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Alors que les incendies de forêt balayent sans relâche le sud de la Californie et d’autres parties du monde, Manzhu Yu, professeur adjoint de géographie à Penn State, a donné un aperçu de la crise en cours à Los Angeles (LA). Son expertise réside dans la modélisation atmosphérique, l’analyse environnementale, les mégadonnées et l’informatique en nuage, des domaines qui recoupent étroitement le comportement des feux de forêt, la prédiction de la fumée et l’analyse de l’exposition.
Quels sont les principaux facteurs qui ont contribué à l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des incendies de forêt en Californie récemment ?
L’un des facteurs les plus importants est le changement climatique. Des températures plus chaudes, des précipitations réduites ou une saison des pluies modifiée et des saisons d’incendie plus longues ont asséché les paysages californiens, augmentant le risque d’inflammation et de propagation rapide des incendies. Des périodes prolongées de sécheresse exacerbent encore le problème. La végétation sèche devient prête à s’enflammer à la moindre étincelle. Ces changements ont contribué à ce que la superficie brûlée annuelle moyenne en 2020-2023 soit trois fois plus élevée que dans les années 2010.
Alors que certains incendies sont dominés par le combustible en raison de la suppression des incendies qui dure depuis un siècle et des changements dans la gestion des terres, d’autres sont dominés par le vent, en particulier dans le sud de la Californie, comme les récents incendies de forêt de Los Angeles. Les vents comme ceux de Santa Ana et de Diablo agissent comme des accélérateurs pour les incendies de forêt. Ces rafales fortes et sèches poussent les flammes sur de grandes distances, propageant les incendies à un rythme alarmant. Combinés à des conditions déjà sèches, ces vents rendent le contrôle des feux de forêt exceptionnellement difficile.
La population croissante de la Californie s’est étendue à l’interface entre les zones sauvages et urbaines – des zones où le développement humain rencontre les paysages naturels – avec 12,7 % de la population de l’État résidant désormais dans des secteurs de recensement à forte croissance le long de l’interface entre les zones sauvages et urbaines. Cela augmente les risques d’allumage d’incendies dus à des activités humaines, comme des lignes électriques défectueuses, des véhicules et même des feux de camp. Cela augmente également les enjeux, car davantage de maisons et de vies sont en danger.
Quelles sont les différentes phases d’un feu de forêt et quels sont les défis associés à chacune d’entre elles ?
Les feux de forêt se propagent en phases d’allumage, de propagation active, de développement complet et de décomposition. Pendant la phase d’allumage, les feux de forêt peuvent être déclenchés par des causes naturelles, comme la foudre, ou des activités humaines comme les pannes de lignes électriques ou les feux de camp. Environ 84 % des incendies de forêt aux États-Unis sont causés par des activités humaines. La détection précoce de l’inflammation serait la chose la plus critique, mais aussi la plus difficile, pour minimiser l’impact de l’incendie.
La phase de propagation active se produit lorsque le feu commence à se développer rapidement, poussé par la végétation sèche, les vents forts et le terrain. On a constaté que les incendies en Californie se propagent jusqu’à 14 fois plus vite sous des vents violents, comme les vents de Santa Ana, qui exacerbent l’intensité et le mouvement des incendies. Les vents violents accélèrent non seulement la propagation du feu, mais transportent également des braises et des tisons sur de longues distances, allumant de nouveaux incendies bien avant le feu principal.
C’est particulièrement le cas dans les incendies de forêt de Los Angeles qui brûlent en ce moment. Ces braises volantes peuvent parcourir jusqu’à un kilomètre ou plus, ce qui rend difficile la prévision et le confinement de la progression du feu. La lutte contre les incendies et la coordination des ressources au cours de cette phase sont difficiles, car les vents violents peuvent entraver le déploiement des ressources aériennes, telles que les hélicoptères et les avions de lutte contre les incendies.
Dans la phase de développement, le feu atteint son intensité maximale, consommant beaucoup de combustible et se propageant de manière agressive. La chaleur extrême des incendies de forêt peut créer des nuages de pyrocumulonimbus, qui peuvent déclencher de nouveaux incendies à des kilomètres de distance. Ces nuages peuvent exacerber la propagation du feu en générant des vents erratiques et même en déclenchant de nouveaux incendies par la foudre.
Dans la phase de décomposition, l’intensité du feu diminue à mesure qu’il n’y a plus de combustible ou qu’il est sous contrôle. Cependant, les points chauds persistants peuvent se rallumer dans des conditions favorables. Les feux couvants dans les couches de tourbe forestière peuvent durer des mois et se rallumer par temps sec.
Une fois qu’un feu de forêt se déclare, quels sont les facteurs clés qui déterminent la vitesse et la direction dans lesquelles il se propage ?
Le vent est le principal moteur de la propagation des incendies de forêt, car il pousse les flammes vers l’avant, fournit de l’oxygène et transporte des braises, ou des tisons, qui allument de nouveaux incendies bien en amont. Les vents forts, comme les vents de Santa Ana en Californie, peuvent accélérer considérablement la croissance du feu et changer de direction de manière inattendue.
La topographie fait partie de ce processus : les incendies se déplacent plus rapidement vers le haut, car les flammes préchauffent la végétation au-dessus d’eux. Les pentes abruptes peuvent amplifier l’intensité du feu. Les vallées et les crêtes peuvent modifier la configuration des vents.
La disponibilité du carburant, la sécheresse et la connectivité en sont un autre. Les combustibles fins et secs s’enflamment facilement, tandis que la végétation dense entretient des incendies plus longs et plus intenses.
Les facteurs météorologiques tels qu’une faible humidité et un air turbulent peuvent rendre les incendies plus erratiques. Les interactions feu-atmosphère peuvent même créer leurs propres systèmes éoliens, tels que des tourbillons de feu.
L’emplacement du point d’allumage est également important. Les incendies à proximité d’un terrain escarpé ou par vent fort peuvent se propager rapidement et poser de plus grands défis pour le confinement.
Compte tenu de l’augmentation prévue de la fréquence des incendies de forêt, quelles conséquences environnementales à long terme prévoyez-vous pour les paysages et les ressources naturelles de la Californie ?
Les incendies de forêt ont déjà augmenté de façon spectaculaire, et cette tendance devrait se poursuivre, la fréquence des incendies de forêt devant s’intensifier jusqu’à la fin du siècle. L’une des conséquences critiques est la transformation des écosystèmes, ce qui nuit à la régénération des arbustes, réduit la diversité des plantes indigènes et conduit à une dominance par des non-indigènes. Ce changement menace la biodiversité et l’équilibre écologique de ces environnements uniques.
Les feux de forêt contribuent également de manière importante aux émissions de gaz à effet de serre. Les émissions de dioxyde de carbone provenant des feux de forêt ont augmenté de 60 % depuis 2001 à l’échelle mondiale, triplant presque dans les forêts boréales sensibles au climat en raison de la hausse des températures et des conditions météorologiques favorables aux incendies. Ces émissions exacerbent le changement climatique, créant une boucle de rétroaction qui augmente les risques d’incendies de forêt futurs.
Quelles sont les technologies et les stratégies modernes les plus efficaces utilisées pour prédire et contrôler la propagation des feux de forêt ?
Les méthodes les plus courantes et les plus efficaces utilisées à l’heure actuelle sont la télédétection et la surveillance par satellite. Des satellites comme MODIS et VIIRS de la NASA fournissent des données en temps réel sur l’emplacement, la taille et l’intensité des incendies. Ces outils permettent d’identifier les nouveaux incendies et de surveiller la progression des incendies, même dans les zones reculées. L’imagerie thermique des drones et des radars au sol complète les données satellitaires, offrant des informations à haute résolution pour les opérations sur le terrain.
La Californie utilise déjà un système de détection des incendies de forêt alimenté par l’intelligence artificielle (IA) pour entraîner un réseau de caméras en forêt à reconnaître les premiers signes d’incendie.
De nombreux brûlages contrôlés ou dirigés ont été mis en œuvre pour réduire l’excès de végétation, comme l’éclaircie des forêts denses et le débroussaillage, afin d’atténuer la gravité des incendies. Des entreprises de robotique ont commencé à essayer ces brûlages contrôlés à l’aide de robots, comme le BurnBot.
Les hélicoptères autonomes, comme le Black Hawk modifié équipé de l’autonomie MATRIX de Sikorsky, ont démontré leur capacité à détecter et à éteindre les incendies de manière indépendante.
Il existe quelques modèles informatiques, tels que ELMFIRE avec des extensions d’interface forêt-ville, qui simulent la propagation du feu dans les communautés. Ces outils intègrent des données sur la végétation, les matériaux de structure et la dynamique des incendies pour reconstituer les événements passés et prédire les risques futurs.
Google, en partenariat avec Muon Space et l’Environmental Defense Fund, lancera une constellation de satellites appelée FireSat qui peut détecter aussi petit qu’une salle de classe, environ 5 x 5 mètres.
