Studie voorspelt stijging van bliksem- en bosbrandrisico’s voor het Noordwesten van de VS

Toekomstige Veranderingen in Bliksem en Bosbrandrisico in het Noordwesten van de VS

Volgens recente voorspellingen op basis van een innovatieve machine-learning aanpak, ontwikkeld aan de Washington State University, kan het Noordwesten van de Verenigde Staten in de komende jaren een aanzienlijke toename verwachten in het aantal dagen met bliksem dat van de lucht naar de grond slaat. Dit gaat gepaard met een verhoogd risico op bosbranden.

Een studie, gepubliceerd in het tijdschrift Earth’s Future, biedt gedetailleerde vooruitzichten voor bliksemactiviteit in het westen van de VS in het midden van de 21e eeuw. De grootste veranderingen in bliksemactiviteit worden verwacht in delen van Idaho, Washington en Oregon, met vier tot twaalf extra dagen met bliksem per jaar in sommige gebieden van de Rocky Mountains.

De onderzoekers hebben deze bliksemprojecties gekoppeld aan toekomstige risico’s op bosbranden om de veranderingen in het dagelijkse risico van bliksemveroorzaakte branden te berekenen. Hoewel er variabiliteit is in de voorspellingen over de regio, is de trend duidelijk: een verhoogd risico op bliksemgerelateerde bosbranden in 98% van de gebieden in het westen die vatbaar zijn voor brand.

“Het Noordwesten komt naar voren, zowel in deze studie als in andere, als de regio waar brand- en brandgerelateerde gevaren waarschijnlijk aanzienlijk meer zullen toenemen dan in andere delen van het westen van de VS,” aldus Deepti Singh, universitair docent aan de School of the Environment van WSU Vancouver en co-auteur van de studie.

De studie benadrukt de urgentie om bossen te beheren met het oog op het risico op bosbranden en kwetsbare gemeenschappen voor te bereiden, terwijl de aarde blijft opwarmen en bosbranden in omvang en ernst toenemen. Bliksem is al verantwoordelijk voor meer dan tweederde van het verbrande oppervlakte in bosbranden in het westen, maar huidige mondiale klimaatmodellen zijn niet in staat om toekomstige bliksem direct te simuleren, omdat ze afhankelijk zijn van geografische resoluties die te grof zijn om de voorwaarden te vangen die bliksem creëren.

De ontwikkelde machine-learning modellen in deze studie leveren de meest gedetailleerde weergave tot nu toe van toekomstige bliksempatronen en het risico op bliksemveroorzaakte branden in het westen. “Er zijn al veel studies die aantonen dat de activiteit van bosbranden in het westen van de VS zal toenemen, en dat zonder zelfs maar de mogelijke toename van bliksem in overweging te nemen, wat we laten zien dat in veel gebieden zal gebeuren,” zei Dmitri Kalashnikov, hoofdauteur van het onderzoek.

Kalashnikov leidde het project terwijl hij zijn Ph.D. voltooide aan WSU en werkt nu als postdoctoraal onderzoeker aan de University of California, Merced. Co-auteurs zijn onderzoekers van UC Merced, Colorado State University, Portland State University en andere instellingen.

Voor deze voorspellingen paste Kalashnikov een machine learning techniek toe die bekendstaat als een convolutief neuraal netwerk. Deze voorspellende modellen op basis van neurale netwerken waren speciaal ontworpen voor elk gridcel van 1 graad bij 1 graad in het westen van de VS. Dit gebied heeft een typische ruimtelijke resolutie van ongeveer 69 mijl aan elke kant, wat overeenkomt met de gebruikelijke ruimtelijke resolutie van klimaatmodellen. Deze aanpak maakte gerichte bliksemprojecties mogelijk op fijnere geografische schalen dan eerdere studies.

In dit project gebruikte het team gegevens van drie belangrijke meteorologische variabelen die bevorderlijk zijn voor bliksem uit de zomers van 1995-2022 om het netwerk in elke gridbox te trainen voor mid-eeuwse voorspellingen. “In plaats van één model te ontwikkelen om overal bliksem te voorspellen, hebben we ons echt gericht op een fijnere schaal om bliksem in elke 1-graad box te voorspellen,” aldus Kalashnikov.

De modellen identificeerden dagen waarop bliksem van de lucht naar de grond waarschijnlijk zou zijn voor elk grid; de onderzoekers kwantificeerden ook hoeveel van deze dagen naar verwachting hoge brandweer-condities zouden hebben, met behulp van de Brandweerindex, een maat voor het risico op bosbranden op basis van weers- en klimaatvoorwaarden. Kritisch is dat de auteurs ontdekten dat de meeste locaties een verhoogd risico op bliksemveroorzaakte branden zullen ervaren door een stijging van de Brandweerindex, zelfs op plaatsen waar het aantal bliksemdagen mogelijk niet toeneemt.

Een toename van het aantal bliksemdagen leidt echter niet tot een rechtstreekse toename van het brandrisico, omdat brandrisico afhankelijk is van andere variabelen, zoals temperatuur, neerslag of wind en de droogte van de vegetatie. In de Rockies, bijvoorbeeld, wordt verwacht dat het aantal dagen met een hoge kans op bliksemveroorzaakte branden zal toenemen met drie of meer dagen tegen het midden van de 21e eeuw, hoewel de algehele toename van het aantal bliksemdagen groter is.

Aan de andere kant toonden delen van Utah en Arizona een afname van het aantal bliksemdagen, maar een toename van de dagen met potentiële bliksemveroorzaakte branden, als gevolg van een hoger algemeen risico op bosbranden. Het Zuidwesten vertoonde minder verwachte toename van bliksemdagen—en zelfs afnamen in sommige gebieden—maar het gebied zal naar verwachting nog steeds een stijging zien in dagen met de kans op bosbranden aangestoken door bliksem.