8 novembre 2018 a été une journée sèche dans le comté de Butte, Californie. L'État en était à sa sixième année consécutive de sécheresse, et le comté n'avait pas connu d'événement pluvieux produisant plus d'un demi-pouce de pluie depuis sept mois. L'été sec avait desséché la végétation printanière, et les forts vents du nord-est de l'automne soufflaient en rafales à 35 milles à l'heure et se levaient, créer des conditions de drapeau rouge :tout incendie planifié ou non planifié pourrait rapidement devenir incontrôlable.

Assez sur, juste avant l'aube, des vents forts ont fouetté une étincelle parasite d'une ligne électrique dans un enfer. Le feu de camp est devenu le feu le plus destructeur de l'histoire de la Californie, brûlant environ 240 milles carrés, en détruisant près de 14, 000 bâtiments, causant des milliards de dollars de dégâts et tuant 88 personnes. Plus tard le même jour, l'incendie de Woolsey a éclaté dans le comté de Los Angeles, brûlant 150 miles carrés et tuant trois.

Les sécheresses peuvent créer des conditions idéales pour les incendies de forêt. Le manque de pluie et la faible humidité dessèchent les arbres et la végétation, fournir du carburant. Dans ces conditions, une étincelle de foudre, pannes électriques, l'erreur humaine ou les incendies planifiés peuvent rapidement devenir incontrôlables.

Le changement climatique mondial devrait modifier les schémas de précipitation et d'évaporation dans le monde, conduisant à un climat plus humide dans certaines régions et plus sec dans d'autres. Les zones confrontées à des sécheresses de plus en plus sévères seront également menacées par des incendies plus nombreux et plus importants. Plusieurs missions de la NASA collectent des données précieuses pour aider les scientifiques et les intervenants d'urgence à surveiller les sécheresses et les incendies. Certains instruments surveillent l'eau dans et sous le sol, aider à évaluer si les zones évoluent vers des sécheresses dangereuses. D'autres surveillent la chaleur et la fumée des incendies, soutenir à la fois la recherche et la reprise après sinistre active.

Comprendre comment les incendies se comportent dans des conditions sèches peut aider les pompiers, les premiers intervenants et d'autres se préparent à un temps plus chaud, avenir plus sec.

Changement climatique :pas seulement humide

Le réchauffement climatique de la Terre devrait rendre les précipitations mondiales plus extrêmes :les zones humides deviendront plus humides, et les zones sèches deviendront plus sèches. Des régions telles que le sud-ouest américain pourraient connaître à la fois une réduction des précipitations et une augmentation de l'évaporation de l'humidité du sol en raison d'une chaleur plus intense, et dans certains cas, les sécheresses qui en résultent pourraient être plus intenses que n'importe quelle sécheresse du dernier millénaire.

Ben Cook du Goddard Institute for Space Studies (GISS) de la NASA à New York étudie les « mégasécheresses », des sécheresses qui durent plus de trois décennies. Des mégasécheresses se sont produites dans le passé, comme les sécheresses de plusieurs décennies en Amérique du Nord entre 1100 et 1300, et l'équipe a utilisé les enregistrements des cernes des arbres pour comparer ces sécheresses avec les projections futures. Lui et son équipe ont examiné des ensembles de données sur l'humidité du sol et des indices de sévérité de la sécheresse provenant de 17 futurs modèles climatiques différents, et ils ont tous prédit que si les émissions de gaz à effet de serre continuent d'augmenter à leur rythme actuel, le risque d'une méga-sécheresse dans le sud-ouest américain pourrait atteindre 80 % d'ici la fin du siècle. En outre, ces sécheresses seront probablement encore plus graves que celles observées au cours du dernier millénaire.

De telles sécheresses sévères affecteront la quantité et la sécheresse du combustible tel que les arbres et l'herbe, dit Cook.

« Le feu dépend de deux choses :avoir suffisamment de carburant et sécher ce carburant pour qu'il puisse prendre feu. Donc, à court terme, plus de sécheresse signifie probablement plus de feu à mesure que la végétation se dessèche, " a déclaré Cook. " Si ces sécheresses continuent pendant une longue période, comme une méga-sécheresse, cependant, cela peut en fait signifier moins de feu, car la végétation ne repoussera pas aussi vigoureusement, et vous risquez de manquer de carburant à brûler. C'est clairement compliqué."

Les mesures actuelles et futures de la NASA sur l'humidité du sol et les précipitations aideront à évaluer les prévisions des modèles climatiques, les rendant encore plus précises et utiles pour comprendre le changement climatique de la Terre.

Cook et sa collègue du GISS, Kate Marvel, ont été les premiers à prouver que les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine influençaient les schémas de sécheresse observés dès le début des années 1900. En montrant que les activités humaines ont déjà affecté la sécheresse dans le passé, leurs recherches fournissent des preuves que le changement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine influencera probablement la sécheresse à l'avenir.

Garder une longueur d'avance sur le feu

Si l'avenir réserve des mégasécheresses pour le sud-ouest des États-Unis, qu'est-ce que cela pourrait signifier pour ses saisons d'incendie?

« Une fois que nous aurons changé la climatologie et que nous aurons des carburants de plus en plus secs, nous devrions nous attendre à des incendies plus intenses et à une sévérité plus élevée, " a déclaré Adam Kochanski, un scientifique de l'atmosphère à l'Université de l'Utah, se référant à la taille et à l'impact des incendies. Si les carburants sont humides, le feu est plus susceptible de rester près du sol et d'être moins destructeur, il a dit. Les arbres et les plantes secs augmentent la probabilité que les flammes atteignent la canopée de la forêt, rendant le feu plus destructeur et plus difficile à contrôler.

Kochanski et Jan Mandel de l'Université du Colorado à Denver ont utilisé des données de la NASA et d'autres sources pour simuler les interactions entre les feux de forêt, l'humidité du sol et les conditions météorologiques locales. Ils se sont appuyés sur des travaux antérieurs du Centre national de recherche atmosphérique (NCAR) et d'autres pour développer le module SFIRE pour le modèle de recherche et de prévision météorologique (WRF) largement utilisé.

Ce module utilise les données du spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) de la NASA à bord de ses satellites Aqua et Terra, et la Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) à bord du vaisseau spatial Suomi National Polar-Orbiting Partnership (Suomi NPP).

Le temps influence les incendies, mais les incendies influencent également le climat local en produisant de la chaleur, vapeur d'eau et fumée, dit Kochanski. Les vents des grands incendies peuvent modifier les conditions météorologiques locales, et dans des conditions extrêmes, générer des tempêtes de feu et des tornades de feu.

« Il n'est pas rare que des personnes impliquées dans des incendies de forêt rapportent que même si le vent n'est pas très fort, les incendies se propagent très vite, " dit Kochanski. " S'il n'y a pas de vent, mais ton feu est intense et dégage beaucoup de chaleur, il a le potentiel de générer ses propres vents. Même si les vents ambiants sont faibles, ce feu commencera à bouger comme s'il y avait vraiment du vent."

Une meilleure modélisation de ces interactions aide non seulement les pompiers à mieux prévoir où et comment un incendie de forêt pourrait se propager, mais aide également les aménagistes forestiers à savoir si un brûlage planifié est sans danger.

Une histoire de feu et de neige

Les effets des incendies persistent longtemps après leur extinction, et la disponibilité ou le manque d'eau douce joue un rôle important dans la repousse et le rétablissement de la végétation. Des conditions sèches peuvent empêcher la germination de nouvelles graines dans les zones brûlées. La perte de végétation peut entraîner l'érosion et le blocage des cours d'eau par les sédiments, et les produits chimiques de lutte contre les incendies peuvent contaminer les sources d'eau.

Les incendies de forêt peuvent également avoir des impacts sur les futurs manteaux neigeux hivernaux, dit Kelly Gleason, hydrologue des neiges et professeur adjoint à la Portland State University. Le « manteau neigeux » fait référence à la neige qui s'accumule pendant tout un hiver, plutôt qu'une seule chute de neige.

Ici aussi, Les données de la NASA sont essentielles pour comprendre les processus impliqués. Gleason et son équipe ont utilisé 16 ans de données de l'instrument MODIS de la NASA pour étudier les effets des incendies de forêt sur la fonte des neiges dans les forêts de l'Ouest américain. Ils ont découvert que la suie et les débris du feu rendent la neige plus sombre et moins réfléchissante jusqu'à 15 ans après un incendie.

"C'est comme porter un T-shirt noir par une journée ensoleillée, " a déclaré Gleason. " Il prépare le manteau neigeux à absorber plus d'énergie solaire. Et il y a plus d'énergie de toute façon, parce que la canopée de la forêt a été brûlée, donc plus de soleil passe."

Leur enquête sur environ 850 incendies entre 2000 et 2016 a montré que la neige dans les forêts brûlées a fondu, en moyenne, cinq jours plus tôt que la neige dans les forêts non brûlées. Dans certaines régions, la neige a fondu des semaines ou des mois plus tôt que la normale, dit Gleason.

"Chaque année, nous assistons à une fonte des neiges plus précoce, il existe des relations solides avec les grands, chaud, feux de longue durée l'été suivant, " dit-elle. " Cela crée ce cercle vicieux où la neige fond plus tôt en raison du changement climatique, qui prolonge la période de sécheresse estivale où le sol s'assèche, et quand les carburants se dessèchent, vous obtenez ces grands incendies. Cela accélère encore la fonte des neiges, prolongeant davantage la période de sécheresse estivale et le potentiel d'incendie. »

Modéliser un avenir plus sûr

Le modèle feu-atmosphère de Mandel et Kochanski est déjà opérationnel en Israël et en Grèce. Bien que le logiciel nécessite une expertise informatique pour être utilisé, il est disponible gratuitement, conformément à la mission de la NASA de fournir librement ses données et autres produits au public.

Branko Kosovi ?, responsable du programme Énergies Renouvelables pour le Laboratoire d'Applications de la Recherche et directeur du Programme Systèmes Météorologiques et Évaluation au NCAR, a également utilisé WRF pour développer le système de prévision des incendies pour la Division de la prévention et du contrôle des incendies de l'État du Colorado. Ce modèle utilise un module connexe appelé FIRE et produit un incendie, prévisions météorologiques et de fumée utiles pour les incendies de forêt et les incendies planifiés.

Kosovi ? utilise également le système WRF pour ses recherches, qui utilise les données de télédétection de la NASA et l'apprentissage automatique pour estimer quotidiennement l'humidité du carburant sur les États-Unis contigus.

« La mesure de l'humidité du carburant sous tension [actuellement] doit être effectuée manuellement, " Kosovi? dit. " Les gens doivent sortir, prendre le carburant en direct, et essentiellement le durcir dans des fours pour voir combien d'humidité il y a. C'est très laborieux. Et vous pouvez imaginer que, à cause de ça, les données sont rares, à la fois dans l'espace et dans la fréquence et le temps."

Kosovi ?, Mandel et Kochanski espèrent construire des systèmes qui donneront aux gestionnaires forestiers de meilleures informations pour planifier les feux contrôlés et contribueront à améliorer l'allocation des ressources pendant les feux de forêt, conduisant à une meilleure évaluation des risques et à une meilleure récupération.

Les scientifiques de la NASA surveillent constamment l'eau douce et les incendies, depuis l'espace, l'air et le sol, recueillir des données à court et à long terme alors que le climat de la Terre continue de changer. Des programmes tels que le programme Earth Science Disasters de la NASA utilisent des données satellitaires pour suivre les incendies actifs, surveiller leurs effets sur la qualité de l'air et effectuer des recherches qui aident les communautés à mieux se préparer avant les catastrophes. Et en regardant vers l'avenir, la modélisation joue un rôle clé dans la préparation aux changements de saisons de sécheresse et d'incendie dans le monde.