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Conozca a los científicos que intentan comprender los peores incendios forestales del mundo
No será fácil actualizar el estándar de 47 años para predecir lo que harán los incendios, pero salvará vidas. 16 de diciembre de 2019
tornado de fuego cristina paulsen
Jason Forthofer había estado luchando contra el incendio Sunrise en el sur de Montana durante más de una semana cuando cometió el mayor error de su carrera. Estaba trabajando con un equipo al borde del fuego, cavando trincheras y encendiendo fuegos controlados en el sofocante calor, cuando escuchó un rumor sobre una cabaña cercana que podría necesitar protección.
Curiosos y ansiosos por ayudar, Forthofer y su colega Kevin Beck cargaron sus mochilas al hombro una mañana temprano y se abrieron paso por un antiguo sendero minero hacia el bosque cercano. Forthofer iba a pie, mientras que Beck montaba un vehículo de cuatro ruedas. Pronto se abrieron paso a través de la espesura, las ramas engancharon el pesado material de sus abrigos ignífugos. Tal vez había algunas nubes en lo alto; si los hubo, Forthofer los ignoró. El meteorólogo del incidente que trabajaba con el equipo había estado advirtiendo sobre posibles tormentas eléctricas durante varios días, típico de un verano en Montana, pero ninguna se había materializado.
La cabaña, cuando la encontraron, estaba a unos ochocientos metros de la carretera, una choza minera desvencijada remendada con chatarra y rodeada de abetos Douglas. Inspeccionaron el edificio: parecía que la gente había estado allí recientemente, pero ahora no había nadie en casa. Entonces Forthofer escuchó un sonido que hizo que se le revolviera el estómago: el profundo estruendo de un trueno. Las copas de los árboles cercanos comenzaron a balancearse.
Beck saltó sobre su vehículo de cuatro ruedas y Forthofer lo empujó, abriéndose camino hacia la carretera tan rápido como lo permitía la espesa maleza. Habían corrido un riesgo estúpido al ignorar los pronósticos, y lo sabían. Una tormenta que se aproxima fácilmente podría levantar vientos peligrosos, empujando fuego incontrolado hacia ellos a una velocidad terrible.
El pánico de Forthofer aumentó a medida que aumentaban los vientos. Treinta millas por hora. Luego 40. Cuando se acercaron a la carretera, echó a correr, sabiendo que las llamas podrían alcanzarlo en cualquier momento.
Sudorosos y exhaustos, aterrorizados por lo que podría haber sucedido, Forthofer y Beck lograron regresar. Estaban a salvo. Pero un pensamiento se reprodujo una y otra vez en la mente de Forthofer: Podría haber muerto allí mismo. Así mueren los bomberos.
Jason Forthofer se encuentra en el techo del Laboratorio de Ciencias del Fuego de Missoula. cristina paulsen
Sunrise fue solo uno de los 21 incendios que quemaron Montana durante el verano de 2017. Pero el incendio se contuvo en su mayor parte cuando Forthofer se sentó en su escritorio unas semanas más tarde y consideró su experiencia desde una perspectiva diferente. Cuando no está combatiendo incendios directamente, Forthofer los estudia, trabajando con un grupo de analistas, biólogos, programadores informáticos e ingenieros en el Laboratorio de Ciencias del Fuego de Missoula en Montana.
Sus funciones duales, en primera línea y como investigador, ejemplifican la posición única del laboratorio en la lucha contra los incendios forestales estadounidenses.
Ese contexto es crítico, y no es algo que la mayoría de los científicos entiendan, dice el ecologista Matt Jolly, uno de los colegas de Forthofer. Están tratando de escribir sobre incendios forestales, escribir sobre incendios de copas [en las copas de los árboles]. ¡Y nunca han visto uno!
El Fire Lab es quizás mejor conocido por los programas de computadora que produce para pronosticar el comportamiento de los incendios forestales. En 1972, un investigador llamado Dick Rothermel usó una serie de experimentos simples para crear uno de los primeros modelos matemáticos que podía predecir cómo se propagaría un incendio. Al quemar combustible en su túnel de viento, Rothermel controló factores como la velocidad del viento y luego observó sus incendios a medida que crecían. Trazó los resultados en un gráfico y usó los datos para deducir un conjunto de ecuaciones que podrían aplicarse a los incendios forestales en todas partes. De repente, los analistas pudieron hacer predicciones sobre la forma en que se propagaría un incendio, y los resultados cambiaron la forma en que los expertos piensan e interactúan con el fuego.
Matt Jolly observa un incendio en el laboratorio. cristina paulsen
Hoy en día, el modelo de Rothermel proporciona la columna vertebral de casi todos los programas informáticos utilizados para analizar el comportamiento de los incendios forestales en los EE. UU. Pero aunque su trabajo fue avanzado para su época, Rothermel no tuvo en cuenta muchos de los factores que hacen que los incendios se comporten de manera diferente en el mundo real que en el entorno limitado de un laboratorio. Su investigación asumió, por ejemplo, que las agujas de pino en un lecho de combustible poco profundo se quemarían de la misma manera que las mismas agujas apiladas mucho más arriba. Los modelos como el de Rothermel solo son realmente válidos para el rango de datos y experimentos que ejecutó, dice Forthofer. Fuera de ese rango, nadie sabe si la curva continúa.
Para compensar, los analistas del comportamiento del fuego han estado incorporando una serie casi interminable de ajustes y entradas en el esqueleto de Rothermel para que puedan hacer predicciones más precisas sobre cómo progresará un incendio en particular en el transcurso de horas o días. Incorporan datos que describen todo, desde la pendiente hasta la vegetación, las características del dosel y los factores climáticos. Todo es una hazaña de tecnología e ingenio, un intento de predecir algo que ha pasado siglos siendo misterioso e incognoscible.
Hoy, sin embargo, después de décadas de sequía y aumento de las temperaturas, monstruosos incendios en todo el oeste de Estados Unidos han puesto de manifiesto las debilidades del sistema. El modelo de Rothermel no puede lidiar con todo lo que el medio ambiente le arroja, desde la cantidad de árboles muertos que ahora se encuentran en los bosques de Estados Unidos hasta las velocidades fluctuantes del viento.
Un retrato de Harry T. Gisborne, pionero en la investigación de incendios forestales, recibe a los visitantes cuando ingresan al laboratorio. cristina paulsen
Las herramientas no siempre son las correctas, explica Forthofer. Casi nunca tienen razón, nunca tienen toda la razón. Y cuando se equivocan, pueden tener consecuencias reales y graves: pérdida de dinero, pérdida de viviendas o, lo peor de todo, pérdida de vidas.
Entonces, con los infiernos devorando decenas de miles de hectáreas y matando a más personas cada año, Fire Lab está tratando de construir un modelo completamente nuevo por primera vez en medio siglo. Hay mucho que hacer para ponerse al día.
Una tarde de julio de 2019, Forthofer me da un recorrido por el laboratorio, acompañado por su jefe, Mark Finney. La lucha contra incendios nunca está lejos para Forthofer: su hermano y su esposa eran bomberos, y muchos de sus amigos todavía lo son, y tiene el físico sólido de alguien que camina regularmente con mochilas de 100 libras. Finney, por el contrario, es nervudo y anguloso, con sienes plateadas y una tendencia a hablar en ráfagas breves.
Comenzando en el vestíbulo del edificio, abundan los toques idiosincrásicos. Una cabra montés disecada preside el área de recepción (Por favor, no toque la cabra, suplica un letrero cercano). Una colcha de retazos con temática de incendios forestales de 2010 conmemora el 50 aniversario del laboratorio.
Afuera, las nubes corren por las llanuras, pero no lo notarías dentro del espacio cavernoso y sin ventanas del laboratorio de pruebas, cuyas imponentes paredes internas están hechas de metal corrugado. Nos detenemos frente a una enorme losa llena de arena, que Forthofer y Finney explican que es esencialmente un quemador gigante. Señalan los chorros de propano personalizados debajo, que les permiten controlar con precisión la intensidad de las llamas y tomar medidas exactas a medida que se queman.
El laboratorio ha apodado la mesa Big Sandy, me dice Finney. (Han bautizado quemadores similares Little Sandy y Big Bertha). Uno de los experimentos característicos de Big Sandy mide la longitud de la llama, la temperatura y la presión en un fuego que comienza en línea recta. Filas de dientes de cartón cortados con láser se queman uno por uno en un movimiento casi líquido a medida que una línea de llamas de hasta 8 pies de alto se extiende a través de ellos, formando una ola de picos y valles.
Las mediciones en Big Sandy han demostrado que estas formas son causadas por el aire frío que empuja las llamas de manera intermitente hacia su lecho de combustible, impulsando el proceso de combustión. Una grabación de video sometida a un análisis de seguimiento de flujo agrega líneas verdes delgadas que facilitan el seguimiento de ese movimiento. Muestra cómo este aire frío gira en una serie de pequeños remolinos, o vórtices, cuando los gases frente a las llamas suben y bajan a medida que se calientan y se enfrían. Sin ese movimiento, las llamas no avanzarían, explica Finney; simplemente flotarían por encima de su combustible y finalmente se apagarían.
En una oficina al final del pasillo de Big Sandy, el analista de incendios Chuck McHugh me explica parte de su trabajo. Los modelos que me muestra de incendios forestales anteriores parecen marañas de garabatos rojos y manchas de colores superpuestas en mapas. De hecho, explica, las líneas rojas documentan los posibles caminos que podría tomar el fuego; las formas coloridas indican la cantidad de horas que el fuego podría tardar en extenderse a esa área. En algunos de los mapas, estas manchas están rodeadas de puntos de fuego burbujeantes, encendidos en los que el software supuso que las chispas podrían saltar del incendio principal. Todo se parece a un moho mucilaginoso, orgánico y vivo, lo cual, en cierto modo, lo es.
Dondequiera que caminemos, el equipo intenta comprender y predecir mejor el comportamiento del fuego. Arriba están los túneles de viento, donde Forthofer y sus colegas registran cómo el aire afecta los incendios a diferentes velocidades. También muestra un aparato alto de metal negro cuya base curva genera el flujo de aire necesario para crear (y estudiar) tornados de fuego de 10 pies. Terminamos nuestro recorrido en una sala llena de artilugios de espuma y metal para medir cómo se mueve el calor a través del aire para encender nuevo combustible cuando comienza un incendio. Todo el lugar, explican, puede configurarse a una temperatura y humedad del aire específicas o abrirse. para ventilación en caso de emergencia.
Finney dice que toda esta complejidad muestra que el trabajo de Rothermel ya no es suficiente.
Mark Finney se para frente a Little Bertha, un equipo que permite a los científicos probar cómo se mueve el fuego cuesta arriba. cristina paulsen
El hecho de que tengas un modelo, dice, no significa que entiendas algo.
Wildfire está lleno de procesos a pequeña escala como los vórtices de Big Sandy. Cada parte de la investigación que emprende el Fire Lab es un intento de estudiar una pequeña parte del panorama general. Y es particularmente importante con elementos como el viento, que afecta el comportamiento del fuego y se ve afectado por el fuego. El modelo de Rothermel, argumenta Finney, no se acerca a la explicación de los bucles de retroalimentación y los umbrales de comportamiento extraño en un sistema complejo como ese.
Chuck McHugh analiza la actividad del fuego y la probabilidad de propagación. Sus cálculos determinan si es necesario tomar medidas, o ninguna acción en absoluto.
Es por eso que busca algo nuevo: una teoría completa que pueda explicar el comportamiento del fuego, no solo predecirlo.
La búsqueda de una teoría completa del fuego impulsa el trabajo del Fire Lab en varias áreas, desde la dinámica de fluidos y la transferencia de calor por convección hasta el tiempo de resonancia, el período en que una partícula de combustible, como una aguja de pino, continúa liberando energía después de que se enciende. Al combinar todos estos modelos más pequeños, Forthofer y Finney esperan crear uno más grande que pueda explicar esos fenómenos en la naturaleza.
Los mismos procesos físicos que hacen que se propague un incendio de copa gigante con llamas de 200 pies son parte de un pequeño incendio con llamas de un pie que se propaga en nuestro túnel, dice Forthofer.
El escritorio de Finney está dedicado al fuego en todas sus formas. cristina paulsen
Finney compara su tarea con la ingeniería inversa de una receta a partir de una lista establecida de ingredientes. Él y sus colegas ya han ensamblado sus elementos básicos: radiación, convección, combustible, calor, oxígeno. Pero en realidad no tenemos las cantidades de cada uno o el orden de cada uno o las instrucciones de preparación, dice.
Aunque el trabajo de Rothermel ha tenido un impacto enorme, no es el único juego en la ciudad. Canadá desarrolló su propio sistema, Prometheus, a principios de la década de 2000. Mientras tanto, los científicos en Australia usan sus propios programas de computadora que se adaptan a las peculiaridades de los incendios forestales del Outback. Sin embargo, el modelo Rothermel sigue siendo el estándar. Alen Slijepcevic, subjefe de la Autoridad de Bomberos del país en el estado australiano de Victoria, ha estado observando con interés la búsqueda del Laboratorio de Bomberos de Missoula. Todo ese trabajo tendrá una implicación global, sin duda, dice.
Dentro de la cámara de acondicionamiento del Laboratorio de Incendios, que tiene temperatura y humedad controladas, donde se utilizan aparatos fabricados con precisión para las quemaduras. cristina paulsen
En otros lugares, algunas instituciones han recurrido a un enfoque diferente, conocido como dinámica de fluidos computacional (CFD), que modela cómo se mueven los fluidos y los gases. La técnica divide un área en una malla de pequeñas unidades y calcula cómo cada pieza podría interactuar con las demás. Los resultados pueden imitar el comportamiento del fuego real con mayor precisión.
El problema es que esto requiere mucho más poder de cómputo que un programa basado en el sistema de Rothermel. Ejecutar un solo modelo CFD puede llevar días: el Servicio Meteorológico Nacional tiene que usar supercomputadoras para ejecutar modelos CFD que puedan predecir el clima más rápido que en tiempo real. Esto hace que sea poco probable que la tecnología se utilice para predecir el comportamiento de los incendios forestales en el corto plazo: cuando surge un incendio, los analistas de primera línea a menudo están procesando cientos de simulaciones mientras trabajan en ubicaciones remotas donde la infraestructura falla y las conexiones a Internet son deficientes. Necesitan programas que puedan ejecutarse en una computadora portátil estándar y rápido. Después de todo, como explica Kevin McGrattan, matemático del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología: No sirve de nada decirle a alguien que el huracán iba a azotar Nueva Orleans la semana pasada.
Forthofer, Finney y sus colegas esperan que el modelo que están construyendo represente un término medio: lo suficientemente inteligente como para hacer mejores predicciones, con elementos similares a CFD que pueden explicar factores como la turbulencia del viento, pero lo suficientemente simple como para ejecutarlo en el campo.
McGrattan ve potencial para un modelo híbrido, aunque agrega una advertencia importante: el primer paso debe ser capacitar a más personas para que usen los programas existentes. En una reunión reciente, los representantes del Servicio Forestal le dijeron que los modelos basados en Rothermel se usan principalmente para quemas controladas planificadas previamente. Cuando se desata el infierno en Somewhere, California, simplemente no hay tiempo para que una persona con ese tipo de experiencia opere el modelo, le dijeron.
La necesidad de actualizar los modelos de incendios forestales parece más apremiante que nunca. Grandes y feroces incendios forestales se han desatado con mayor frecuencia en partes del oeste de Estados Unidos en los últimos años, así como en todo el mundo.
En los Estados Unidos, la cantidad de acres quemados anualmente por incendios forestales ha aumentado un 500 % desde la década de 1970. Cientos de personas han muerto y miles de hogares han sido destruidos esta década solo en los incendios de California. En 2018, la peor temporada de incendios forestales registrada vio grandes incendios como el Carr Fire y el Mendocino Complex Fire que destruyeron millones de acres en agosto; unos meses después, el Camp Fire mató al menos a 86 personas y borró todo el pueblo de Paradise.
Un equipo llamado The Hibachi permite a los científicos probar cómo se calientan diferentes especímenes. cristina paulsen
Pero reducir la brecha entre el modelo y la realidad es solo el primer paso para abordar estas catástrofes.
Los bomberos tienden a tardar en confiar en la tecnología sobre lo que han observado o experimentado, especialmente cuando su supervivencia está en juego. Aprenden a confiar en su intuición, tal como lo hizo Forthofer cuando hizo caso omiso de las advertencias de tormenta eléctrica en el incendio Sunrise. Te ves obligado a tomar decisiones en situaciones en las que tienes un conocimiento incompleto, dice. Y no estás muy seguro de la credibilidad de las cosas que sabes.
Pero como señala su colega de Fire Lab, Matt Jolly, esto puede tener terribles consecuencias cuando las condiciones son tan extremas que nadie las ha visto antes. Cuando la experiencia falla, las herramientas se vuelven cada vez más valiosas y, a medida que cambia el clima, la experiencia seguirá fallando cada vez con más frecuencia.
En el mundo de la extinción de incendios, un incidente de 2013 que tuvo lugar en Yarnell Hill, Arizona, se considera el peor ejemplo. Ese junio, 19 bomberos murieron cuando los vientos cambiaron drásticamente antes de una tormenta eléctrica que había sido pronosticada por el Servicio Meteorológico Nacional. Terminaron atrapados, lo que convirtió a Yarnell Hill en el incendio forestal más mortífero para los bomberos desde 1933. Te da escalofríos, dice Forthofer, señalando los paralelos con su propia experiencia. Eso no debería suceder.
Es por eso que Jolly y Forthofer enfatizan la capacitación y la educación, compartiendo nuevas herramientas con los primeros bomberos confiables que las adoptarán ante los demás. Su capacidad para cambiar de código entre el lenguaje de la investigación académica y el lenguaje de los batallones de expertos es muy útil.
Jolly, en particular, pasa gran parte de su tiempo en reuniones de mesa redonda con administradores de incendios y comandantes de incidentes, talleres para analistas del comportamiento del fuego y otros eventos de capacitación profesional, preguntando ¿Qué necesita? ¿Qué mejoraría esta herramienta?
Este video de una rama encendiéndose se aceleró 18 veces. Cortesía del laboratorio de ciencias del fuego de Missoula
En su oficina en Fire Lab, empapelada con los proyectos de arte de su hija y objetos efímeros de una vida al aire libre, Jolly abre la presentación de PowerPoint que usa para mostrar las ofertas del laboratorio. Su cabello canoso cae sobre su frente mientras se frota los ojos repetidamente; se parece un poco a una estrella de rock mayor la mañana después de una noche dura. (Él no lo es, y no lo es).
Me muestra un mapa multicolor basado en un sistema de clasificación de peligro de incendio que ayudó a desarrollar. Las áreas verdes representan condiciones climáticas normales, mientras que las rojas representan calor extremo, viento o sequedad en un nivel visto en solo el 3% de los días en la historia registrada. Creó esta herramienta para ayudar a prevenir el tipo de tragedia que ocurrió en Yarnell Hill, me dice. Dos tercios de todas las muertes de bomberos forestales ocurren en esos días, cuando el potencial de incendios extremos es mayor.
Hojea varios de estos mapas, señalando los puntos rojos. Estas eran las condiciones antes de un incendio de pasto en Oklahoma que se extendió a decenas de miles de acres en un día. Estas manchas rojas representan áreas en Napa y Sonoma en el momento de los incendios que consumieron la región vinícola en 2016. Y ese pequeño punto rojo junto a Los Ángeles marca el incendio Thomas, la primera vez que los bomberos de California trabajaron en un incendio forestal el día de Navidad.
Continúa a través de la presentación de diapositivas, guiándome a través de mapas de los incendios recientes más grandes de California: el incendio de Carr, el incendio del complejo de Mendocino, el incendio de Camp que acabó con Paradise.
A medida que el combustible se quema en Little Bertha, muestra la formación de ondas que toman las llamas. cristina paulsen
Entonces, ¿pudo producir estos mapas utilizando los datos que habrían estado disponibles ese día? Pregunto. Él niega con la cabeza. Los mapas en sí estaban disponibles para que los usaran los bomberos y los analistas. En esos días , tanto antes de llegar a la escena como mientras estaban allí, me dice.
Así que toda la idea de que no lo vimos venir o que nos tomó desprevenidos... Se muerde el labio. Tenemos que hacerlo mejor con eso. Una comprensión más profunda del fuego o un nuevo modelo: estos son logros sin sentido sin una adopción generalizada, dice. Si no cambia el comportamiento, son inútiles.
Las chispas salen disparadas de la chimenea, que imita el fuego en la naturaleza. cristina paulsen
Al final del pasillo, Forthofer prevé una transformación de la cultura de extinción de incendios. Enseñar un modelo actualizado, una nueva teoría que realmente explique por qué y cómo se comporta de cierta manera, podría provocar ese cambio. Podría proporcionar a sus colegas una nueva forma de entender las cosas que ven. Con suficiente esfuerzo, podría evitar situaciones cercanas como la que tuvo en Sunset Fire, podría proteger los hogares de las personas y, lo que es más importante, podría salvar vidas.
Sin embargo, entre ese día y hoy, se encuentra esta temporada de incendios, y la siguiente, y la siguiente. En el camino, Forthofer pasará los veranos combatiendo incendios y los inviernos midiéndolos en el laboratorio con Finney. McHugh y sus colegas analistas seguirán persuadiendo a sus modelos para que se hagan realidad, y Jolly continuará viajando por el país hablando con los expertos, los comandantes de brigada y los gerentes de servicios públicos.
Y los incendios seguirán llegando.
—Alissa Greenberg ( @alissaleeescribe ) es un periodista independiente que informa en la intersección de la cultura, la ciencia, los negocios y los asuntos internacionales.