GR - PREVENT Wildfires (Halmstad)

Πυρκαγιές

Πώς οι τεχνολογίες μπορούν να βοηθήσουν στην ανίχνευση, την καταπολέμηση και τον μετριασμό των συνεπειών των πυρκαγιών

Έναρξη

Εισαγωγή

Οι πυρκαγιές αποτελούν πλέον ένα τεράστιο πρόβλημα σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτές οι πυρκαγιές δεν απειλούν πλέον μόνο τα απομακρυσμένα δάση, αλλά επηρεάζουν τακτικά τις πόλεις και τις κοινότητές μας. Οι ζημιές που προκαλούν — από την απώλεια σπιτιών έως την εκτεταμένη καπνοσύνη — δείχνουν ότι χρειαζόμαστε καλύτερες μεθόδους από την απλή κατάσβεση των φλογών. Οι τεχνολογίες βαθιάς τεχνολογίας προσφέρουν ισχυρές νέες λύσεις στην καταπολέμηση των πυρκαγιών. Εργαλεία όπως η τηλεπισκόπηση και η προγνωστική μοντελοποίηση μας επιτρέπουν να προβλέπουμε πολύ καλύτερα τις εκρήξεις πυρκαγιών. Επιπλέον, τα αυτόνομα οχήματα και τα drones παρέχουν ουσιαστική υποστήριξη, όχι μόνο ανιχνεύοντας και καταπολεμώντας ενεργά την εξάπλωση των φλογών, αλλά και βοηθώντας στην άμβλυνση των επιπτώσεων και την αποκατάσταση μετά το πέρασμα της πυρκαγιάς.

Ευρετήριο

Μηχανική & Δυναμική

Βασικές γνώσεις

Χρήση τεχνολογιών

Ευρωπαϊκά προγράμματα

Πυρκαγιές - Ορισμοί

01

Βασικές γνώσεις

Σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τις πυρκαγιές σε πραγματικές καταστάσεις

Μετά από μια πυρκαγιά

Πριν από μια πυρκαγιά

Κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς

Πώς μπορείτε να βοηθήσετε τα παιδιά να προετοιμαστούν;

02

Ευρωπαϊκά προγράμματα

Τι είναι το Ευρωπαϊκό ERCC;

Το Κέντρο Συντονισμού Αντιμετώπισης Εκτάκτων Αναγκών (ERCC) αποτελεί τον πυρήνα του Μηχανισμού Πολιτικής Προστασίας της ΕΕ, ο οποίος συντονίζει τη βοήθεια προς τις χώρες που έχουν πληγεί από καταστροφές με την παροχή:

• Είδη πρώτης ανάγκης
• Εμπειρογνωμοσύνη
• Ομάδες Πολιτικής Προστασίας
• Εξειδικευμένος εξοπλισμός

Για να ενεργοποιηθεί η ανταπόκριση του ERCC, το αίτημα πρέπει να υποβληθεί από τις εθνικές αρχές ή από όργανο των Ηνωμένων Εθνών. Σημειώνεται ότι το ERCC μπορεί να βοηθήσει οποιαδήποτε χώρα εντός ή εκτός της ΕΕ και ότι λειτουργεί 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα.

Ενεργοποιήσεις ERCC το 2024

Ενεργοποιήσεις ERCC για πυρκαγιές το 2025

Μέχρι τον Αύγουστο του 2025, ο μηχανισμός πολιτικής προστασίας της ΕΕ έχει ενεργοποιηθεί 18 φορές για την αντιμετώπιση πυρκαγιών, συντονίζοντας τη βοήθεια από 11 χώρες.

Το rescEU

Προκειμένου να προστατεύσει περαιτέρω τους πολίτες από καταστροφές και να διαχειριστεί αναδυόμενους κινδύνους, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή δημιούργησε το rescEU ως αναβάθμιση του μηχανισμού πολιτικής προστασίας της ΕΕ. Το rescEU χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση και έχει συσταθεί ως στρατηγικό απόθεμα δυνατοτήτων και πόρων για την αντιμετώπιση καταστροφών. Καλύπτει διάφορους τομείς, όπως:

• Ο στόλος Wildfire (που αποτελείται από πυροσβεστικά αεροπλάνα και ελικόπτερα).
• Αεροπλάνο ιατρικής διακομιδής.
• Κρίσιμα ιατρικά εφόδια.
• Εξειδικευμένος εξοπλισμός για την αντιμετώπιση διαφόρων τύπων έκτακτων περιστατικών.
• Και πολλοί άλλοι.

Οι πόροι του rescEU φιλοξενούνται σε στρατηγικές τοποθεσίες στα 22 και πλέον κράτη μέλη του.

Το rescEU το 2025

Για την περίοδο των πυρκαγιών του 2025, στο πλαίσιο του rescEU, οι ακόλουθες χώρες έχουν θέσει στη διάθεση άλλων κρατών μελών της ΕΕ, σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, 18 πυροσβεστικά αεροσκάφη και 4 ελικόπτερα:

• Κύπρος
• Τσεχία
• Σλοβακία
• Ελλάδα
• Ισπανία
• Γαλλία
• Κροατία
• Ιταλία
• Πορτογαλία
• Σουηδία

Το rescEU το 2025

Επίσης, 671 πυροσβέστες από 14 ευρωπαϊκές χώρες τοποθετήθηκαν στρατηγικά σε περιοχές υψηλού κινδύνου, ώστε να βοηθήσουν γρήγορα τις τοπικές πυροσβεστικές δυνάμεις σε περίπτωση πυρκαγιάς.

Πώς το rescEU έσωσε μια ιταλική πόλη

03

Πυρκαγιές - Ορισμοί

Η πυρκαγιά είναι μια ανεξέλεγκτη φωτιά που εξαπλώνεται γρήγορα στη βλάστηση των δασικών εκτάσεων και μπορεί να προκληθεί είτε από φυσικά αίτια είτε από ανθρώπινο λάθος, συχνά καταστρέφοντας αστικές περιοχές.

Εισαγωγή στις πυρκαγιές

Μια πυρκαγιά μπορεί να προκληθεί είτε από φυσικά αίτια είτε από ανθρώπινη παρέμβαση. Τα φυσικά αίτια περιλαμβάνουν κεραυνούς, υψηλές θερμοκρασίες σε συνδυασμό με έλλειψη υγρασίας και ισχυρούς ανέμους, καθώς και ηφαιστειακή δραστηριότητα. Η ανθρώπινη παρέμβαση μπορεί να αναλυθεί σε απρόσεκτη συμπεριφορά κατά τη χρήση εύφλεκτων υλικών και, φυσικά, σε εμπρησμό (Ευρωπαϊκή Ένωση, 2023). Οι κύριοι λόγοι για τον ακούσιο εμπρησμό στην ύπαιθρο είναι τα πεταμένα τσιγάρα, οι αφύλακτες φωτιές κατασκήνωσης (WFCA, 2022), η ανεξέλεγκτη καύση απορριμμάτων και τα βραχυκυκλώματα σε διάφορους εξοπλισμούς.

Κατηγορίες πυρκαγιών

- Εδάφους - Υπόγεια ή επίγεια πυρκαγιά, που αναπτύσσεται στις ρίζες των φυτών και της νεκρής βλάστησης που υπάρχει στο έδαφος. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι η μεγάλη διάρκεια και η δυσκολία εντοπισμού του, καθώς δεν παράγει φλόγα. Ως εκ τούτου, η περιβαλλοντική ζημιά προκαλείται στο υπέδαφος. - Επιφανειακή πυρκαγιά, που είναι και η πιο συνηθισμένη. Αυτός ο τύπος πυρκαγιάς είναι εύκολο να εντοπιστεί και η έντασή του συνήθως δεν αυξάνεται. - Πυρκαγιά στο Crown, που ξεκινά από τα κατώτερα στρώματα του εδάφους, εξαπλώνεται στα υψηλότερα σημεία του φυλλώματος και μέσω αυτού εξαπλώνεται σε όλο το δάσος, χρησιμοποιώντας ως καύσιμο τα υλικά που βρίσκονται στην επιφάνεια. - Πυρσούς και κάρβουνα που ορίζονται ως καμένα ιπτάμενα σωματίδια που ρέουν μαζί με αέρια προϊόντα καύσης και δημιουργούν νέες πυρκαγιές.

Οι πυρκαγιές έχουν καταστροφικές συνέπειες και δημιουργούν διάφορες σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις:

Από την άλλη πλευρά, οι πυρκαγιές συμβαίνουν στον πλανήτη εδώ και χιλιάδες χρόνια και έχουν συμβάλει στην ανάπτυξη και την εξέλιξη του πλανήτη και των ανθρώπων (Fideli, 2020; Baker, et al., 2020). Δεν μπορούμε να πούμε ότι όλες οι πυρκαγιές είναι καταστροφικές. Οι πυρκαγιές είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για τη διαμόρφωση και τη διατήρηση της ισορροπίας του οικοσυστήματος.

Η φωτιά ως βασικός καταλύτης του οικοσυστήματος

Στην πραγματικότητα, η πρόθεση των ανθρώπων να διατηρήσουν και να προστατεύσουν την ακεραιότητα των δασών χωρίς να υποστηρίζουν τις φυσικές διαδικασίες καθαρισμού και αποψίλωσης, δημιουργεί συνθήκες που ευνοούν την εξάπλωση των πυρκαγιών. Για παράδειγμα, τα ξηρά καύσιμα που συσσωρεύονται για χρόνια στο έδαφος δημιουργούν τις κατάλληλες συνθήκες για πυρκαγιές. Έτσι, η κακή συντήρηση των προστατευόμενων περιοχών είναι ένας παράγοντας που έχει συμβάλει σε μεγάλο βαθμό στην αύξηση του αριθμού των πυρκαγιών τα τελευταία 60 χρόνια.

04

Μηχανική και δυναμική των πυρκαγιών

Το «Τρίγωνο της Φωτιάς»

OXYGEN

Το τρίγωνο της φωτιάς (Προσαρμογή από την εικόνα που δημιούργησε ο Gustavb μέσω του Wikimedia Commons)

Σβήσιμο των πυρκαγιών

Ο τρόπος κατάσβεσης της φωτιάς βασίζεται στην εξάλειψη ενός από τα τρία δομικά στοιχεία. Η εξάπλωση της φωτιάς εξαρτάται από τον τύπο του καυσίμου που παρέχει η περιοχή, τη γεωλογία της και τις μετεωρολογικές συνθήκες που επικρατούν κατά τη στιγμή της εμφάνισής της (Jiang , et al., 2020; Huang & Gao, 2021). Τα χαρακτηριστικά μιας τυπικής πυρκαγιάς περιλαμβάνουν:

• Το σημείο ανάφλεξης, γνωστό και ως «σημείο προέλευσης».
• Το «Back Fire» (αντίστροφη πυρκαγιά) αναφέρεται στην περιοχή που έχει ήδη καεί και συνεχίζει να καίει με μικρότερη ένταση.
• Η «Κύρια Φωτιά», η οποία είναι το κύριο μέτωπο και κατευθύνεται ανάλογα με την κατεύθυνση του ανέμου.
• Το «πλευρικό» μέρος, που είναι τα πλευρικά του σημεία (Trollope, de Ronde, & Geldenhuys, 2004).

Η επίγνωση του σημείου ανάφλεξης της εκδήλωσής της παρέχει πολύτιμες και χρήσιμες πληροφορίες, τόσο για τον τρόπο προσέγγισης όσο και για τον τρόπο καταστολής της.

Σβήσιμο των πυρκαγιών

Οι κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής κατά τη στιγμή της πυρκαγιάς καθορίζουν τα επίπεδα υγρασίας και θερμοκρασίας στην περιοχή, τα οποία με τη σειρά τους επηρεάζουν την εξέλιξη της πυρκαγιάς. Ένας σημαντικός παράγοντας για την εξάπλωση της πυρκαγιάς είναι η τοπογραφία της περιοχής, η οποία σε συνδυασμό με τις ριπές ανέμου μπορεί να αυξήσει ή να περιορίσει την εξάπλωσή της. Επίσης, η πυρκαγιά έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει το δικό της ισχυρό ρεύμα αέρα που μπορεί να προκαλέσει φαινόμενα ανεμοστρόβιλου και πυκνά σύννεφα καπνού προς τα πάνω, γνωστά ως «Pyrocumulonimbus», τα οποία, εκτός από την ατμοσφαιρική ρύπανση, μπορούν να προκαλέσουν πυρογενείς αναφλέξεις από κεραυνούς (Pausas & Keeley, 2021; Priyadarshi, Yang, Werner, & Kryza, 2020). Κάθε πυρκαγιά είναι μοναδική λόγω όλων των παραγόντων που αναφέρονται εδώ και γι' αυτό είναι ζωτικής σημασίας να λαμβάνονται υπόψη όλες οι πτυχές του εδάφους μαζί με τις επικρατούσες καιρικές συνθήκες. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση βοηθά στη διαμόρφωση μιας αποτελεσματικής στρατηγικής για τη διαχείριση των πυρκαγιών. Είναι εξίσου σημαντικό να ενημερώνεται έγκαιρα η τοπική κοινότητα, ειδικά εάν καταστεί απαραίτητη η εκκένωση.

Ένα παράδειγμα έρευνας για τις πυρκαγιές

05

Τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στις πυρκαγιές

Βαθιές τεχνολογίες σε προ-φωτιά στάδιο

Στάδιο πριν από την πυρκαγιά

Το στάδιο πριν από την πυρκαγιά επικεντρώνεται στην πρόβλεψη, την πρόληψη και την προληπτική εκτίμηση κινδύνου. Οι προηγμένες τεχνολογίες παρέχουν προηγμένα αισθητήρια δεδομένα και αναλυτικές δυνατότητες για αποτελεσματική μετριασμό των κινδύνων, ακόμη και πριν από την εκδήλωση της πυρκαγιάς.

Οι πιθανές εφαρμογές των βαθιών τεχνολογιών είναι:

Τηλεπισκόπηση

Προγνωστική μοντελοποίηση

IoT - Ανίχνευση εδάφους, ανίχνευση CO2

Παρακολούθηση με drones

Γεωχωρική τεχνητή νοημοσύνη

Edge Computing

Βαθιές τεχνολογίες σε φάση ενεργού πυρκαγιάς

Στάδιο ενεργού πυρκαγιάς

Το στάδιο της ενεργής πυρκαγιάς επικεντρώνεται στην επιχειρησιακή ανταπόκριση σε πραγματικό χρόνο, τον περιορισμό και την ανάπτυξη πόρων. Οι τεχνολογίες Deep παρέχουν άμεσες, αξιοποιήσιμες πληροφορίες και αυτόνομη επιχειρησιακή υποστήριξη για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των πυρκαγιών.

Οι πιθανές εφαρμογές των βαθιών τεχνολογιών είναι:

Δορυφορικές εικόνες σε πραγματικό χρόνο

Χαρτογράφηση τεχνητής νοημοσύνης

Αυτόνομα drones

Edge Computing

Προσομοιώσεις ψηφιακών δίδυμων

Βαθιές τεχνολογίες στη φάση μετά την πυρκαγιά

Στάδιο μετά την πυρκαγιά

Το στάδιο μετά την πυρκαγιά επικεντρώνεται στην εκτίμηση των ζημιών, τη σταθεροποίηση και τον μακροπρόθεσμο σχεδιασμό της αποκατάστασης. Οι τεχνολογίες Deep παρέχουν τα απαραίτητα εργαλεία για την ανάλυση μεγάλης κλίμακας και την αποκατάσταση του οικοσυστήματος.

Οι πιθανές εφαρμογές των βαθιών τεχνολογιών είναι:

Υψηλής ανάλυσης τηλεπισκόπηση

Γεωχωρική τεχνητή νοημοσύνη και χαρτογράφηση Lidar

Προγνωστικά υδρολογικά μοντέλα

Οπτικοποίηση & Ψηφιακά Δίδυμα

Ολοκλήρωση μαθήματος!

Heat

The environmental temperature and heat significantly influence the ignition and propagation of a fire as they affect the point of pyrolysis. During the process of pyrolysis, the combustible material present in a forest or a field is heated to a point where gases are produced. These gases, released from the specific materials, are flammable. The reason why the knowledge of the types of vegetation, as well as the green or dry points of a forest is important is because there are significant differences in the degrees of pyrolysis among them, as well as between living and dead organisms (Amini, Safdari, Weise, & Fletcher, 2019). This knowledge is crucial to understand and predict fire behaviour as well as develop effective fire management strategies. .

Oxygen

Oxygen supply is a key component in combustion production and in open spaces cannot be controlled. It determines the speed and direction of the Fire. This is an additional reason for having good knowledge of the weather conditions in the area. Fire can be combined with wind power and fuel quality, and quickly turn through Firebrands and Embers into a wildfire.

Creating a digital twin of the affected area to simulate the long-term impact on water resources, ecosystem recovery rates, and future regrowth strategies.

source: https://www.xyht.com/lidarimaging/creating-earths-digital-twin/

Oxygen

Oxygen supply is a key component in combustion production and in open spaces cannot be controlled. It determines the speed and direction of the Fire. This is an additional reason for having good knowledge of the weather conditions in the area. Fire can be combined with wind power and fuel quality, and quickly turn through Firebrands and Embers into a wildfire.

Fire

Fire is "the process of burning flammable materials that produce heat, light and (often) smoke" (Vocabulary.com, n.d.), and which takes place through a chemical reaction. The combustion produces an effect completely different from the raw material: the flame (Science Learning Hub , 2009). A flame is a structure without a specific surface (Law & Sung, 2000) and occurs either at a specific constant speed or in the form of wrinkling and irregular speed.

Monitoring fuel load, mapping drought severity, and tracking vegetation health (e.g., using satellite imagery and LiDAR to calculate biomass and canopy density). See for example Copernicus maps https://drought.emergency.copernicus.eu/tumbo/gdo/map/

• Hotspot Detection: Thermal cameras are the most critical tool, allowing operators to spot small, subsurface temperature anomalies (hotspots) that indicate smoldering fires, poorly extinguished campfires, or early combustion
• Fuel Mapping & Risk Assessment: High-resolution drone imagery and LiDAR are used to create precise 3D maps of the terrain. This data is analyzed to assess fuel load (biomass density) and identify dangerous "fuel ladders"—vegetation that connects ground fuel to tree canopies—allowing managers to prioritize preventative clearing or controlled burns.
• Infrastructure Monitoring: Drones check remote power lines and railway corridors for damage or vegetation overgrowth that could cause electrical arcing or sparks, which are common ignition sources.

Rapidly assessing structural damage to buildings and infrastructure (like roads and power lines) and measuring the precise area of burned land (burn severity mapping) by comparing pre- and post-wildfire imagery.

source: https://www.9news.com.au/world/los-angeles-wildfires-altadena-palisades-california-fires-before-and-after-satellite-images/dcb25150-7f74-48be-aa5b-73ec74829aa5

Edge computing enhances wildfire management by enabling real-time data processing directly in or near the remote environment where sensors are deployed. Instead of sending vast amounts of raw data—such as high-resolution images or constant thermal readings from drones and IoT sensors—to a distant cloud server, edge devices can analyse this information instantly. This capability allows for the near-immediate detection of tiny hotspots or sudden changes in wind/humidity which leads to accelerating the response time.

Fuel

Fuel is defined as any material which, when burned, releases energy usually in the form of heat and light with the simultaneous emission of harmful emissions, which in any case is different, depending on the nature and form of combustion (Kohse-Höinghaus, 2020). This knowledge is also important because different vegetation types and tree species affect the speed of spread and burning duration differently. At the same time, the amount of fuel affects the spread as well as the possible path that the fire front is going to follow.

Using AI and Machine Learning to fuse meteorological, topographical, and fuel data to

• forecast fire risk zones,
• ignition probability,
• potential spread paths.

Deploying low-cost ground sensors to monitor real-time soil moisture content, ground temperature, and humidity, can provide inputs for drought indices. Moreover, CO2 sensors can be used for early detection of wildfires.

Leveraging the advancements in Artificial Intelligence (AI) and decades of geospatial observations, highly sophisticated predictive models are now constructed using geospatial raster data to accurately assess and forecast wildfire hazard. The key components are: geospatial data, weather data, AI/ML models, dynamic risk scoring, and proactive deployment.

Automated identification of erosion and landslide risk by analyzing changes in slope stability and soil composition, enabling quick deployment of mitigation measures. Creating topographical models to track soil deformation and predict new flood paths, as burned landscapes lose their ability to absorb water.

source: https://eo4society.esa.int/2021/10/15/artificial-intelligence-for-earth-observation-monitoring-of-wildfires/

Predictive hydrology models and debris flow susceptibility models help forecasting the risk of post-fire debris flows and flooding due to loss of vegetation, helping communities prepare for secondary disasters.

source: https://www.nature.com/articles/s41467-023-39095-z