifiera dessa enheter för planering före brand är ett relativt nytt koncept.

Matt Thompson med RMRS Wildfire Risk Management Science Team är huvudförfattaren till studien som introducerar en prototyp för beslutsstöd för att hjälpa brand- och markförvaltare att snabbt samla in en mängd olika information för att vägleda utvecklingen av undertryckningsstrategi i POD-skala. Han sa att verktygen som hans team skapade borde hjälpa chefer att skräddarsy brandsläckningsåtgärder efter lokala förhållanden.

"POD-sammanfattningen och atlasen är verkligen på förberedelsestadiet, eller tanken på att angripa elden innan den börjar, ", sa Thompson. "Avsikterna är att minska tidspress och osäkerheter, och utöka alternativen för beslut om incidentrespons."

Beslutsstödsverktygen kommer att hjälpa till att organisera information om ekologiska och sociala faktorer som chefer måste vara medvetna om, som vattenförsörjning, vilda livsmiljöer, kulturresurser, bränslelaster och markegenskaper. Teamet konstruerade atlasen för att vara visuell och kartbaserad så att brandchefer snabbt kan anpassa sig på marken. Den bidragande författaren Mike Caggiano sa att kraften i verktyget finns i dess förmåga att hantera komplexitet.

"Det ekologiska, sociala och politiska skikt som vi anser inte är exklusiva för varandra, sa Caggiano, också en CFRI-forskare. "Brand är en så komplex hanteringsfråga och vi får draghjälp med detta verktyg och planeringsram eftersom vi tar itu med problemet med rätt mängd komplexitet."

Tidiga användare av POD-ramverket inkluderar nationella skogar i Kalifornien och Arizona. CFRI och RMRS arbetar för att föra POD-processen och relaterade beslutsstödsprodukter till flera landskap i Colorado och Intermountain West.

POD-storlek kan skydda vattenkvaliteten

Erosion från stora och allvarliga skogsbränder kan skada vattenförsörjningen, en ändlig resurs i väst. I den andra publikationen, Gannon ledde ett försök att modellera potentialen för ett etablerat nätverk för potentiella brandoperativa avgränsningar i Colorado för att mildra skogsbränders inverkan på vattenkvaliteten genom att begränsa brandstorlekarna.

"Vi vet att brandstorleken påverkar hur allvarliga effekterna är för många resurser, men vi har bara nyligen börjat ta itu med det i bedömningen av risken för skogsbränder, "Gannon sa. "Att förstå hur brandstorlek påverkar vattenkvaliteten i olika delar av landskapet kan hjälpa chefer att skräddarsy POD-storlekar för att mildra effekterna."

Gannon modellerade hur tidigt inneslutning av skogsbränder inom PODs kunde påverka vattenkvaliteten vid en kommunal avledning i Colorado. Teamets resultat tyder på att en begränsning av bränder till ursprungspunkten kan minska brända arealer med upp till 59 procent och sedimentbelastningar från erosion efter brand med upp till 55 procent. I kontrast, begränsning av brandstorlekar med det nuvarande POD-nätverket förutspås minska frekvensen av överskridande av vattenkvalitetströskelvärden för kommunal vattenrening med endast 13 till 34 procent, beroende på nederbörd efter brand. Vissa POD:er är inte tillräckligt små för att begränsa brandstorlekar under skadliga nivåer.

Detta tyder på att insatser för att strategiskt dela upp högrisk-POD:er i mindre enheter behövs för att uppnå högre skyddsnivåer.

Brandledningseffektivitet

Nyligen genomförd arkivering av data om löpeldsverksamhet ger möjlighet att undersöka hur mycket brandledning som är konstruerad och hur den bidrar till brandbegränsning. I den tredje publikationen, teamet analyserade brandlinjer från 33 stora skogsbränder som inträffade i västra USA mellan 2017-2018 för att kvantifiera hur mycket brandlinje som brann över, innehöll eller inte engagerade sig i bränder.

Andelen brandledningar som engagerade sig i brand och höll i genomsnitt endast 33 procent över de undersökta incidenterna. I vissa fall, eld brann över linjer, men många incidenter hade stora delar av brandlinjen som inte kom i kontakt med branden.

Brandlinjens prestanda varierade kraftigt mellan olika incidenter på grund av en enskild brands oväntade tillväxt eller brandavbrottsplacering. Brandlinjebyggen stack ut i mer befolkade områden. Ibland byggdes två till tre gånger mer brandlinje jämfört med slutliga brandomkretsar. I kontrast, eldlinjeproduktionen var bara en liten del av omkretslängden för många bränder på avlägsna platser. Detta tyder på att chefer anpassar sina strategier utifrån riskvärden.

Gannon sa att det stora värdet av studien är att visa hur befintliga data kan användas för att övervaka och betygsätta brandsläckningseffektiviteten för att främja adaptiv hantering i brandledningsorganisationer.

"Det här ramverket för utvärdering av brandledningsprestanda tillhandahåller ett grovfilter för att identifiera hög- och lågpresterande bränder, ", tillade han. "En djupare dykning behövs för att diagnostisera orsakerna till ineffektivitet och hur man kan förbättra förvaltningsstrategier."

Som mer detaljerad brandutveckling, beteende- och undertryckningsregister blir tillgängliga, Gannon och andra forskare kommer att utforska detta ämne för att förstå vilka brandlinje- och miljöegenskaper som påverkar sannolikheten för framgångsrik inneslutning.

Forskare kommer att använda nya data från brandsäsongen 2020 i Colorado - som visar sig vara allvarlig och pågående - för att utveckla tillämpade forskningslinjer om risker för skogsbränder och säkerhetsfaktorer. Forskargruppen hoppas kunna främja både brandvetenskapen och dess tillämpning inom brand- och markförvaltning för att hjälpa till med insatsförberedelser inför framtida skogsbränder.