Les années d'incendie passées sont détectées sur les arbres comme des blessures qui peuvent être datées de l'année exacte à l'aide de méthodes de datation des cernes. Voici les années de feu enregistrées par un seul arbre dans le centre de la Pennsylvanie. Crédit :Michael Stambaugh, MU Collège d'Agriculture, Alimentation et ressources naturelles
Une équipe de chercheurs du University of Missouri College of Agriculture, L'École des ressources naturelles de l'Alimentation et des ressources naturelles et le Service des forêts des États-Unis poursuivent leurs efforts pour rechercher comment le climat influence la fréquence des incendies de forêt.
Le groupe, qui comprend Richard Guyette, Michael Stambaugh, Daniel Dey et Rose-Marie Muzika, a développé le modèle physico-chimique de fréquence des incendies (PC2FM) il y a quelques années à peine. Le modèle se concentre sur deux variables - la température et les précipitations - pour comprendre comment le climat entraîne les incendies de forêt à travers le monde.
« Le développement de ce modèle a commencé comme une conversation sur ce qui contrôle la fréquence des incendies de forêt dans l'ensemble des États-Unis, " dit Stambaugh, professeur agrégé de recherche en foresterie. "Oui, les humains peuvent contrôler le feu, mais l'autre grand moteur est le climat - et c'est ce qui nous intéressait vraiment, particulièrement à l'avenir. Comment le climat contraint-il le feu et peut-on le prévoir ? Nous avons commencé à réfléchir à la physique et à la chimie impliquées dans le déclenchement d'un seul incendie de forêt et à les relier au fil du temps.
"Nous pensons vraiment que le modèle est puissant. La prochaine étape consistait à s'éloigner des endroits où nous avons des données de validation et à examiner ce que le modèle prédit pour toutes les combinaisons de température et de précipitation. Nous ne sommes pas nécessairement intéressés par où se trouvent ces conditions climatiques, mais, plutôt, que dit le modèle sur la fréquence des incendies de forêt attendue dans ce cadre ? »
Le modèle a été continuellement affiné au cours des dernières années, en partie grâce au travail de terrain, comme la collecte de données sur les cicatrices de feu sur de vieux arbres. Les cicatrices d'incendie sont utilisées pour mesurer le moment et la fréquence des incendies sur de longues périodes. Ce travail a abouti à un article de journal, Publié dans PLOS UN , détaillant les réactions des feux de forêt à la température et aux précipitations. Bien que les incendies de forêt ne puissent être totalement évités, le modèle peut être utilisé pour comprendre l'influence du climat sur la probabilité des incendies de forêt et où et pourquoi il change dans différentes régions.
Les vieux arbres marqués par le feu fournissent les données sur la fréquence des incendies passés. Sur la photo ci-dessous, des cicatrices de feu sur des arbres de tout l'est des États-Unis, une région aux climats variés et, dans de nombreux endroits, considérablement réduit l'activité des incendies au cours du siècle dernier. Crédit :Michael Stambaugh, MU College of Food, Agriculture et ressources naturelles
"Nous avons développé ce modèle en utilisant des concepts et des équations utilisés pour prédire les taux de réaction chimique, ", a déclaré Stambaugh.
« Nous les avons reformulés pour les feux de forêt se produisant dans les paysages forestiers.
Nous avons commencé à réfléchir à des façons dont le modèle pourrait être utilisé pour explorer la chimie des incendies de forêt, car le feu est fondamentalement une réaction chimique. Par exemple, dans le laboratoire, vous voudrez peut-être savoir à quelle vitesse une réaction chimique se produit dans des conditions spécifiques. Dans les forêts, la question est similaire; vous voulez savoir à quelle fréquence les incendies de forêt se produisent dans un climat particulier. Pour développer le modèle, nous avions besoin de données à long terme sur la fréquence à laquelle les incendies se produisent dans de nombreux endroits différents. Au fur et à mesure que nous collectons davantage de ces données, il était évident que notre modèle fonctionnait très bien. Nous avons consulté nombre de nos collègues dans d'autres parties du monde, et ils ont été d'accord en général."
L'équipe a voyagé aux États-Unis et dans le monde pour avoir un aperçu direct des incendies de forêt dans différentes conditions climatiques. Ce voyage a donné lieu à des informations importantes sur la façon dont le climat et l'environnement d'une région peuvent restreindre ou augmenter la fréquence des incendies de forêt.
« Vous pouvez voir des modèles de fréquence mondiale des incendies de forêt qui sont évidemment prévisibles, " Stambaugh a déclaré. "Par exemple, Le Groenland ne brûle pas. C'est trop glacé et humide. C'est à une extrémité du spectre. L'autre extrémité du spectre est un endroit comme le désert du Sahara, qui ne brûle pas non plus. Il fait trop sec et il n'y a pas assez de carburant. Entre ces deux extrêmes, nous étions convaincus qu'il y avait une façon de décrire la transition."
Un diagramme Combustion-Climat (CCd) des influences climatiques sur la probabilité d'incendie. Probabilités d'incendie simulées par le climat pour les écosystèmes « naturels » en utilisant la température maximale moyenne et les précipitations annuelles dans le PC2FM. Ce diagramme de taux explique deux différences temporelles liées à la combustion des écosystèmes. La température et les précipitations affectent le taux de réaction au moment où la réaction se produit tandis que le taux de production de carburant détermine la concentration du carburant et son taux de combustion. Ces deux conditions temporelles déterminent de manière différentielle les taux des deux composantes du modèle PC2FM :ARterm et le PTrc3. Crédit :Michael Stambaugh, MU College of Food, Agriculture et ressources naturelles
Le voyage a également donné lieu à de nouvelles données à analyser pour l'équipe et à des idées d'amélioration. De longs enregistrements d'incendies de forêt sont essentiels pour améliorer le modèle. L'équipe génère continuellement de nouvelles données à partir de ses recherches sur les incendies historiques, ainsi que des données similaires développées par des collègues, pour former et valider leur modèle.
"Certaines des premières données utilisées pour développer le modèle provenaient d'études précédentes qui décrivaient l'historique des incendies d'un seul endroit, ", a déclaré Stambaugh.
"Beaucoup de ces endroits sont très diversifiés sur le plan climatique. Par exemple, nous avons des données provenant d'endroits humides et chauds comme la Louisiane, des endroits humides et froids comme Washington, des endroits secs et chauds comme l'Australie. Nous voulions inclure des données provenant d'un large éventail de conditions climatiques. Cela nous a permis de capturer les extrêmes, montrer aux gens où se situent différents endroits le long d'un gradient de fréquence des feux de forêt, ainsi que l'exactitude de nos prédictions par rapport à ce qui s'est réellement passé dans le passé."
Lorsque l'équipe a commencé à intégrer les données de température et de précipitation dans son modèle, ils ont été encouragés par le fait que leurs prédictions de modèle étaient incroyablement similaires aux modèles réels d'incendies de forêt.
« Nous avons constamment été surpris par la précision du modèle, d'autant plus que ce n'est pas un modèle super complexe, " Stambaugh a déclaré. "Ce n'est pas un modèle qui nourrit un modèle qui nourrit un autre modèle. C'est un modèle avec deux variables - la température et les précipitations. Le modèle vient de la chimie et il est soigneusement emballé."
Données descriptives des incendies, y compris la probabilité d'incendie prévue et réelle et les intervalles d'incendie moyens pour 16 emplacements utilisés dans le diagramme Combustion-Climat (Ccd). Les données sur l'intervalle d'incendie représentent les périodes précédant la suppression des incendies. Crédit :Université du Missouri-Columbia
Stambaugh a ajouté que les résultats du modèle fournissent de nouvelles informations sur la façon dont la fréquence des incendies de forêt change et où les conditions climatiques pourraient pousser la fréquence des incendies de forêt à l'avenir. Il existe peu d'outils avec cette capacité. Au niveau national, cela pourrait être la clé pour de nombreuses applications telles que la gestion des incendies, le risque d'incendie de forêt et la préparation, orienter les politiques relatives aux feux de forêt, prédire les futures émissions de fumée, etc.
"Aux Etats-Unis, nous avons si bien éteint les feux de forêt depuis le début des années 1900 que nous avons peu d'exemples de la gamme naturelle de variabilité, " Stambaugh a déclaré. " En éradiquant les incendies au cours du siècle dernier, nous avons perdu des exemples de la façon dont le climat peut influencer les incendies de forêt. Aujourd'hui, il y a peu d'expression de cela. De nombreux endroits ont brûlé beaucoup plus fréquemment dans le passé. Les données historiques et ce modèle nous montrent vraiment comment les incendies de forêt varient selon les conditions climatiques.
"Nous voyons beaucoup de preuves d'incendies passés sur des arbres à travers les cicatrices. En tant que pays, si nous avions su à quelle fréquence les incendies se produisaient dans le passé et comment ils variaient d'une région à l'autre, alors nous avons peut-être choisi de faire les choses différemment au cours du siècle dernier en termes de gestion forestière, en particulier dans les régions très sujettes aux incendies de forêt fréquents ou de gravité élevée. »
Stambaugh a déclaré que l'équipe travaillait déjà sur des projets de lutte contre les incendies de forêt pour le United States Geological Survey. Ils travaillaient à la production d'estimations de modèles et de cartes de la fréquence des incendies de forêt pour les futurs scénarios climatiques.
"Je pense que notre équipe de recherche a été particulièrement créative et quantitative, " Stambaugh a déclaré. "C'est l'une de nos forces qui est illustrée par le développement de ce modèle d'incendie et de climat. Je crois vraiment que le modèle a considérablement amélioré notre compréhension des incendies de forêt et constitue une contribution majeure à la science des ressources naturelles. »
