Udnyttelse af big data og maskinlæring til at forudsige naturbrande i det vestlige USA.

Området, der brændes af skovbrande hvert år i det vestlige USA, er steget med mere end 300 procent i løbet af de sidste tre årtier, og meget af denne stigning skyldes menneskeskabt opvarmning. Varmere luft holder mere fugt, og den tørstige luft suger dette fra planter, træer, og jord, efterlader skovvegetation og jordaffald tørrere og lettere at antænde. Fremtidige klimaændringer, ledsaget af opvarmende temperaturer og øget tørhed, forventes at fortsætte denne tendens, og vil sandsynligvis forværre og intensivere skovbrande i områder, hvor der er rigeligt brændstof.

Park Williams, en lektor i Lamont-Doherty Earth Observatory og en 2016 Center for Climate and Life Fellow, studerer klimatologi, tørke, og naturbrande. Han har modtaget $641, 000 tilskud fra Zegar Family Foundation, som han vil bruge til at fremme forståelsen af ​​fortiden og fremtidig adfærd ved skovbrande. Hans mål er at skabe et værktøj til at hjælpe videnskabsmænd med at forstå, hvorfor skovbrande i vestlige amerikanske stater har ændret sig i løbet af det sidste århundrede, måder, de kan udvikle sig på i fremtiden, og hvordan mennesker mest effektivt kan reagere på dem.

Williams vil samle observationer af titusindvis af brande i løbet af de sidste 30 til 40 år, og hvor de brændte i det vestlige USA. Han vil relatere disse til klimadatasæt af, hvor folk bor, og hvilken vegetation der vokser hvor. Slutproduktet bliver et computerprogram, der kan fremskrive, hvordan disse variable påvirker sandsynligheden for store brande, og som vil forsøge at simulere, hvordan vegetationen reagerer på brand.

"Dette er vigtigt, fordi der efter en brand er mindre vegetation, end der var før, " sagde Williams. "Det betyder, at sandsynligheden for en efterfølgende brand falder i et stykke tid. Og brandsandsynligheden bliver ikke høj igen, før vegetationen igen er tæt i det område. Det er meget vanskeligt at modellere den proces, men det er meget vigtigt, fordi vi
vil gerne forstå, hvorfor tingene er gået, som de er tidligere,
og det er sandsynligt, at ændringerne i vegetationsdækningen har været vigtige."

Williams mener, at USA har ført en uholdbar brandstyringspolitik i de sidste 100 år, bekæmpe brande, når de opstår så hårdt som muligt. Dette har gjort det muligt for vegetation at samle sig mange steder, hvor brande kunne have tyndet ud, efterlader en større overflod af skovdække, der potentielt kan brænde. Han føler, at denne tilgang fortsætter på trods af erkendelsen af, at den ikke virker, fordi vi ikke har en bedre strategi – endnu.

"Dette værktøj vil give os mulighed for at udforske forskellige fremtider, sagde Williams. "I en hypotetisk fremtid, vi fortsætter med at bekæmpe brande lige så hårdt, som vi har gjort i det sidste århundrede. I en anden hypotetisk fremtid, vi bekæmper slet ikke brande. I sidste ende vil vi sandsynligvis vælge noget mellem de to yderpunkter."

Ved at levere forskellige scenarier for forskellige steder i en rumlig skala på 100 mil, det nye værktøj kunne vise, hvorfor forskellige politiske strategier baseret på placering kan resultere i forskellige resultater, gør det muligt for ledere at gøre mere informerede, beslutninger om bæredygtig brandhåndtering, der er specielt tilpasset lokale forhold.

Oprettelse af værktøjet er det næste logiske skridt i forskningen, Williams foretog som en af ​​de første modtagere af et stipendium fra Center for Climate and Life ved Columbia University. Denne støtte gjorde det muligt for ham at forske i den generelle sammenhæng mellem skovbrande og klimavariabilitet i det vestlige USA. Han fandt stærke sammenhænge mellem temperatur og mængden af ​​skovbrandsareal i hele regionen.

I den akademiske verden, sådanne kreative tværfaglige videnskabelige projekter er ofte mindre tilbøjelige til at opnå traditionel forskningsmidler.

"Wildfire er en integration af klimavidenskab, økosystemvidenskab, samfundsvidenskab, og statskundskab, " sagde Williams. "Det er meget vanskeligt at få finansieret gennem standard statstilskud. Center for Klima og Liv er fantastisk, fordi det virkelig fremmer tværfaglig videnskab og finansierer arbejde, hvor jo mere bredde der er, des bedre."

Han forventer, at hans nye værktøj med tiden vil være i stand til at producere sæsonbestemte prognoser for sandsynligheder for naturbrande. For eksempel, "Vores model kunne bruges i det sene forår til at estimere sandsynligheden for en stor skovbrand i de østlige Cascades of Washington i den kommende sommer, " sagde Williams.

Disse oplysninger kan være nyttige for jordforvaltere og ejere, der overvejer forebyggende vedligeholdelsesforanstaltninger såsom foreskrevne forbrændinger eller skovudtynding. Det kan også øge offentlighedens bevidsthed om brandfare og få folk til at vedligeholde deres værfter eller planlægge, hvordan man evakuerer i tilfælde af brand. "Oplysningerne kan være nyttige til at vejlede beslutningstagning på mange forskellige skalaer fra den enkelte familie til statens regering, " sagde Williams.

Ultimativt, han håber, at erfaringerne fra hans forskning vil hjælpe med at bygge regionale brandmodeller til andre dele af verden. Williams forestiller sig en dag, hvor der vil være et "puslespil" af regionale brandmodeller for forskellige lande, der giver en bedre fornemmelse af, hvordan skovbrande vil opføre sig i fremtiden.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.