An einem Donnerstagabend im Juni nach Mitternacht senden Forscher in Utah immer noch aufgeregte E-Mails, in denen sie sich gegenseitig über die Ereignisse des Tages auf dem Laufenden halten. Das Team hat gerade ein riesiges Feuer verfolgt, das ein abgelegenes Gebiet des Fishlake National Forest im Süden des Bundesstaates heimgesucht hat. Und sie summen immer noch.
Das war kein Lauffeuer. Es wurde absichtlich eingestellt. Am frühen Nachmittag wurden Zündhelikopter eingeschickt, um den Abbrand zu starten. Der Atmosphärenwissenschaftler der Utah University, Adam Kochanski, beobachtete, wie sich die Flammen entfalteten.
„Da waren zwei Helikopter mit sogenannten Heli-Fackeln – so etwas wie Flammenwerfer – einfach darunter aufgehängt“, erinnert er sich. „Sie flogen hin und her, und dazu gab es einige Bodenmannschaften mit Taschenlampen und sie legten auch Feuer am Boden.“
Es dauerte eine Weile, bis es in Gang kam, aber dann brannte das Feuer schnell und schwer für ein paar Stunden und verzehrte acht Kilometer Nationalforst, bevor es in der Nacht verebbte.
Brennender Ehrgeiz
Für Kochanski war dies eine einzigartige Gelegenheit, etwas zu testen, an dem er gearbeitet hatte.
Ein paar Stunden vor dem Brand hatte er an seinem Computer gesessen und mit einem Modell, das er entwickelte, versucht, vorherzusagen, wie sich das Feuer entwickeln würde. „Es war das allererste Mal, dass wir diese Prognosen vor Ort direkt mitten im Nirgendwo initialisieren konnten – alles im Handumdrehen und auf Ihrem Laptop“, sagt er.
In der Zwischenzeit verwendeten andere Forscher Drohnen, die mit Infrarotkameras, Laserscanning-Techniken und Instrumenten auf Türmen ausgestattet waren, die über den Wald verstreut waren, um jeden Aspekt des Feuers, den Rauch, der davon austrat, und lokale Bedingungen wie die Windgeschwindigkeit zu verfolgen. Es war ein großes Experiment.
Aber nicht nur ein großes Experiment. Vielleicht fragen Sie sich, warum es in Ordnung ist, in einem Staatsforst ein Feuer zu machen, selbst wenn es im Namen der Wissenschaft geschieht. Nun, das ist noch nicht alles, was passiert ist. Wie Nancy French, eine Wissenschaftlerin der Michigan Tech University, die bei der Koordination des Teams half, erklärt, ist das Feuer trotzdem entstanden. Es war das, was in der Forstwirtschaft als „vorgeschriebenes Feuer“ oder „kontrolliertes Abbrennen“ bekannt ist, um ein ökologisches Ziel zu erreichen. In diesem Fall dient es der Wiederherstellung von Lebensräumen. Das Feuer wurde sorgfältig geplant und verwaltet, um jungen Espenbäumen Platz zu machen, die von Elchen beweidet werden.
„Dieses Gebiet war eine überreife Fichte, und jetzt werden sie wirklich dazu ermutigt, sich in einen bevorzugten Lebensraum für den Elch zu verwandeln“, sagt French. „Das ist also der Grund für das Feuer, und was wir als Wissenschaftler getan haben, war, noch dazu Huckepack zu tragen.“
Tatsächlich hatten die Wissenschaftler nicht viel darüber zu sagen, wie oder wann das Feuer passierte. Bei vorgeschriebenen Bränden ist es der „Burn Boss“ – jemand, der Erfahrung mit dem Entfachen dieser Art von Bränden hat –, der für die Entscheidungsfindung zuständig ist.
Das oberste Ziel ist die Sicherheit:Bei Anzeichen von Trockenheit oder gefährlichen Brandbedingungen wird das Feuer gelöscht. Der Burn-Boss gibt nur dann den Daumen nach oben, wenn die Bedingungen erstens sicher sind und zweitens wahrscheinlich die ökologischen Ziele erreichen. Tatsächlich wurde beim Fishlake-Feuer im Juni die Entscheidung zum Verbrennen nach einer Periode mit tiefem Schnee getroffen, als die „Treibstoffe“ – wie Feuerwissenschaftler Bäume nennen, zusammen mit anderen brennenden Dingen – trocken genug waren.
Als klar war, dass die Verbrennung voranschreiten würde, kamen die Wissenschaftler, beladen mit Instrumenten, um jeden Aspekt davon zu untersuchen. Ein Vorauskommando hatte sich bereits vor dem Brand die „Brennstoffe“ angeschaut und kam danach noch einmal zurück, um zu sehen, was brannte. Dann waren Forscher daran beteiligt, das Verhalten des Feuers selbst zu untersuchen, die Rauchfahne und die Chemie des Rauchs zu überwachen. „Es ist eine ziemlich große Operation“, sagt French.
Neben Wissenschaftlern, Forstarbeitern und Sicherheitskoordinatoren gab es sogar jemanden mit der speziellen Aufgabe, Konflikte zu lösen – im Grunde sicherzustellen, dass die Drohnen nicht gleichzeitig mit den Hubschraubern hochgefahren sind.
Was haben die Wissenschaftler also aus diesem riesigen Brand herausgeholt? Laut French wird es sechs Monate bis ein Jahr dauern, bis die Ergebnisse wirklich entwirrt sind, aber die Hoffnung ist, dass sie über einen reichen Satz experimenteller Daten verfügen werden, mit denen sie eine neue Generation von Brand- und Rauchverhaltensmodellen liefern können.
Diese hochmodernen Modelle – sogenannte „gekoppelte Feuer-Atmosphäre-Modelle“ – werden Informationen über das Feuer und die lokalen Wetterbedingungen kombinieren, um genauere Waldbrandvorhersagen zu erstellen. Wie Kochanski erklärt, berücksichtigen die aktuellen Modelle nicht, wie sich das Feuer selbst auf das Wetter auswirkt.
„Für Waldbrände gibt es so viel Energie, dass das Feuer sein eigenes Wetter erzeugen kann“, sagt er. „Also modifiziert es lokale Winde, es modifiziert die Temperatur, es kann riesige Wolken erzeugen. Es kann Niederschläge erzeugen, nur wegen der Feuchtigkeit, die vom Feuer kommt.“
Feuerunterscheider
Vierzehn Tage nach dem großen Brand teilt Kochanski über Skype die Prognose, die er für das Feuer in Fishlake erstellt hat. Es ist ein bisschen grob:eine zweidimensionale Darstellung des Feuers von oben, überlagert über eine Karte des Waldes, mit kleinen Pfeilen, die in die Richtung des Windes zeigen.
Das Feuer ist grau und es gibt eine wandernde blaue Pfütze, die die Rauchfahne darstellen soll. Während Kochanski die Simulation ausführt, wächst und breitet sich die Wolke aus und zieht sich dann zurück, bevor sie verschwindet. Hier hat das Modell vorhergesagt, dass Regen einsetzen würde und genau das ist in der Realität passiert. Nach zwei Stunden Brennen kam der Regen und das Feuer erlosch.
Auf den ersten Blick schien das Modell gut zu funktionieren. Das Team konnte sogar entscheiden, von wo aus es das Feuer betrachten sollte, ohne dass es verraucht wurde, basierend auf den Vorhersagen seines Modells, wohin der Rauch gehen würde. Aber laut Kochanski hat die harte Arbeit noch nicht begonnen.
Alle vor Ort gesammelten Daten müssen in das Modell einfließen, um zu sehen, ob es in der Lage ist, die wirklichen Details des Brandes zu erfassen – die Höhe der Rauchfahne, die Brandintensität und so weiter. Die neuen Daten werden dem Team helfen, einige Verfeinerungen vorzunehmen, damit es noch besser funktioniert, was bedeutet, dass es eine genauere Simulation, aber letztendlich auch bessere Vorhersagen für zukünftige Brände liefern sollte.
„Es aktualisiert wirklich das Wissen, das verwendet wird, um die Modelle besser funktionieren zu lassen“, sagt French. Einige der jetzt verfügbaren Sensortechnologien seien viel ausgefeilter, erklärt sie, als das, was verwendet wurde, um ältere Modelle zu informieren.
Und es ist geplant, diesen Herbst noch mehr Daten mit einem der suborbitalen ER-2-Flugzeuge der NASA zu sammeln, einem sogenannten fliegenden Labor, das mit Sensoren gespickt ist, sowie mit einem DC-8-Passagierflugzeug, das durch die sich sammelnde Rauchfahne fliegen wird Daten über seine Chemie. Das klingt alles nach erstklassiger Wissenschaft, aber das Projekt hat aufgrund von Budgetkürzungen gekämpft.
Aus Sicht der Franzosen verfügen sie jetzt über qualitativ hochwertige Daten, aber deren Nutzung könnte eine undankbare Aufgabe sein, wenn sie keine zusätzliche Finanzierung finden. Sogar Kochanski gibt zu, dass die Aufarbeitung der Simulationen von Fishlake ein Hobbyprojekt sein könnte, bis er herausgefunden hat, wie er dafür bezahlen kann.
Trotz der Kürzungen der Mittel haben viele der Wissenschaftler vor Ort am Fishlake-Feuer aus eigener Tasche bezahlt, um dort zu sein, was viel darüber aussagt, wie wertvoll sie die Arbeit finden. Es geht zum Teil um die Bedeutung verbesserter Modelle zur Vorhersage des Verhaltens von Waldbränden.
In den letzten zehn Jahren haben Waldbrände laut Statistiken des National Interagency Fire Center jedes Jahr zwischen etwa 16.000 und 40.000 Quadratkilometern US-Land verbraucht und finanzielle Verluste in Höhe von insgesamt 5 Mrd. USD (4 Mrd. GBP) verursacht. Im vergangenen Jahr erlitt Kalifornien die größten und tödlichsten Waldbrände seiner Geschichte, wobei bei einem Brand im Norden des Bundesstaates mindestens 85 Menschen ums Leben kamen. Weltweit sind die Statistiken genauso erschreckend.
Laut Kochanski kommt ihr Experiment so nahe wie möglich an ein echtes Lauffeuer heran, während alle erforderlichen Feuer- und Wetterüberwachungsgeräte vorhanden sind. „Sie können sich vorstellen, dass, wenn irgendwo in Kalifornien ein Feuer brüllt, es keine Möglichkeit gibt, genügend Sensoren anzubringen. Es gibt nicht genug Zeit, es gibt Sicherheitsbedenken und niemand darf sich dem Feuer nähern Umfang. Für Waldbrände ist das also unmöglich.“
Der Flamme voraus
Während ein Lauffeuer 100 Kilometer von der nächsten Wetterstation entfernt sein könnte, hatte das Brandgebiet bei Fishlake mehrere eigene Stationen. Basierend auf diesen detaillierteren Daten sollte es möglich sein, Modelle und Werkzeuge zu bauen, die den Menschen helfen können, die Entscheidungen über die Bekämpfung von Waldbränden treffen müssen. Es könnte Feuerwehrleuten helfen, zu wissen, wie sich das Feuer wahrscheinlich verhalten wird, damit sie einen Schritt voraus sein können.
Die verbesserten Modelle könnten auch bessere Vorhersagen darüber ermöglichen, wohin der Rauch wahrscheinlich gehen wird und wann. Kochanski schlägt vor, dass Frühwarnsysteme den Gemeinden mehr Zeit zum Reagieren geben könnten, um sicherzustellen, dass gefährdete Gruppen sich aus dem Rauch heraushalten. Schulen könnten beispielsweise gewarnt werden, Kinder in den Pausen drinnen zu lassen.
Derzeit geht es eher darum, den Leuten zu sagen, dass sie zu Hause bleiben sollen, da der Rauch bereits über ihr Haus zieht, wenn es zu spät ist, weil sie bereits Pläne gemacht haben. „Aber wenn Sie diese Informationen früher bereitstellen können“, sagt Kochanski, „wenn Sie den Leuten sagen können, ‚hey, morgen zwischen 16 und 17 Uhr werden Sie ausgeräuchert, also planen Sie einfach entsprechend‘, das ist eine andere Geschichte.“ P>
Das ist aber noch nicht alles. Verbesserungen bei der Feuermodellierung könnten auch Forstarbeitern helfen, wie denen, die die vorgeschriebene Verbrennung in Fishlake durchgeführt haben. Ein Feuer zu machen ist normalerweise keine exakte Wissenschaft. Meistens, so Kochanski, „verlassen sie sich auf ihr Bauchgefühl“ – allerdings mit viel Erfahrung. Sie hatten noch nie die Menge an Daten, die dieses neue Experiment liefert. Es könnte das Spiel völlig verändern und ihnen helfen, effektiver zu brennen, um ihre ökologischen Ziele zu erreichen. Was in Fishlake für die Elche gut funktionieren könnte.
Sobald Sie alles verstehen, was an diesem Experiment hängt, ist es nicht schwer zu verstehen, warum die Wissenschaftler so eifrig darauf warteten, dass es weitergeht – oder warum sie so begeistert waren, als alles nach Plan lief. Aber das war nur der pyrotechnische Teil. Für Kochanski ist es die Art der Datenerhebung, die dieses Projekt „absolut einzigartig“ macht. Es ist also das Wesentliche der Analyse, das sich bewähren sollte. Dieser Teil, so scheint es, könnte eher langsam brennen.