Je leest:

Wiskunde helpt brandweer

Wiskunde helpt brandweer

Auteur: | 22 november 2007

Brandblussers zijn tijdens het blussen voortdurend bezig met het doen van voorspellingen: naar welke kant breidt het vuur zich uit? Een foute inschatting kan de schade, die al gigantisch kan zijn, enorm vergroten. Wiskundigen hebben uitgedokterd hoe je heel nauwkeurige voorspellingen kan doen.

Een maand geleden riep president Bush de gebieden in Californië die door grote bosbranden werden geteisterd, uit tot rampgebied. Boosdoener is de ‘Santa Ana wind’, die in de late zomer opsteekt uit het oosten. Deze wind is kurkdroog waardoor regelmatig bosbranden ontstaan.

Het is van levensbelang dat brandblussers tijdens hun werk goed kunnen inschatten hoe het vuur zich verder gaat ontwikkelen. Wiskundigen hebben een model ontwikkeld dat brandblussers goed van pas kan komen. Het model is gebaseerd op vele waarnemingen van de Santa Ana.

Ook bij Malibu, dichtbij Los Angeles, bedreigden de branden honderden huizen. Er zit maar een paar meter tussen de vuurzee en het zeewater. De branden breiden zich uit door de ‘Santa Ana wind’.

Vanzelfsprekend is het weer een belangrijke factor bij het ontstaan van een brand. Omgekeerd beïnvloedt een grote brand ook het weerbeeld. Vuur trekt lucht uit de omgeving aan, dat resulteert in een wind die het vuur verder kan aanwakkeren. Bij het blussen van branden wordt al langer gebruik gemaakt van programma’s die de verwachte ontwikkeling van het vuur berekenen op basis van glooiing van het landschap, vegetatietype, temperatuur en windsnelheid. Tot dusver gaf zo’n berekening slechts een grove richtlijn voor de vuurontwikkeling.

Nauwkeurige verwachting

‘Vuur ontwikkelt zich zeer onvoorspelbaar,’ zegt Jan Mandel, wiskundige aan de universiteit van Colorado in Denver. Juist daarom vindt hij het zo’n grote uitdaging om het model te verbeteren. Het onderzoeksteam onder leiding van Mandel, dat behalve uit wiskundigen bestaat uit informatici en meteorologen, ontwikkelt nieuwe methoden om betrouwbare berekeningen te kunnen uitvoeren.

Een beeld van een simulatie van de ‘Big Elk Fire’ die in 2002 meer dan 16 vierkante kilometer van Colorado verwoestte. (Bron: http://www.vets.ucar.edu/vg/FIRE/bigelk.shtml)

Hiertoe wordt op de plaats van een brand de meest actuele data verzameld. Vliegtuigen die zijn uitgerust met diverse sensoren kunnen ter plaatse de gevaarlijkste plekken opsporen. De sensoren meten zaken als de hoeveelheid rook, koolstofmonoxide, temperatuur en vochtigheid. De data worden naar een supercomputer verzonden. Deze supercomputer gebruikt de informatie, samen met de meest actuele weersverwachting, om de ontwikkeling van het vuur – zowel de richting als de snelheid – te berekenen. Hierbij spelen onder andere de uiterst ingewikkelde Navier-Stokes-vergelijkingen (zie linkje verderop) een rol.

De uitkomsten kunnen direct worden verzonden. In de vliegtuigen vanwaar de branden worden geblust, kan via een laptop meteen gebruik worden gemaakt van deze verwachting. Door de hoge actualiteitswaarde van de data die ten grondslag liggen aan de berekening, is de verwachting behoorlijk scherp.

Een NASA-beeld van de Esperanza-brand in Californië, oktober 2006

Met het nieuwe model zullen bosbranden niet voorkomen kunnen worden, maar het kan de schade wel aanzienlijk beperken. In oktober 2006 verloren vijf brandweerlieden het leven tijdens de ‘Esperanza-brand’ in Californië, doordat de brand zeer plotseling heftig ging woeden. De meteoroloog Janice Coen, een van de leden van het team van Mandel, zegt dat met hun nieuwe model levens kunnen worden gered.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 22 november 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.