Mit Fernerkundungstechnologie ausgestattete Waldbrandmanagementsysteme könnten die Fähigkeit von Ersthelfern verbessern, die Ausbreitung tödlicher Waldbrände vorherzusagen und darauf zu reagieren.
Zu diesem Zweck testen Forscher der Ohio State University den Einsatz von Radar mit synthetischer Apertur oder SARum bei der Erkennung von Waldbränden zu helfen.
Für viele Ökosysteme sind Brände wichtige Werkzeuge, um Pflanzenabfälle zu beseitigen, sicherere Lebensräume für kleinere Arten zu schaffen und Krankheiten abzuwehren. Da die Erde jedoch weiterhin wärmeren und trockeneren Bedingungen ausgesetzt ist, haben die Wahrscheinlichkeit und Schwere großer, unkontrollierter Brandereignisse, die zu weitreichenden Umweltschäden führen, stetig zugenommen.
Zwischen 2020 und 2023In den USA haben Waldbrände über 25 Millionen Hektar Land niedergebrannt. Gleichzeitig sind wahrscheinlich Millionen von Menschen, die in der Nähe dieser gefährdeten Gebiete leben, davon betroffen Rauchwolken von Waldbränden, erhöhte Überschwemmungsgefahr Und Sachbeschädigung.
Diese Effekte unterstreichen die Notwendigkeit besserer Erkennungssysteme, sagte Dustin Horton, Hauptautor einer neuen Studie zu diesem Thema und Doktorand der Elektro- und Computertechnik an der Ohio State. Seine Arbeit konzentriert sich auf die Verbesserung traditioneller Strategien zur Erkennung großer Brände und die Verbesserung der Landbewirtschaftungsrichtlinien im Zusammenhang mit Waldbränden.
„Es gibt eine Vielzahl von Vorhersagemodellen, die die Regierung und verschiedene Behörden verwenden, um vorherzusagen und zu bewerten, wie ein Gebiet in jeder Waldbrandsaison aussehen könnte“, sagte Horton. „Viele dieser Programme in der jüngeren Geschichte basieren jedoch auf einer Vielzahl von Fernerkundungsmethoden, beispielsweise optischen Sensoren, die viele inhärente Nachteile haben.“
Beispielsweise können Systeme, die optische Sensoren zur Untersuchung von Zielen verwenden, wie LiDAR, durch Waldbrandrauch oder andere atmosphärische Veränderungen wie Wolken oder Sonnenlicht verdeckt werden. Andere passive Sensoren können nachts weniger nützlich sein. Letztendlich verringern diese Einschränkungen ihre Wirksamkeit bei der Erfassung präziser Messungen in einer sich schnell entwickelnden Situation, und solche Rückschläge könnten katastrophale Auswirkungen auf Behörden haben, die die Anzahl der Ressourcen oder des Notfallpersonals abschätzen möchten, die für die sichere Bewältigung eines Großbrands erforderlich sind, sagte Horton.
Die Forschung wurde in einem vorgestellt Postersession heute (15.12.2023) auf der Jahrestagung der Amerikanische Geophysikalische Union. Das Poster schlägt eine Technik vor, die zur Ergänzung von Waldbrandvorhersagemodellen wie dem verwendet werden könnte Nationales System zur Bewertung der Brandgefahrmit dem Benutzer die Brandgefahr der nächsten Tage in einer bestimmten Region abschätzen können, besteht darin, diese mit SAR zu kombinieren.
Im Gegensatz zu optischen oder Satelliten-Infrarotsensoren nutzt SAR Radar, um hochauflösende zwei- oder dreidimensionale Rekonstruktionen des Geländes zu erstellen, was es zu einem besonders effektiven Gerät für die Umweltkartierungsforschung macht. Da SAR-Fernerkundungstechnologien außerdem bei Tag, Nacht und bei rauen atmosphärischen Ereignissen erfolgreich eingesetzt werden können, bieten sie Wissenschaftlern die Möglichkeit, die geophysikalischen, hydrologischen und meteorologischen Oberflächeneigenschaften eines Gebiets in wichtigen räumlichen Entfernungen problemlos genau zu messen, sagte Horton.
Während der Präsentation stellten die Forscher fest, dass der Einsatz von SAR als alternative Methode zur Erkennung von Waldbränden auch großes Potenzial für die Verfolgung des gesamten Lebenszyklus und der Folgen eines Waldbrands sowie für die Erkennung und Überwachung anderer Faktoren birgt, die zur Entstehung flammengefährdeter Gebiete beitragen können. B. die Bodenfeuchtigkeit in der Region oder verschiedene Arten der nahegelegenen Vegetation.
Die Studie endete mit der Feststellung, wie nützlich SAR-basierte Luftplattformen für die künftige Untersuchung von Waldbränden und anderen Erdprozessen in größeren Maßstäben sein könnten. Ein solches Vorhaben, dessen Start für Anfang 2024 geplant ist, ist das NISAR-Missioneine gemeinsame Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO). Ziel der Mission ist es, die gesamte Erde zu kartieren, um der Öffentlichkeit verfeinerte Daten über die Auswirkungen des Klimawandels auf die Erdkruste zu liefern.
Horton sagte, sein Team hoffe, die von der Mission gesammelten Daten nutzen zu können, um seine eigenen Algorithmen zur Vorhersage von Waldbränden weiter auszubauen, werde SAR aber weiterhin als Instrument zur Waldbrandbewertung der nächsten Generation testen. In der Zwischenzeit sagte Horton, dass ein Großteil der Verantwortung für ein besseres Verständnis und die Eindämmung von Waldbränden in der Kombination neuer Technologien und bewährter Feuerwehrdienste liege.
„Wissenschaftler können jetzt Gebiete mit Bedingungen identifizieren, in denen alles perfekt für eine Verbrennung ist. Alle Modelle sagen, dass dies der Fall ist, und manchmal ist dies einfach nicht der Fall“, sagte Horton. „Da der gesamte Waldbrandprozess äußerst komplex ist, hängt ein großer Teil der schweren Arbeit immer noch von der Eindämmungsarbeit der Feuerwehrleute ab.“
Zu den Co-Autoren des Posters gehören Joel Johnson und Mohammad Al-Khaldi aus Ohio State, Ismail Baris vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Jeonghwan Park vom Goddard Space Flight Center der NASA und Global Science and Technology Inc. sowie Rajat Bindlish von Goddard Earth Sciences Technologie und Forschung.