Representación de un artista de un satélite de detección de incendios estacionado en órbita sobre California para buscar puntos calientes de incendios forestales las 24 horas, los 7 días de la semana. (Imagen cortesía de Carl Pennypacker)
Publicado originalmente por UC Berkeley, Berkeley News.
Robert Sanders
La temporada de incendios de California está en pleno apogeo y podría ser peor que en 2020, pero hay nuevas herramientas en camino para ayudar a los socorristas a localizar más rápidamente los incendios forestales una vez que estallan e, idealmente, extinguirlos rápidamente antes de que se salgan de control.
Con la ayuda de un Subvención de $ 1.5 millones de la Fundación Gordon y Betty Moore, una Universidad de California, Berkeley, un físico y un bombero convertido en científico planean equipar aviones de observación con detectores infrarrojos mejorados para aprender más sobre cómo se propagan los incendios. Y dentro de cuatro años, esperan enviar sistemas similares al espacio para el descubrimiento y monitoreo de incendios las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
Los datos infrarrojos aerotransportados en tiempo real, combinados con algoritmos de aprendizaje automático que pueden mapear puntos calientes en imágenes térmicas en milisegundos, los ayudarán a crear mapas de “comportamiento del fuego” para los bomberos dentro de los 20 minutos posteriores a un brote. Los detectores también pueden proporcionar información sobre la longitud y la geometría de la llama que, combinada con la velocidad del viento y los datos de humedad, podrían modelarse para predecir dónde y qué tan rápido se propagará un incendio.
Los detectores aerotransportados proporcionarán una prueba de concepto para lograr el objetivo final del equipo, que es diseñar un paquete de instrumentos que se ubicaría en satélites geoestacionarios y buscaría continuamente brotes de incendios en el oeste de los EE. UU. U otras áreas propensas a incendios en todo el mundo. .
“Planeamos construir un sistema que realmente ofrezca una caracterización espacial mejor y más detallada de los incendios a los bomberos en tiempo real”, dijo Tim Ball, ex profesor de la Universidad de Nevada, Reno, y fundador y presidente de Fireball Information Technologies LLC. , una empresa de evaluación y mapeo de incendios con sede en Reno con operaciones en todo el oeste de EE. UU. “Esto también mejorará nuestros modelos predictivos en un grado que mejore la seguridad de los bomberos y la toma de decisiones tácticas y estratégicas en el terreno”.
“Un estudio estimó que si pudieras descubrir y llegar a un incendio antes, ahorrarías $ 8 mil millones de dólares en una década”, dijo Carl Pennypacker, físico del Laboratorio de Ciencias Espaciales (SSL) de UC Berkeley y co-investigador principal de Ball. en la subvención. “Si los bomberos pudieran ser alertados de un incendio en 10 minutos, si supieran dónde estaba y pudieran llegar a él, incluso sin medidas heroicas, como camiones cisterna en constante alerta, eso ahorra mucho dinero y vidas”.
Un satélite geosincrónico que lleve un paquete de instrumentos con dos cámaras o un espejo para cambiar de vista (contornos amarillo y verde) podría cubrir casi todo el oeste de los EE. UU. Y buscar brotes de incendios forestales las 24 horas del día, los 7 días de la semana, guiando a los bomberos a las conflagraciones antes de que se vuelvan incontrolables. (Imagen cortesía de Carl Pennypacker)
Pennypacker propuso por primera vez un observador de incendios por satélite de este tipo hace más de siete años, que se llamaría Estimador de urgencia de incendios en órbita geosincrónica (FUEGO). Desde entonces, ha bajado un poco la vista, dijo, mirando también la vigilancia aérea y conectándose con el ALERTA Grupo de incendios forestales en UC San Diego (UCSD) que mantiene una red de cámaras de infrarrojo cercano en todo el estado para la confirmación temprana y la posible supresión de incendios forestales incipientes.
En los últimos años, Pennypacker también se conectó con Ball, quien inició Fireball hace 20 años en un intento de predecir mejor cómo se propagarán los incendios y tiene conexiones con Cal Fire, la unidad de extinción de incendios de California; el Servicio Forestal Nacional, que opera sus propios aviones de detección de incendios; y equipos de extinción de incendios en varios continentes. Los dos se asociaron con ingenieros de SSL, un laboratorio que ha construido más de 100 paquetes de instrumentos para misiones satelitales durante los últimos 60 años, para diseñar y construir los sistemas de detección.
La experiencia de Pennypacker está en el software de análisis: fue cofundador del equipo ganador del Premio Nobel de 2011 que en 1998 analizó la luz de las supernovas para descubrir la energía oscura. Él y Ball ahora trabajan con ALERTWildfire de UCSD y HPWREN (Red inalámbrica de investigación y educación de alto rendimiento), pioneros en las primeras tecnologías de cámaras contra incendios y el proveedor de Internet que conecta las llamadas cámaras de infrarrojo cercano de giro, inclinación y zoom (PTZ), para analizar las imágenes y confirmar incendios entre 1 y 5 minutos después del encendido.
Pennypacker dijo que la experiencia de él y Ball con los bomberos los lleva a creer “que la información está cambiando la cultura de las agencias de bomberos. Debido a que pueden comprender el desafío de incendios particulares de manera más rápida y completa, pueden responder de manera más efectiva “.
Cambio de régimen de incendios
“No es inusual que los incendios forestales se quemen durante 20 minutos o más antes de ser reportados, momento en el cual pueden estar fuera de control”, dijo Ball. El Camp Fire de 2018 que destruyó la comunidad de Paradise en el norte de California estaba fuera de control antes de que los equipos de bomberos pudieran llegar al punto de ignición. Finalmente quemó 340 millas cuadradas, se cobró 85 vidas y costó más de $ 24 mil millones en pérdidas y costos de extinción de incendios. Solo en 2018, los incendios forestales de California causaron pérdidas económicas de casi $ 150 mil millones, según un Estudio de UC Irvine.
Con la ayuda de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, puede ser posible identificar más rápidamente el humo de los incendios forestales (cuadrados en el centro) en imágenes de cámaras de video de monitoreo de incendios para movilizar a los equipos de extinción de incendios más rápidamente. (Imagen cortesía de Carl Pennypacker)
“El número real de incendios está por debajo del promedio de 20 años, pero la intensidad ha aumentado, el tamaño ha aumentado”, dijo Ball. “Aunque tenemos menos incendios, queman muchos más acres”.
El cambio climático causado por la quema de combustibles fósiles, dijo Pennypacker, es uno de los principales culpables.
“Hay muchas formas en que el cambio climático está afectando los incendios ahora: el número de años de sequía ha sido alto en las últimas tres décadas. Las temperaturas más cálidas y la sequía prolongan la temporada de incendios. Las temperaturas más altas reducen la humedad relativa, lo que hace que los combustibles especialmente finos estén más secos y se enciendan más fácilmente. Esto es especialmente pronunciado por la noche: los incendios solían morir por la noche, pero ahora siguen rugiendo. Hay eventos de vientos más fuertes, que avivan las llamas a mayor intensidad y llevan las brasas resultantes más lejos. Cuando las brasas arrojadas por el fuego aterrizan en los combustibles finos más secos, estallan incendios puntuales que llevan los incendios hacia adelante a una velocidad mucho más rápida que un frente de llamas normal, a veces hasta decenas de millas por hora ”, dijo.
Si bien las herramientas para combatir incendios han mejorado mucho: aviones más grandes y mejores; camiones de bomberos más ágiles; Mejor formación de bomberos: Ball dijo que es evidente que nos estamos quedando atrás del aumento de la destructividad del fuego. Las áreas que se han retrasado significativamente son la inteligencia persistente en tiempo real y la comprensión predictiva de la propagación del fuego. Esto ayudaría a los bomberos a mantenerse un paso adelante, en lugar de tratar de ponerse al día con la forma en que están cambiando los incendios, dijo.
Mientras que un puñado de empresas en el oeste de EE. UU., Incluida Fireball, ofrecen asistencia: aviones de detección de incendios, helicópteros y drones, así como software de modelado para predecir el movimiento de un incendio, Cal Fire, en su mayor parte, se basa en aviones que vuelan una vez al día. por el Servicio Forestal de los EE. UU. y se vuela solo de noche, porque los detectores estándar no pueden manejar el enorme rango dinámico de radiación infrarroja requerida para caracterizar los incendios activos.
El Bootleg Fire fuera de control en Oregon la semana pasada. El fuego es lo suficientemente grande como para crear su propio clima. (Imagen cortesía de NOAA, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, CIRA)
“Eso es lo diferente de lo que estamos haciendo”, dijo Ball. “Podemos medir pequeños incendios puntuales y enormes frentes de llamas, luego entregar mapas que muestren el tamaño de la llama, la intensidad, la liberación de energía y las tasas de propagación a los bomberos en el suelo minutos después. Estas características del fuego son, al mismo tiempo, lo que los bomberos necesitan saber para la toma de decisiones tácticas y estratégicas y qué modelos predictivos necesitan para proyectar las condiciones futuras del fuego ”.
De manera similar, la carga útil del satélite geosincrónico de UC Berkeley Fuego Group satisfará una necesidad no satisfecha sobre la base de un conocimiento sólido e interdisciplinario. Pennypacker dice:
“El diseño de nuestro satélite se beneficia no solo de los avances recientes en imágenes infrarrojas, sino también del estudio cuidadoso del fondo de la señal y de considerar la mejor manera de reconocer pequeñas señales de fuego en ese fondo, así como optimizar la compensación entre la resolución espacial y el tiempo para detectar Reporto un incendio ”, dijo Pennypacker. “El resultado es que podemos escanear todo el oeste de EE. UU. Propenso a incendios muchas veces por minuto y procesar la secuencia para detectar incendios de aproximadamente la misma huella que dos semirremolques. Este es un gran avance en la capacidad de detección de incendios “.
Pennypacker y Ball enfatizaron que el sistema aerotransportado desempeñará el papel importante de verificar los cálculos de detectabilidad de señales pequeñas y otros aspectos de la calibración de los instrumentos geoestacionarios.
“El sistema del avión puede medir la intensidad de la señal y los fondos y probar los flujos de datos y el software de análisis”, dijo Pennypacker. “Por lo tanto, cuando lancemos el satélite en unos años, estaremos volando un sistema bien probado y comprobado”.
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Y eso es todo por ahora, volvemos a vernos una próxima vez. ¡Nos vemos!