Waldbrände verwüsten die Welt. Wie die NASA Satellitendaten nutzt, um sie zu bekämpfen

In trockenen Gebieten wie Kalifornien tritt die Waldbrandsaison bekanntermaßen in heißeren, trockeneren Monaten auf. Aber mit dem Klimawandel haben sich die Dinge geändert. „Was früher eine viermonatige Brandsaison war, dauert jetzt sechs bis acht Monate“, heißt es US-Landwirtschaftsministerium. Was noch schlimmer ist: „In weiten Teilen der Vereinigten Staaten kommt es das ganze Jahr über zu Waldbränden“, womit das Konzept des „Lauffeuers“ eingeführt wurde. wieder.”

Diese ernüchternde Realität hat die NASA dazu inspiriert, ihre Fülle an Erdbeobachtungsdaten zu nutzen, um Behörden zur Bekämpfung von Waldbränden zu unterstützen. Brände vorhersagen und löschen Überall im Land. Ein Großteil dieser Daten stammt von der Agentur Landsat-Satellitendie Bilder vom Gelände der Erde aufnehmen. Sie können auch messen Oberflächentemperatur und Messung natürlicher Materialien, die als Brennstoff für Waldbrände dienen, wie zum Beispiel dichte Bäume oder andere Vegetation, die Brände auslösen und befeuern können.

„Wir verfügen über ein Archiv mit Satellitenbilddaten, das 40 Jahre zurückreicht“, erzählt mir Christopher Potter, ein Forschungswissenschaftler bei der NASA Ames, während wir in einem Raum auf dem Campus der Raumfahrtbehörde im Silicon Valley sitzen. „Dadurch verfügen wir über einen sehr umfangreichen Datensatz zur Erstellung von Vorhersagemodellen.“

Da es immer häufiger zu Waldbränden kommt häufig und schwerwiegendNeue Technologien wie künstliche Intelligenz und Drohnen werden genutzt, um bei der Brandbekämpfung zu helfen und die Sicherheit und Information der Ersthelfer zu gewährleisten. Die California Air National Guard beispielsweise setzt Drohnen ein, um zu verfolgen, wo sich Brände ausbreiten, um Echtzeitbilder von Katastrophen zu sammeln und Gebiete zu identifizieren, die Ressourcen benötigen. Ersthelfer in den USA setzen Software ein, um Brandbewegungen mehrere Tage in der Zukunft vorherzusagen und so Feuerwehrleuten dabei zu helfen, diese Brände effektiver zu bekämpfen. Und Startups wie Pano AI verwenden Kameras gepaart mit Algorithmen, um Waldbrände zu erkennen und Kunden wie Versorgungsunternehmen zu warnen, bevor die Brände zu groß werden. Die NASA wiederum nutzt ihre Datenbestände, um Vorhersagemodelle und Luftraummanagement-Tools zu erstellen, um Drohnenpiloten und -behörden dabei zu helfen, effektiver auf Katastrophen zu reagieren.

Neben Landsat-Daten greift die NASA auch auf Daten zurück, die von Behörden wie dem kalifornischen Ministerium für Forstwirtschaft und Brandschutz gesammelt wurden und die Schwere der Brände aus früheren Jahren, einschließlich Opfern und Zerstörung von Eigentum, verfolgen. Durch maschinelles Lernen kann die NASA schnell Vorhersagemodelle für Waldbrände und deren mögliche Ausbreitung sowie die möglichen Schäden erstellen. Diese Prognosen können Feuerwehrleuten dabei helfen, ihre Ressourcen zu delegieren.

Potter zeigt mir als Beispiel East Bay Hills in der San Francisco Bay Area. In der Ansammlung von Städten, darunter Concord, Fremont und Walnut Creek, veranschaulichen verschiedene Rottöne die Dichte der Gebäude – und damit die Gebiete, die am wahrscheinlichsten große Mengen gefährlicher Gase ausstoßen, wenn dort ein Feuer brennt.

Anhand dieser Daten und Informationen darüber, wann die letzten Waldbrände in diesem Gebiet aufgetreten sind, können Behörden vorhersagen, wie groß und gefährlich ein Feuer sein wird. East Bay Hills ist nur ein Beispiel, aber die Vorhersagemodelle der NASA schätzen, dass mehr als 247.000 Hektar und fast 600.000 Häuser in der Schusslinie sein könnten, wenn dieses Gebiet brennt.

„Wir können bereits sagen, wie viel Schadstoffe es ausstoßen würde, welche schädlichen Gase ausgestoßen würden und wo“, sagt Potter. Die Agentur kann dies bis zu einigen Monaten im Voraus abschätzen.

Die Waldbranddaten der NASA stehen jedem zur Verfügung Online-Zugang kostenlos. Das Ziel besteht darin, dass Behörden wie Cal Fire und der US Forest Service diese genaueren Karten von Gebieten mit hohem Brandrisiko nutzen, um sofort zu wissen, wo sie ihre Ausrüstung positionieren müssen, sobald etwas passiert. Diese Präzision kann bei der Bekämpfung von Großbränden den entscheidenden Unterschied machen.

„Wir erwarten nicht, dass ganze Teile des Staates eine Prognose erhalten“, sagt Potter. „Wir blicken auf ein paar Meilen.“

Verbesserung der Kommunikation zwischen Löschflugzeugen

Die NASA nutzt ihre Forschung nicht nur, um Waldbrände vorherzusagen, sondern auch, um bei deren Bekämpfung zu helfen.

Mit Drohnen können Ersthelfer Brände auch dann weiter bekämpfen, wenn der Flug für herkömmliche Flugzeuge und Piloten unsicher ist, beispielsweise nachts oder bei starker Rauchentwicklung. Sie können auch vorgeschriebene Verbrennungen durchführen, bei denen abgestorbenes Gestrüpp entfernt wird, das bei Waldbränden als Brennstoff dient, ohne die Besatzungen in Gefahr zu bringen. Aber es gibt eine Herausforderung: Für Ersthelfer kann es schwierig sein, zu erkennen, wohin diese Drohnen fliegen.

Um das Problem zu lösen, entwickelt die NASA Luftraummanagementtechnologien, die bemannten Flugzeugen, Drohnenbetreibern und Bodenpersonal dabei helfen können, Standorte zu verfolgen und auszutauschen sowie Informationen untereinander weiterzuleiten. Die Initiative wird im Rahmen der Advanced Capabilities for Emergency Response Operations der NASA durchgeführt (STAHL) Projekt. Dies ermöglicht es Einsatzteams, genauere und zeitnahere Informationen zu erhalten und während der Notfallreaktion schnellere Entscheidungen zu treffen.

„Die meiste Kommunikation erfolgt über Funk, und die meisten Waldbrände ereignen sich dort, wo es keinen Mobilfunkdienst gibt“, sagt NASA-Ames-Forscherin Kathryn Chapman. „Dadurch ist es für verschiedene Ersthelfer viel schwieriger, miteinander zu sprechen und überhaupt zu wissen, wo das Feuer ist. … Wir haben die Gelegenheit, mit dem Einsatz von Technologie zu beginnen, um diese Lücke zu schließen.“

Die NASA hat gebaut, was sie nennt mobile Flugverkehrsmanagement-KitsDies kann Ersthelfern dabei helfen, den Verkehr, einschließlich der Höhe und Position eines Flugzeugs, zu visualisieren. Dies macht den Einsatz von Drohnen sicherer und stellt sicher, dass sie nicht mit irgendetwas anderem am Himmel in Kontakt kommen.

Das Set, das ich sah, bestand aus einem gelben Plastikbehälter mit Deckel und Griffen, etwa so groß wie eine große Aktentasche. Es war mit einem ADS-B-Empfänger (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) zur Flugzeugverfolgung, einem iPad zur Anzeige der Standorte lokaler Flüge und einem Kraftwerk ausgestattet.

Die Behörde hat diese Kits mit Piloten des U.S. Forest Service in Tennessee, Mississippi, Georgia, Florida und South Carolina getestet, die sie bei vorgeschriebenen Verbrennungen durch Drohnen eingesetzt haben. Die Kits hielten Piloten über den Flugverkehr in der Region auf dem Laufenden und ermöglichten es ihnen, Drohnen einfacher zu steuern und vorgeschriebene Verbrennungen aus sicherer Entfernung durchzuführen.

Diese Luftraummanagementtechnologien befinden sich noch in der Entwicklung und werden in einer Reihe von Flugdemonstrationen in Gebieten mit schlechter Sicht zusammen mit Mitgliedern der Waldbrandbekämpfungsgemeinschaft getestet. Dies wird dazu beitragen, dass die Technologie in realen Situationen erfolgreich eingesetzt werden kann – die leider immer häufiger vorkommen.

„Wenn die Brände zunehmen und intensiver werden“, sagt Chapman, „geben wir den Menschen die Werkzeuge an die Hand, mit denen sie auch ihre Reaktion skalieren können.“