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SALAMANCA

Imitar las llamas para luchar contra el fuego

La Usal crea una herramienta que permite simular un incendio para prever su propagación y visualizar los resultados en 3D.

E. LERA
08/05/2018

 

Devoran pulmones naturales, arrasan miles de hectáreas y sesgan vidas. Los incendios forestales se convierten en dramáticas luchas contra reloj para combatir a un enemigo feroz: las llamas. La mayoría tienen una duración estadística de tres horas y la mayor eficacia depende de las primeras horas de trabajo, sin embargo, ha habido casos que se han prologando durante días, semanas e, incluso, meses, y han hecho que poblaciones enteras estén con el alma en vilo mientras vigilan sus casas a la merced del fuego.

Situaciones agónicas que se repiten cada año en diferentes puntos del planeta. Las imágenes de paisajes devastados mueven la solidaridad y la indignación humana, aun así nunca desaparecen. La huella está ahí. Impasible. Esfuerzos en ordenar espacios y retener tierras que se van de un plumazo. Una chispa, intencionada o no, hace que el territorio pierda su identidad y tenga que luchar años para volver a ser lo que algún día fue. Una herida que se cierra pero nunca se cura.

Por este motivo, cada año las instituciones competentes en esta materia invierten millones de euros para intentar poner freno a esta lacra, en la que el cambio climático tampoco ayuda mucho. De ahí que toda la sociedad se vuelque para que la naturaleza nunca pierda su color estacional. En este escenario aparece una brigada muy especial formada por los miembros del grupo de investigación en Simulación Numérica y Cálculo Científico de la Universidad de Salamanca (Usal). Este equipo ha creado una herramienta de simulación de incendios forestales que predice el avance de las llamas y, por lo tanto, ayuda a combatirlas.

El proyecto consiste en integrar la plataforma llamada PhyFire con un modelo de simulación de campos de vientos de alta resolución –HDWind– en un sistema de información geográfica para que se pueda usar en todo el territorio nacional y sea accesible desde una página web. Tras el ajuste de ambos modelos mediante simulación con datos reales y la integración de información cartográfica actualizada de vegetación, se podrá imitar la propagación de un incendio forestal en España, de forma interactiva introduciendo la posición del foco de inicio y la información meteorológica, explica la directora del grupo de investigación Mabel Asensio para, a continuación, aclarar que en la actualidad se está trabajando en la introducción automatizada de los datos meteorológicos.

El usuario podrá visualizar el perímetro del fuego, así como la posición del frente tras el periodo de tiempo de simulación elegido. Se podrán incorporar actuaciones de los equipos de extinción y focos secundarios en las simulaciones, apunta el catedrático Luis Ferragut. Por otro lado, el modelo de simulación de campos de viento de alta resolución proporciona a partir de datos meteorológicos puntuales un campo de viento de alta resolución 3D, que se usa como herramienta complementaria del modelo PhyFire, o por separado para otras aplicaciones.

Frente a otro tipo de sistemas de simulación de incendios forestales que se utilizan en la actualidad y que son de tipo experimental, la invención de los salmantinos se basa en un modelo físico simplificado, básicamente las ecuaciones de conservación de la masa y la energía, resueltas mediante herramientas de cálculo numérico y computacional eficientes, para proporcionar resultados en tiempos competitivos siempre «muy inferiores» a los reales de propagación de un fuego.

«PhyFire tiene en cuenta la topografía del terreno, la cantidad y tipo de combustible, la humedad, la temperatura ambiente, la intensidad y dirección del viento, y como principales mecanismos de transmisión de calor, la radiación y la convección», sostiene Asensio, quien comenta que el modelo de viento permite incorporar al de fuego datos locales del viento que influyen en el avance de las llamas, reflejando fenómenos de interés que no proporciona la información del tiempo. Por todo ello, defiende que el modelo diseñado por su equipo de investigación a diferencia de otros similares, pero basados en modelos experimentales, es que es accesible al público a través de un servidor web y permite la simulación de las actuaciones de los equipos de extinción y de los focos secundarios.

El proyecto tiene su origen hace dos décadas, cuando el grupo de la Usal empezó a establecer las bases de los primeros modelos de propagación de incendios forestales como ejemplo de resolución de cierto tipo de problemas de ecuaciones en derivadas parciales con el método de elementos finitos. La idea, según cuenta Ferragut, surgió del interés de trabajar en técnicas de resolución numérica con la vista puesta en aplicaciones prácticas, y movido por su particular interés en temas de protección medioambiental.

Esta herramienta está destinada para agencias de protección forestal, que la pueden utilizar no sólo como apoyo a las labores de extinción, sino como sistema de análisis de incendios forestales. «Un mayor conocimiento del comportamiento de los incendios redundará en una mayor eficacia en la lucha contra este problema de primer orden en nuestro país y que se está agravando con el cambio climático», destacan los investigadores, a la vez que añaden que la lucha debe comenzar antes de que lleguen las llamas. Sugieren que puede ser útil a la hora de diseñar planes de reforestación o de gestión del entorno forestal. «Una de las cuestiones más preocupantes son los incendios en el interfaz urbano forestal y esta plataforma puede ser conveniente en la toma de decisiones en casos de este tipo».

Tanto Mabel Asensio como Luis Ferragut están orgullosos del control total de su invención, desde el diseño del modelo físico, su implementación, su integración en un sistema de información geográfica al desarrollo del servicio web. Esto permite que los requerimientos y las necesidades de los potenciales usuarios puedan ser incorporados a la herramienta sin mayor problema. Además, sostienen que es un modelo de aplicación general, adaptable a cualquier zona, simplemente hay que ajustar los parámetros del modelo. Un valor añadido, según su parecer, ya que los modelos experimentales se basan en datos que son válidos únicamente en las zonas para las que se han desarrollado.

De cara al futuro los investigadores de la Usal quieren integrar información satelital en el sistema, ya que permitirá, por un lado, mejorar los mapas de combustibles y, por tanto, aumentar la precisión del modelo. Y, por otro, las imágenes satelitales de la evolución de un incendio forestal pueden proporcionar datos de perímetros intermedios y PhyFire está preparado para modernizar las simulaciones integrando esta información mediante técnicas de asimilación de datos.

Otra de las metas de este equipo multidisciplinar es ampliar el territorio de aplicación de los modelos incorporando mapas de Portugal, lo que puede ayudar en situaciones «de compleja gestión» como son los incendios transfronterizos. En este punto, cabe recordar la catástrofe que tuvo lugar el pasado año que convirtió el país luso en una caldera. En un solo día se llegaron a declarar 443 fuegos y murieron más de una treintena de personas.

Respecto al modelo de simulación de campos de viento de alta resolución, dicen que están trabajando en su integración con modelos mesoescala predictivos, puesto que puede proporcionar una herramienta de «gran utilidad» en otros campos como puede ser la predicción de la producción de energía eólica.

Información: Proyecto SA020U16 financiado por la Junta de Castilla y León a través del programa cofinanciado por fondos FEDER.

 

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