SW - PREVENT Wildfires (Halmstad)

Skogsbränder

Hur teknologier kan hjälpa till att upptäcka, bekämpa och mildra effekterna av skogsbränder

Start

Inledning

Skogsbränder har blivit ett stort problem världen över. Dessa bränder är inte längre bara ett hot mot avlägset belägna skogar, utan påverkar nu regelbundet våra städer och samhällen. De skador de orsakar – från förlorade hem till omfattande rökutveckling – visar att vi behöver bättre metoder än att bara bekämpa lågorna. Djup teknologi erbjuder kraftfulla nya lösningar i kampen mot skogsbränder. Verktyg som fjärranalys och prediktiv modellering gör det möjligt för oss att förutsäga brandutbrott på ett mycket bättre sätt. Dessutom ger autonoma fordon och drönare viktigt stöd, inte bara genom att upptäcka och aktivt bekämpa spridningen av lågorna, utan också genom att hjälpa till med begränsning och återuppbyggnad efter att skogsbranden har passerat.

Index

Mekanik & dynamik

Bakgrundskunskap

Användning av teknologi

Europeiska program

Wildfires - Definitions

01

Bakgrundskunskap

Viktig information om skogsbränder i verkliga situationer

Efter en skogsbrand

Före en skogsbrand

Under en skogsbrand

Hur kan du hjälpa barnen att förbereda sig?

02

Europeiska program

Vad är Europeiska ERCC?

Beredskapscentrumet (Emergency Response Coodination Centre) (ERCC) är kärnan i EU:s civilskyddsmekanism som samordnar biståndet till katastrofdrabbade länder genom leverans av:

• Hjälpmedel
• Expertis
• Räddningstjänstteam
• Specialutrustning

För att ERCC ska kunna aktivera ett insats måste begäran komma från nationella myndigheter eller ett FN-organ. Observera att ERCC kan hjälpa alla länder inom och utanför EU och att det är i drift dygnet runt.

ERCC-aktiveringar 2024

ERCC-aktiveringar för skogsbränder 2025

Fram till augusti 2025 har EU:s civilskyddsmekanism aktiverats 18 gånger för att hantera skogsbränder genom att samordna bistånd från 11 länder.

rescEU

För att ytterligare skydda medborgarna mot katastrofer och hantera nya risker har Europeiska kommissionen skapat rescEU som en uppgradering av EU:s civilskyddsmekanism. rescEU finansieras av Europeiska unionen och har inrättats som en strategisk reserv av kapacitet och resurser för att hantera katastrofinsatser. Den omfattar olika områden, såsom:

• Wildfire Fleet (bestående av brandbekämpningsflygplan och helikoptrar). ).
• Medicinsk evakueringsflygplan.
• Kritiska medicinska förnödenheter.
• Specialutrustning för att hantera olika typer av nödsituationer.
• Och flera andra.

rescEU-resurserna finns på strategiska platser hos de över 22 medlemsorganisationerna.

Kritiska medicinska förnödenheter.

rescEU i 2025

För skogsbrandsäsongen 2025 har följande länder inom rescEU ställt 18 brandbekämpningsflygplan och 4 helikoptrar till förfogande för andra EU-medlemsstater i händelse av en nödsituation:

• Cypern
• Tjeckien
• Slovakien
• Grekland
• Spanien
• Frankrike
• Kroatien
• Italien
• Portugal
• Sverige

rescEU i 2025

Dessutom placerades 671 brandmän från 14 europeiska länder strategiskt ut i högriskområden för att snabbt kunna hjälpa lokala brandkårer när bränder bryter ut.

Hur rescEU räddade en italiensk stad

03

Skogsbränder – Definitioner

En skogsbrand är en okontrollerad brand som sprider sig snabbt genom vildmarksvegetation och som kan uppstå antingen på grund av naturliga orsaker eller mänskliga fel, och som ofta sprider sig till och förstör stadsområden.

Introduktion till skogsbränder

En skogsbrand kan uppstå antingen av naturliga orsaker eller genom mänsklig inblandning. Naturliga orsaker inkluderar åska, höga temperaturer i kombination med låg luftfuktighet och starka vindar, samt vulkanisk aktivitet. Mänsklig påverkan kan delas upp i vårdslöst beteende vid användning av brandfarliga material och naturligtvis mordbrand (Europeiska unionen, 2023). De främsta orsakerna till oavsiktlig mordbrand på landsbygden är slängda cigaretter, obevakade lägereldar (WFCA, 2022), okontrollerad förbränning av avfall och kortslutningar i olika utrustningar.

Kategorier av skogsbränder

- Låg löpbrand eller markbrand som utvecklas i växternas rötter och död vegetation i marken. Dess huvudsakliga egenskap är att den varar länge och är svår att lokalisera eftersom den inte ger upphov till lågor. Därför orsakas miljöskadorna i alven. - Hög löpbrand, som är den vanligaste typen. Denna typ av skogsbrand är lätt att upptäcka och dess intensitet eskalerar vanligtvis inte. - Toppbrand, som startar från de nedre lagren av marken, sprider sig till de högsta punkterna av trädkronorna och genom dem sprider sig över hela skogen, samtidigt som den använder material som finns på ytan som bränsle. - Glödbrand (torv- eller jordbrand) som definieras som brända flygande partiklar som flyter med gasformiga förbränningsprodukter och skapar nya bränder.

Skogsbränder har förödande konsekvenser och medför flera betydande negativa effekter:

Å andra sidan har bränder förekommit på planeten i tusentals år och bidragit till planetens och människans tillväxt och utveckling (Fideli, 2020; Baker, et al., 2020). Vi kan inte säga att alla bränder är destruktiva. Bränder är en avgörande faktor för att forma och upprätthålla balansen i ekosystemet.

Brand som viktig katalysator i ekosystemet

I själva verket skapar människors avsikt att upprätthålla och bevara skogarnas integritet utan att stödja naturliga processer för rensning och avskogning förhållanden som gynnar utvecklingen av skogsbränder. Till exempel skapar det torra bränsle som ackumuleras i marken under flera år rätt förutsättningar för skogsbränder. Dålig skötsel av skyddade områden är således en faktor som i hög grad har bidragit till ökningen av antalet skogsbränder under de senaste 60 åren.

04

Mekanik och dynamik hos skogsbränder

”Brandtriangeln”

OXYGEN

Brandtriangeln (Anpassad från bilden skapad av Gustavb via Wikimedia Commons)

Släckning av bränderna

Sättet att släcka en brand baseras på eliminering av ett av de tre strukturella elementen.Brandens spridning beror på typen av bränsle som finns i regionen, dess geologi och de meteorologiska förhållanden som råder vid tidpunkten för branden (Jiang et al., 2020; Huang & Gao, 2021). Kännetecknande för en typisk skogsbrand är:

• Dess "antändningspunkt", även känd som ”ursprungspunkten”;
• "Back Fire" som avser det område som redan har brunnit och fortsätter med mindre intensitet;
• "Huvudelden" som är huvudfronten och riktas efter vindriktningen.

• "Flanken" som är dess laterala punkter (Trollope, de Ronde, & Geldenhuys, 2004);

Medvetenhet om dess antändningspunkt ger värdefull och användbar information, både om hur man ska hantera och dämpa den.

Släckning av bränderna

De klimatiska förhållandena i området vid tidpunkten för branden påverkar luftfuktigheten och temperaturen i området, vilket i sin tur påverkar brandens utveckling. En viktig faktor för brandens spridning är områdets topografi, som i kombination med vindbyar kan öka eller begränsa brandens utbredning. Brand kan också skapa en kraftig konvektionsström som kan orsaka tornadon och täta uppåtgående rökmoln, så kallade pyrocumulonimbus, som förutom luftföroreningar kan orsaka pyrogena blixtnedslag. (Pausas & Keeley, 2021; Priyadarshi, Yang, Werner, & Kryza, 2020). Varje skogsbrand är unik på grund av alla de faktorer som nämns här, och därför är det avgörande att beakta alla aspekter av terrängen tillsammans med rådande väderförhållanden. Denna omfattande analys hjälper till att utforma en effektiv strategi för brandhantering. Det är lika viktigt att hålla lokalsamhället informerat i god tid, särskilt om evakuering blir nödvändig.

Ett exempel på forskning om skogsbränder

05

Technologier som används vid skogsbränder

Djup teknologier i pre-skogsbrands- stadiet

Pre-skogsbrandsstadiet

Pre-skogsbrandsstadium fokuserar på förutsägelser, förebyggande åtgärder och proaktiv riskbedömning. Avancerad teknologi tillhandahåller avancerade sensoriska data och analytiska funktioner för effektiv riskminimering redan innan branden bryter ut.

Möjliga tillämpningar av djupa teknologier är:

Fjärranalys

Prediktiv modellering

IoT – jordmätning, CO2-mätning

Drönarövervakning

Geospatial AI

Kantdatorsystem

Djup teknologier i aktivt skogsbrands-stadiet

Aktivt skogsbrandsstadium

Det aktivt skogsbrandsstadiet fokuserar på operativ respons i realtid, begränsning och resursfördelning. Djupgående teknologier ger omedelbar, användbar information och autonomt operativt stöd för effektiv bekämpning av skogsbränder.

Möjliga tillämpningar av djupa teknologier är:

Satellitbilder i realtid

AI-kartläggning

Autonoma drönare

Kantdatorsystem

Simuleringar med digitala tvillingar

Djup teknologier i post-skogsbrands-stadiet

Post-skogsbrandsstadium

Post-skogsbrandsstadium fokuserar man på skadebedömning, stabilisering och långsiktig återhämtningsplanering. Djup teknologier ger de verktyg som behövs för storskalig analys och återställande av ekosystem.

Möjliga tillämpningar av djupa teknologier är:

Högupplöst fjärranalys

Geospatial AI och Lidar-kartläggning

Prediktiva hydrologiska modeller

Visualisering och digitala tvillingar

Kursen är klar!

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.

Skapa en digital tvilling av det drabbade området för att simulera den långsiktiga påverkan på vattenresurser, ekosystemets återhämtningshastighet och framtida återväxtstrategier.

källa: 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.

Satellitbilder i realtid ger omedelbar kartläggning av branden över ett stort område för att definiera dess omkrets och identifiera brandfrontens exakta riktning och hastighet.

källa: https://flowingdata.com/2025/01/12/visual-guide-to-the-wildfire-damage/

AI-driven brandkartläggning hjälper till att automatiskt upptäcka brandlinjer och rökmoln från flyg- och satellitdata, vilket eliminerar manuell kartläggningstid och ökar noggrannheten.

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

Drönare används för direkt brandövervakning med hjälp av värmekameror och synliga kameror för att ge taktisk feedback i realtid till markpersonal och flygunderstöd. De specialiserade drönarna kan också användas för att släppa vatten/brandhämmande medel i farliga zoner eller för att utföra föreskrivna motbränder (backfiring) på ett säkert sätt från luften.

källa: https://www.bbc.com/future/article/20230609-can-we-use-firefighting-drones-put-out-wildfires

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.

Övervakning av bränslebelastning, kartläggning av torka och uppföljning av vegetationens hälsa (t.ex. med hjälp av satellitbilder och LiDAR för att beräkna biomassa och trädkronetäthet). Se till exempel Copernicus kartor https://drought.emergency.copernicus.eu/tumbo/gdo/map/

• Detektering av hotspots: Värmekameror är det viktigaste verktyget, eftersom de gör det möjligt för operatörer att upptäcka små temperaturvariationer under ytan (hotspots) som indikerar pyrande bränder, dåligt släckta lägereldar eller begynnande förbränning.
• Bränslekartläggning och riskbedömning: Högupplösta drönarbilder och LiDAR används för att skapa exakta 3D-kartor över terrängen. Dessa data analyseras för att bedöma bränslebelastningen (biomassadensiteten) och identifiera farliga ”bränslestegar” – vegetation som förbinder markbränsle med trädkronorna – vilket gör det möjligt för förvaltarna att prioritera förebyggande röjning eller kontrollerade bränder.
• Infrastrukturövervakning: Drönare kontrollerar avlägsna kraftledningar och järnvägskorridorer för skador eller överväxt vegetation som kan orsaka elektriska ljusbågar eller gnistor, vilka är vanliga antändningskällor.

Snabb bedömning av strukturella skador på byggnader och infrastruktur (som vägar och kraftledningar) och mätning av den exakta arealen av bränd mark (kartläggning av brandens omfattning) genom att jämföra bilder tagna före och efter skogsbranden.

källa: 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 (kanddatorsystem) förbättrar hanteringen av skogsbränder genom att möjliggöra databehandling i realtid direkt i eller nära den avlägsna miljö där sensorerna är placerade. Istället för att skicka stora mängder rådata – såsom högupplösta bilder eller kontinuerliga termiska avläsningar från drönare och IoT-sensorer – till en avlägsen molnserver, kan edge-enheter analysera denna information direkt. Denna funktion möjliggör nästan omedelbar upptäckt av små hotspots eller plötsliga förändringar i vind/luftfuktighet, vilket leder till snabbare responstid.

Realtidsprognoser för brandens spridning baserade på aktuell vind, bränsle och topografi, vilket gör det möjligt för kommandocentraler att förutsäga brandens beteende under de kommande 1–4 timmarna.

källa: https://science.nasa.gov/science-research/science-enabling-technology/nasa-wildfire-digital-twin-pioneers-new-ai-models-and-streaming-data-techniques-for-forecasting-fire-and-smoke/

Edge computing spelar en viktig roll vid aktiva skogsbränder, eftersom det övervinner fördröjningen vid överföring av stora datamängder från avlägsna platser.I stället för att skicka råa videobilder från drönare eller kontinuerliga sensoravläsningar tillbaka till en central molnserver, hanterar edge-enheter (små, robusta datorer) som är placerade direkt på drönaren eller nära brandplatsen analysen på mycket kortare tid.

källa: https://aetic.theiaer.org/archive/v6/v6n3/p5.pdf

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.

Användning av AI och maskininlärning för att sammanfoga meteorologiska, topografiska och bränsledata för att:

• prognosera brandriskzoner,
• antändningssannolikhet,
• potentiella spridningsvägar.

Genom att använda kostnadseffektiva marksensorer för att övervaka markfuktighet, marktemperatur och luftfuktighet i realtid kan man få information som kan användas för att beräkna torkaindex.Dessutom kan CO2-sensorer användas för att upptäcka skogsbränder i ett tidigt stadium.

Med hjälp av framstegen inom artificiell intelligens (AI) och årtionden av geospatiala observationer konstrueras nu mycket sofistikerade prediktiva modeller med hjälp av geospatiala rasterdata för att noggrant bedöma och prognostisera risken för skogsbränder. De viktigaste komponenterna är: geospatiala data, väderdata, AI/ML-modeller, dynamisk riskbedömning och proaktiv implementering.

Automatisk identifiering av risk för erosion och jordskred genom analys av förändringar i sluttningens stabilitet och markens sammansättning, vilket möjliggör snabba åtgärder för att minska riskerna. Skapande av topografiska modeller för att spåra markdeformationer och förutsäga nya översvämningsvägar, eftersom brända landskap förlorar sin förmåga att absorbera vatten.

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

Prediktiva hydrologiska modeller och modeller för känslighet för skräpströmmar hjälper till att förutsäga risken för skräpströmmar och översvämningar efter bränder på grund av förlust av vegetation, vilket hjälper samhällen att förbereda sig för sekundära katastrofer.

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