First Steps Towards a Dynamical Model for Forest Fire Behaviour in Argentinian Landscapes

Abstract

We developed a Reaction Diffusion Convection (RDC) model for forest fire propagation coupled to a visualization platform with several functionalities requested by local firefighters. The dynamical model aims to understand the key mechanisms driving fire propagation in the Patagonian region. We’ll show in this work the first tests considering artificial landscapes. Synthetic maps were created and used to test our RDC model, analysing step by step the effect of every landscape characteristic on fire propagation. Simulation results were in agreement with the expected fire behavior in the presence of heterogeneous vegetation, wind and slope gradients. The simulator, developed in CUDA C/OpenGL, integrates several layers including topography, weather, and fuel data. It allows to visualize the fire propagation and also to interact with the user in simulation time. The Fire Weather Index (FWI), extensively used in Argentina to support operative preventive measures for forest fires management, was also coupled to our visualization platform. This additional functionality allows the user to visualize on the landscape the fire risks, that are closely related to FWI, for Northwest Patagonian forests in Argentina. Real land coverage, topography and weather maps were used in order to calculate FWI and fire risk. Those maps were used to feed our simulator to show, in a friendly visual way, the fire risk under different possible scenarios.

En este trabajo se presenta un modelo de Reacción-Difusión-Convección (RDC) para la propagación de incendios forestales implementado en un entorno de simulación y visualización. Dicho simulador posee amplias y útiles funcionalidades las cuales han sido planificadas junto a expertos combatientes del fuego de nuestra región. El modelo presentado intenta comprender los mecanismos claves detrás de la propagación del fuego en la región Patagónica argentina. En este trabajo se exponen los primeros resultados del modelo en escenarios artificiales. Se generaron mapas sintéticos que fueron utilizados para probar nuestro modelo RDC, analizando paso a paso el efecto de cada una de las características del paisaje en la propagación del incendio. Los resultados de las simulaciones concuerdan con el comportamiento esperado del fuego en presencia de vegetación heterogénea, gradientes de viento y de pendiente. El simulador, desarrollado en CUDA C/OpenGL, integra capas de información que incluyen topografía, meteorología y datos del combustible. Dicho simulador permite visualizar la propagación del fuego y que el usuario interactúe con el simulador en tiempo de simulación. Además, en dicho simulador se implementó el Índice Meteorológico de Peligro de Incendio (FWI: Fire Weather Index). Este índice es muy utilizado en Argentina para dar soporte al manejo y prevención del fuego. El cálculo de este índice en el simulador permite visualizar el peligro o riesgo de incendio para escenarios del noroeste de la Patagonia Argentina. Para la evaluación y uso del Índice Meteorológico de Peligro de Incendio se han utilizado mapas reales de cobertura de vegetación, topografía y meteorología. Dichos mapas se usaron para alimentar el simulador y mostrar en una forma visual amigable, el riesgo de incendio en diversos escenarios posibles.