O risco de tormentas de fogo será cada vez maior por mor do cambio climático

A comunidade científica vén avisando desde hai tempo de que os incendios forestais serán cada vez máis recorrentes e virulentos, axudados polos efectos do cambio climático e o abandono do rural. Neste escenario, estase estudando un fenómeno que preocupa especialmente, as tormentas de fogo, isto é, incendios tan intensos que xeran as súas propias tormentas, intensificando e espallando aínda máis os lumes. Segundo un estudo realizado polos físicos Martín Senande Rivera, Damián Insua Costa e Gonzalo Míguez Macho, da Universidade de Santiago de Compostela (USC), o risco de producirse estes eventos será cada vez maior no escenario do cambio climático.

As tormentas de fogo prodúcense por un evento denominado piroconvección, polo cal o propio incendio crea unhas condición climáticas extremas. “O clima é un dos principais factores na propagación dos incendios forestais (xunto coa orografía e a estrutura do combustible), pero os incendios tamén poden modificar substancialmente as condicións atmosféricas mediante fluxos de calor sensible e latente, creando o seu propio clima”, explican os científicos da USC. A calor sensible está definida como aquela que causa un cambio de temperatura nunha substancia sen que cambie de estado, mentres que a calor latente é aquela que provoca o cambio de estado nunha substancia sen que a temperatura varíe.

Unha tormenta de pirocumulonimbos combina fume e fogo coas características dunha tormenta eléctrica violenta, con consecuencias impredecibles, e emite contaminantes cara á estratosfera

O principal mecanismo polo cal un incendio modifica as condicións atmosféricas é, polo tanto, a piroconvección: “O aire sobre o lume quéntase debido ás emisións de calor sensible, sobe e dilatase, formando un penacho de lume. A medida que o aire ascende, a humidade pode condensarse liberando calor latente, o que mellora a convección e provoca a formación de pirocúmulos (pyroCu) ou pirocumulonimbos (pyroCb)”, detallan estes expertos. Os pirocúmulos e pirocumulonimbos, son, polo tanto, nubes convectivas de tipo cúmulo o cumulonimbo cuxa orixe se atopa nos incendios forestais ou en erupcións volcánicas. Os pirocúmulos son tamén chamados “nubes de fogo” e, baixo ciertas circunstancias, esas nubes de pirocúmulos poden producir tormentas eléctricas, converténdose en nubes de pirocumulonimbos. Así, unha tormenta de pirocumulonimbos combina fume e fogo coas características dunha tormenta eléctrica violenta, con consecuencias impredecibles; ademais os contaminantes destas tormentas se canalizan cara á estratosfera, con persistentes efectos nocivos.

Polo tanto, cando a convección é moi profunda, o lume pode formar unha tormenta de fogo, a cal provoca correntes ascendentes e descendentes intensas que poden modificar os ventos na superficie e afectar a propagación do lume, xerar raios que poden provocar novas ignicións, crear tornados e dar lugar a inxeccións de fume estratosférico que poden alterar a química atmosférica e ter impactos meteorolóxicos graves.

“As reaccións entre as condicións atmosféricas da tormenta de lume e da superficie poden levar a un comportamento do lume imprevisible e perigoso”, apuntan estes científicos.

O estudo da piroconvección foi gañando atención científica durante os últimos anos, especialmente en América do Norte e Australia, debido a eventos catastróficos causados por tormentas de fogo como o devastador incendio de Colorado Hayman en 2002 ou os incendios de Canberra en 2003. Como lembran os investigadores galegos, en Europa, o caso que deu a alarma sobre os riscos da piroconvección profunda foi o destrutivo incendio de Pedrógão Grande, en Portugal, en xuño 2017.

Todo apunta a que estes eventos están sendo cada vez máis recorrentes. Con todo, os factores ambientais que inflúen sobre a piroconvección profunda “aínda non están totalmente claros” e, en particular, "existen incertezas sobre as condicións atmosféricas propicias para o desenvolvemento deste fenómeno”, comentan os científicos da USC.

É por isto que decidiron identificar as condicións atmosféricas que permiten a formación de tormentas de fogo e seleccionar un conxunto de índices e limiares meteorolóxicos que permitan detectar días con alto risco de piroconvección profunda. Para iso, realizaron un experimento baseado en simulacións numéricas idealizadas de incendios que se propagan baixo diferentes perfís atmosféricos. Unha vez que determinaron as condicións atmosféricas favorables para a piroconvección profunda, crearon un mapa do risco de desenvolvemento de tormentas de lume en Europa para o período 1980-2018. A continuación, avaliaron a tendencia do risco de incendios dominados por tormentas de lume en Europa baixo un clima cambiante a partir de diferentes simulacións do modelo climático rexional EURO-CORDEX para o dominio europeo, tendo en conta os escenarios de emisión de gases de efecto invernadoiro RCP8.5, RCP4.5 e RCP2.6.

Os científicos crearon un mapa do risco de desenvolvemento de tormentas de lume en Europa para o período 1980-2018 e fixeron proxeccións até o 2100

A comunidade científica internacional traballa con catro escenarios diferentes nas súas proxeccións sobre o cambio climático e os seus impactos, asumindo diferentes niveis de esforzo de redución de emisións de gases de efecto invernadoiro a nivel global; en cada un destes escenarios teríanse diferentes impactos do cambio climático. Así, o escenario RCP 2.6 é o máis optimista, cunha redución de gases; os RCP 4.5 e RCP 6.0 son os de estabilización das emisións, e o RCP 8.5 é o escenario extremo, cun nivel moi alto de emisións seguindo a tendencia actual de aumento a nivel global. É cos escenarios 4.5 (intermedio) e 8.5 (extremo) cos que máis traballa a comunidade científica, dados os escasos e lentos pasos que se deron até agora para frear as emisións de gases de efecto invernadoiro.

Para analizar o comportamento do lume baixo diferentes configuracións atmosféricas e de combustible controlados, estes investigadores realizaron simulacións numéricas idealizadas co modelo WRF-Fire, o cal xa se probou en estudos de casos reais de incendios forestais, mesmo con características piroconvectivas. Este modelo permite simular o comportamento dun incendio forestal nunha área determinada e ten a característica de que considera a retroalimentación incendio-atmósfera. Para esta simulación son necesarios datos atmosféricos, topográficos e de combustibles forestais. Trátase, polo tanto, dun modelo matemático que é capaz de realizar unha simulación dun incendio forestal, xa sexa dun caso real ou dun idealizado, que entrega resultados de como se propaga o incendio, os fluxos de calor e humidade, e as compoñentes horizontais que presenta o vento na área de estudo.

As simulacións realizadas na USC iniciáronse cun único lume de 400 metros de radio no centro do dominio, en terreo plano, e as condicións atmosféricas forman un único perfil vertical. Para garantir que a configuración do modelo é capaz de simular correctamente a piroconvección, realizouse unha validación utilizando casos reais en Europa. Para isto, buscáronse imaxes de satélite de cúmulos de nubes posiblemente formados pola convección asociada a un incendio e probouse o rendemento da configuración do modelo na simulación deses casos.

As simulacións idealizadas iniciáronse con perfís atmosféricos de casos reais seleccionados de vento, temperatura e humidade, correspondentes aos 100 días de maior risco de incendio ao ano durante o período 2010-2019 rexistrados en cada un dos seis lugares seleccionados polos investigadores para as probas, en España, Turquía, Portugal, Italia, Grecia e Francia.

RISCO ACTUAL DE TORMENTAS DE LUME

Cos seus cálculos, os científicos atoparon que o risco actual de tormentas de lume atmosféricas en Europa, a península balcánica, Turquía, o leste de Hungría, Italia e o nordés de España son as rexións que presentan unha maior frecuencia na aparición de condicións atmosféricas favorables para o desenvolvemento da piroconvección profunda, con ata 20 días ao ano de alto risco de tormentas atmosféricas.

A península balcánica, Turquía, o leste de Hungría, Italia e o nordés de España son as rexións con maior frecuencia de condicións atmosféricas favorables para piroconveccións profundas

“No sur de Europa, o risco atmosférico de piroconvección concéntrase nos meses de verán, pois é cando se rexistra o maior risco de incendio en superficie en combinación cunha tamén elevada inestabilidade atmosférica. Ao redor do Mediterráneo, a inestabilidade atmosférica é xeralmente máxima no verán, aínda que algunhas rexións, como a península ibérica, presentan unha distribución máis bimodal con picos en primavera e outono, pero mantendo valores elevados tamén no verán”, explican os autores do estudo.

Pero, como recordan estes científicos, para que o risco atmosférico de piroconvección se materialice nunha verdadeira tormenta de lume, ademais da ignición, ten que haber combustible suficiente para queimar. E como as características da cuberta vexetal son moi diversas en Europa, a cantidade de combustible dispoñible tamén varía dunha rexión a outra. A estimación da produtividade da materia seca, que representa a taxa de crecemento global ou a biomasa seca da vexetación, mostra que as zonas de maior produtividade son o noroeste da península ibérica, a metade sur de Francia e a maior parte de Italia e os Balcáns occidentais.

“Nestas rexións, só se necesitan entre 2 e 4 anos para xerar unha cantidade de 6 kg∙m^-2 de biomasa vexetal, que é o limiar de carga de combustible que se mostra asociado a un aumento considerable da intensidade da piroconvección nos resultados do noso experimento idealizado”, clarifican os investigadores.

Como explican, “algunhas destas rexións con cargas de combustible potencialmente altas, como o centro de Italia e os Balcáns, tamén teñen moitos días ao ano con alto risco atmosférico de piroconvección, polo que as probabilidades de que se produzan tormentas de lume multiplícanse”. En cambio, proseguen, “hai rexións cunha produtividade de materia seca tan baixa que pode resultar difícil que alí se acumule combustible en cantidade suficiente para que se desenvolva a piroconvección, aínda cando o risco atmosférico é elevado, como é o caso da maior parte de España e Turquía”. “Estas zonas necesitan un período de máis de 15 anos para xerar a carga de combustible de 6 kg∙ m^-2”, engaden.

Por último, salientan que “a maioría dos casos reais de piroconvección identificados para levar a cabo a validación da configuración do modelo producíronse en días que cumpren os limiares identificados neste estudo”.

TENDENCIAS FUTURAS

Unha vez analizado o risco actual de tormentas de fogo, realizaron as proxeccións para tendencias futuras do risco de piroconvección nos tres escenarios de cambio climático utilizados neste estudo: RCP8.5, RCP4.5 e RCP2.6.

No escenario RCP8.5 de cambio climático (o peor que considera a comunidade científica), os cálculos indican que o número de días con alto risco de incendio na superficie aumentará significativamente no sur de Europa, especialmente na península ibérica e no sur de Francia, e tamén no norte de África, pasando de entre 30 e 40 días ao ano na actualidade (período 1980-2018), a máis de 60 días ao ano no período 2070-2098, o que supón un incremento porcentual de case o 100%. “Este aumento do risco de incendios xa é apreciable na actualidade e demostrouse que está relacionado co cambio climático inducido polo ser humano”, subliñan os científicos da USC.

En canto aos valores de crecemento para a inestabilidade atmosférica, son menos pronunciados e mostran un patrón espacial diferente. Así, as tendencias de aumento máis rápido atópanse en Italia e no norte de Europa, mentres que Portugal, España e Turquía mostran resultados menos significativos, segundo estes expertos.

“Para a rexión mediterránea, as atmosferas inestables son xa bastante frecuentes na actualidade, máis que nos países do norte, e este patrón espacial manterase no futuro, aínda que lixeiramente atenuado. Algúns estudos avaliaron previamente a posible influencia do cambio climático na estabilidade estática atmosférica, atopando un aumento xeral no número de ambientes inestables derivado do aumento previsto da temperatura superficial e da humidade troposférica de baixo nivel”.

As condicións favorables para que se desencadee unha tormenta de lume aumentarán no sur de Europa, especialmente no nordés da península ibérica

Para analizar o risco meteorolóxico das tormentas de lume e a súa evolución futura, consideraron o número de días nos que coinciden condicións de alto risco de incendio en superficie e alta inestabilidade atmosférica. Os resultados mostran que a aparición de condicións favorables para que se desencadee unha tormenta de lume aumentará no sur de Europa, especialmente no nordés da península ibérica. “Esta tendencia positiva débese principalmente ao crecente risco de incendios en Portugal e España, mentres que en Francia, Italia, Grecia e Turquía, a tendencia das tormentas de lume está apoiada tanto polo aumento da inestabilidade atmosférica como polo risco de incendios”, explican.

O modelo aplicado mostra tamén que o aumento do risco de piroconvección profunda acentúase máis nos lugares que xa presentan un maior risco na actualidade e zonas como o leste da península ibérica, o norte de Alxeria, o norte de Italia e a península balcánica. Os resultados mostran que no peor dos escenarios do cambio climático, nestas rexións, o número anual de días con alto risco de tormentas de incendios duplicarase, pasando duns 15 días ao ano no período 1980-2018, a máis de 30 días ao ano a finais do século XXI.

Ademais do escenario RCP8.5, os investigadores tamén fixeron cálculos para o RCP4.5, un escenario intermedio no que as emisións alcanzan un pico en 2040 e despois descenden, e tamén para o escenario optimista –do que estamos actualmente lonxe–, o RCP2.6, que require que as emisións de CO2 diminúan desde 2020 e cheguen a cero en 2100.

O que atoparon foi que para o escenario RCP4.5, as tendencias positivas de risco de incendio, inestabilidade atmosférica e risco de tormenta de lume tamén son significativas, aínda que menos pronunciadas que para o escenario RCP8.5. O risco de tormentas de lume aumenta a un ritmo similar ao do peor escenario RCP8.5 ata a década de 2050, estabilizándose despois.

Para o escenario RCP2.6 observaron que aínda que a inestabilidade atmosférica mostra aumentos significativos, o risco de piroconvección profunda mantense moi estable ao longo do século XXI. Só atoparon unha tendencia positiva significativa no risco de tormentas de lume no leste da península ibérica e no sur da península balcánica.

Para os científicos da USC, “isto implica que o aumento do risco de tormentas de incendios atmosféricos aínda pode controlarse con políticas de redución de emisións compatibles con manter o aumento da temperatura global por debaixo dos 2 °C para 2100”.

UN PROCESO EN CURSO

Utilizando datos de 1980-2018, tamén comprobaron se as tendencias determinadas polos modelos climáticos para o período 1970-2098 xa son perceptibles na actualidade. Os resultados indican que “xa se observan tendencias positivas significativas no número de días con alto risco de incendio para a península ibérica, Francia e a rexión ao norte do Mar Negro e o Cáucaso, que abarca Moldavia, Ucraína e o suroeste de Rusia, unha ampla franxa de territorio onde os valores superan os proxectados polos modelos EURO-CORDEX para o futuro, pero cunha maior variabilidade interanual”.

“A tendencia positiva pronunciada do índice de risco de incendios ao norte do Mar Negro está relacionada co feito de que esta zona experimentou o maior aumento da temperatura estival de Europa durante o período 1979-2019, que tamén foi acompañado dunha diminución das precipitacións e da humidade relativa”, comentan.

En canto á inestabilidade atmosférica, Europa Central e as rexións do Mediterráneo central e oriental presentan os maiores incrementos.

Finalmente, o risco de piroconvección profunda foi aumentando no leste de España, a maior parte do interior de Francia, o oeste de Turquía e a gran rexión ao norte do Mar Negro.

CONTROLAR O COMBUSTIBLE

En resumo, o máis salientable deste estudo é que “dous dos tres factores que determinan o risco de piroconvección profunda, é dicir, o risco de incendio na superficie e a inestabilidade atmosférica, aumentarán significativamente en Europa durante o século XXI”, expoñen os científicos da USC.

"As estratexias de prevención de incendios máis centradas na xestión do combustible e as políticas que impidan o abandono do rural poden axudar a mitigar os efectos do cambio climático na incidencia de tormentas de fogo"

Aínda que “o patrón espacial do incremento destes dous factores é desigual”, obsérvase que “o número de días con alto risco de incendio e suficiente inestabilidade atmosférica terá o maior crecemento na rexión mediterránea occidental, onde estes cambios xa se notan na actualidade”.

Os investigadores tamén recordan a importancia do terceiro factor, o combustible, o único que pode ser directamente controlado: “Para o desenvolvemento de tormentas de lume, é necesaria ademais unha alta carga de combustible. A carga de combustible está determinada pola cantidade e estrutura da vexetación, pero tamén pola súa sequidade. Aínda que a sequidade do combustible está aumentando debido ao cambio climático, a vexetación é a única variable que inflúe no comportamento do lume que podemos xestionar”, salientan.

“A paisaxe europea foi completamente modificada polos humanos, especialmente na conca mediterránea, onde xa non existen ambientes verdadeiramente salvaxes. Aínda que no sur de Europa se están a utilizar cada vez máis estratexias de redución de combustible, a cantidade de combustible foi crecendo nas últimas décadas debido a diferentes procesos, como o despoboamento rural, a diminución das actividades agrícolas ou as reforestacións e o efecto da fertilización do CO2 na vexetación. As estratexias de prevención de incendios máis centradas na xestión do combustible e as políticas que impidan o abandono do rural poden axudar a mitigar os efectos do cambio climático na incidencia de tormentas de fogo”, avisan.