Algoritmos gallegos para mejorar la prevención y extinción de los incendios forestales
RED
Desde el 2013, un equipo de investigación compostelano lleva desarrollando modelos matemáticos que permiten, entre otras cosas, optimizar la extinción de fuegos y diseñar rutas de escape para las brigadas
14 oct 2024 . Actualizado a las 05:00 h.¿Se puede prever cómo va a evolucionar un incendio forestal? Las matemáticas tienen la respuesta y es que sí. Al menos, eso demuestran los modelos que lleva más de diez años elaborando un grupo de investigación de la USC y el CITMAga que en la actualidad cuenta con siete personas y que diseñan algoritmos para optimizar la gestión de incendios forestales y la seguridad en las operaciones de extinción.
Lo explica María José Ginzo, una de las investigadoras principales de un proyecto que siempre ha trabajado con empresas del sector de la aeronáutica (en la actualidad colaboran con Avincis) a través de distintos proyectos financiados por el CDETI y la iniciativa civil UAV de la Axencia Galega de Innovación (Gain).
Los datos que utilizan para el diseño de los algoritmos están fundamentalmente relacionados con las aeronaves que trabajan en la extinción de un fuego forestal. El equipo cuenta con datos en tiempo real y en la base de datos se almacenan variables como el momento en el que descargan agua, «utilizando herramientas estadísticas y de computación, conocer el momento en que se realiza una descarga de agua nos permite estimar la ubicación de la zona donde está ocurriendo el incendio. Además, en función del trabajo que están realizando las aeronaves sobre el fuego, podemos analizar la evolución del incendio y su comportamiento», explica Ginzo.
Además, con otro tipo de técnicas, como la estimación de conjuntos y utilizando a mayores datos que proporcionan cámaras térmicas, algunas aeronaves las llevan incorporadas, es posible estimar el perímetro y el área de un fuego forestal.
Los modelos también permiten saber los litros de agua que se descargan y si esas descargas están siendo efectivas, o lo que es lo mismo «si están enfriando el terreno para conseguir el fin último, que es apagar el incendio» y si el agua está vertiendo sobre la zona afectada, que no es exactamente sobre el fuego, sino que se trata de enfriar el área hasta que el incendio se termina extinguiendo.
El grupo del CITMAga también desarrolla algoritmos relacionados con la gestión de los recursos. «Entendemos por recursos las aeronaves y los brigadistas que participan en la extinción», aclara la investigadora de la USC. El número de aeronaves disponibles para apagar fuegos es limitado y, en función de los incendios que haya y de sus dimensiones es necesario dar prioridad a unas u otras aeronaves para que participen en las labores de extinción.
Además, los pilotos de estas aeronaves deben cumplir la regulación conocida como circular operativa 16 - B (conocida como 16 bravo de aviación). Mediante técnicas de investigación operativa, «mediante problemas de optimización, obtenemos una planificación de las aeronaves que deberían estar operando y también de los turnos de los pilotos teniendo en cuenta las restricciones que vienen dadas por la circular», aclara María José Ginzo.
El equipo también tiene en mente generalizar este algoritmo a la optimización de recursos terrestres y de este modo, en función de las brigadas que haya disponibles y de sus horas de trabajo, poder enviar, de forma óptima, recursos terrestres en función de la distancia al incendio y la zona asignada para trabajar.
¿Qué ocurre si durante los trabajos de extinción de un incendio el viento hace que cambie la dirección del fuego y los brigadistas se ven cercados? Pues a través de sus modelos, el grupo de investigación puede calcular rutas de escape para salir del incendio. «Tenemos que tener en cuenta una serie de variables para calcular esa ruta». Así que el algoritmo tiene en cuenta en este caso la pendiente del terreno, porque evidentemente no es lo mismo correr por una ladera que por un prado, así como el tipo de vegetación que hay.
Además de los datos de las aeronaves, los algoritmos utilizan variables tomadas de capas con información geográfica disponibles a través del Instituto Geográfico Nacional.
pueden ser, las capas del modelo digital del terreno (MDT) o del modelo digital de elevaciones (MDE), capas de combustible (así se conoce a la vegetación del terreno) e incluso capas con información de puntos de agua para saber dónde los pilotos pueden cargarla, como embalses, pero incluso también piscinas u otro tipo de información.
Usan también datos con información meteorológica que permiten conocer el avance del incendio. «Conociendo datos sobre el viento, sobre todo de las rachas, podemos estimar la evolución del incendio, junto con el resto de las variables previamente mencionadas», explica Ginzo.
El grupo de investigación también utiliza modelos matemáticos dirigidos a la prevención de los fuegos forestales a través de un algoritmo de cálculo de zonas de riesgo. Es un mapa similar al mapa índice de riesgo diario de incendio forestal (IRDI), que elabora la Xunta de Galicia, en función de la humedad del combustible y del comportamiento viento y la propagación del fuego, establece qué municipios tienen más probabilidad de que ocurra un incendio forestal.
«Nosotros tenemos un algoritmo similar, pero además de la información meteorológica, también tenemos en cuenta la recurrencia de incendios», es decir, datos sobre aquellas zonas en las que en el pasado ha habido incendios. «Hay zonas en las que recurrentemente hay incendios todos los años, y ese tipo de información también se añade al algoritmo». El grupo también trabaja con la metodología que en su día desarrolló la plantilla de ingenieros del que era el Instituto para la Conservación de la Naturaleza (ICONA).
Está claro que el tiempo y la rapidez de reacción son dos factores clave a la hora de atajar las consecuencias de un incendio forestal, y algunos de los algoritmos se ejecutan en tiempo real, lo que obliga a que sean rápidos, ya que «si voy a calcular una planificación pero mi algoritmo tarda dos horas, no puede ser. Esos algoritmos tienen que ser rápidos», subraya la investigadora del CITMAga.
Sin embargo, el grupo de investigación también desarrolla herramientas que son útiles para un análisis a posteriori, para conocer cómo ha sido el incendio y los recursos empleados, por poner un ejemplo. El algoritmo de gestión de riesgos, ese que establece qué municipios tienen más probabilidades de sufrir un fuego forestal, se puede ejecutar con cierta antelación, no es necesario que haya un incendio activo.
La última fase de un incendio es la de la regeneración, y en eso también trabaja este equipo de investigación, que usa modelos matemáticos para conocer la regeneración posterior al incendio utilizando datos de satélite para conocer cómo avanza ese proceso. «Esto es de utilidad para propietarios de parcelas», ya que hay especies que regeneran más que otras, e incluso puede servir para dar indicaciones en función del grado de afectación. Puede ser que haya zonas que sea difícil que se vuelvan a recuperar o que tarden mucho tiempo, y se les podría recomendar cultivar otro tipo de especies, por ejemplo.
Solo el año pasado, en Galicia ardieron casi 6.800 hectáreas de terreno y dos de los fuegos, uno en Baleira en marzo y otro en Trabada en octubre llegaron a ser grandes incendios (GIF), con más de 1.650 y 2.300 hectáreas calcinadas, respectivamente. Aunque pueda parecer irónico, es una buena cifra, porque se quedó muy por debajo del balance del año anterior (casi 51.000 hectáreas quemadas), es la quinta mejor cifra del siglo y mejora la media de los últimos diez años, que roza las 19.800 anuales. Entre los años 20213 y 2022 se quemó el equivalente al 15 % de toda la superficie de Galicia, con más de 20.300 incendios que hicieron arder cerca de 198.000 hectáreas.
Los expertos, además, alertan de que el cambio climático y la intervención humana están cambiando no solo la época de incendios, que se pueden producir en invierno, sino también su evolución. Los modelos climáticos utilizados en un estudio internacional en el que participaba el CSIC indican que la frecuencia con la que se dan condiciones climáticas propicias para grandes incendios en la actualidad en algunas regiones, como, por ejemplo, la cuenca mediterránea y la Amazonia se desvía ya considerablemente de lo esperado sin calentamiento global, debido al aumento de temperatura de 1,1 grados centígrados inducido por el ser humano. Y el incremento en el riesgo de incendios se ha producido, además, de forma más rápida que la prevista por los modelos.
Y aunque ese incremento de los factores propicios no produce directamente un aumento de la superficie quemada porque los factores humanos son en algunos casos capaces de revertir los efectos del cambio climático, «eso no quiere decir que podamos relajarnos, si no actuamos ahora para reducir el calentamiento global por debajo de los 2 grados, el riesgo de incendio aumentará en solo un par de décadas a niveles nunca vistos», advierte la investigadora del CSIC Cristina Santín.