EXTREME - Predição do Comportamento Extremo de um Incêndio Florestal

Entidade promotora

A Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI) através do Centro de Estudos sobre Incêndios Florestais (CEIF) desenvolve investigação sobre a temática dos incêndios florestais desde 1985. O seu principal objectivo consiste na promoção do conhecimento científico dos fenómenos relacionados com a ocorrência e propagação dos incêndios florestais, com vista ao suporte dos esforços comuns para a minimização dos impactos negativos dos mesmos. Este projecto teve como Entidade participante o IDMEC do IST, entidade que vem desenvolvendo investigação em incêndios florestais há vários anos.

Descrição do Projeto

Em determinadas condições a propagação dos incêndios está associada a um comportamento extremo do fogo (CEF) que se carateriza por velocidades de propagação e libertação de energia muito elevadas, constituindo um grande perigo para a vida humana e para o ambiente.

Exemplos de CEF que foram considerados no projeto EXTREME são:

(i)    fogos eruptivos,

(ii)    fogos de copas,

(iii)    fogos de junção e

(iv)    focos secundários.

Como as alterações climáticas, condições meteorológicas tais como secas prolongadas e ondas de calor que estão associadas à ocorrência de CEF tendem a ser cada vez mais frequentes tornando a ocorrência de CEF mais comum. Apesar da relevância do CEF para a gestão do fogo o nível de conhecimento dos mecanismos associados ao seu início, desenvolvimento e propagação é relativamente baixo. Consequentemente, é difícil prever e prevenir este tipo de fogos.

Este projeto contribuiu para o desenvolvimento de competência científica e prática na análise de fontes de incerteza em sistemas de fogo real. Tem aplicação para a modelação de incêndios florestais, nas componentes da evolução da frente de fogo e no desenvolvimento de fogos secundários resultantes da projecção de material em combustão dos focos principais. As principais fontes de incerteza resultam da dificuldade de quantificar a natureza de sistemas dependentes de variáveis estocásticas.

Atividades desenvolvidas

Pretendia-se como primeiro passo caracterizar estatisticamente as fontes de incerteza consideradas mais relevantes e, subsequentemente, e a sua quantificação através de coeficientes de polinómios caóticos ortogonais, que eliminam os custos proibitivos do uso do método de Monte Carlo para sistemas multidimensionais de equações estocásticas não lineares. Uma comparação detalhada de cenários simplificados e de dados laboratoriais existentes seria a base para a validação e credibilização das metodologias propostas.

No projecto EXTREME pretendia-se abordar os principais problemas associados à caracterização, desenvolvimento e modelação dos vários modos de CEF e propor uma melhor compreensão destes processos e modelos melhorados para os prever.

1. Comportamento Dinâmico do Fogo – abordou-se o papel das alterações no comportamento do fogo induzidas quer pelas alterações das condições de fronteira de espaço e tempo quer pelos processos convectivos na vizinhança do fogo, tais como: a. Análise das modificações induzidas na frente de fogo por mudanças nas condições de fronteira de espaço e de tempo na área do fogo. b. Avaliação do tempo de reacção característico de leitos combustíveis florestais requeridos à modelação da resposta dinâmica de uma frente de chamas à mudança das condições de fronteira. c. Análise do comportamento eruptivo do fogo induzido pela realimentação do escoamento convectivo na frente de fogo.

2. Focos secundários – dando continuidade ao trabalho desenvolvido no anterior projecto da FCT SPOTFIRE de modelação da propagação por fogos secundários analisando os passos básicos de produção de partículas, transporte e ignição. a. Geração de partículas a partir de árvores e arbustos em combustão, caracterizadas pelo seu número, tamanho e condições iniciais de velocidade. b. Análise e modelação do processo de combustão de partículas durante o seu transporte pela coluna de convecção do fogo e pelo vento atmosférico. c. Ignição de novos fogos na aterragem das partículas como uma função das propriedades do leito de recepção e estado de combustão da partícula.

3. Fogos de copas – análise preliminar das condições de desenvolvimento e modelação de fogos de copas: a. Caracterização dos fogos de copas como fenómeno físico. b. Análise da transição de um fogo de superfície para um fogo de copas em condições arbitrárias. c. Modelação da propagação de fogos de copas em condições arbitrárias.

4. Casos de estudo e modelação – selecção e análise de casos de estudo, baseados em incêndios reais, para validar e testar os modelos propostos e um sistema de previsão de CEF integrando os modelos desenvolvidos no projecto. a. Selecção de casos de estudo da literatura ou provenientes de observações no terreno. b. Análise de casos de estudo para testar e validar modelos parciais e integrados de CEF. c. Desenvolvimento de um sistema de software integrado para a previsão de CEF incluindo os modelos anteriores.

Durante a execução deste projeto a equipa da ADAI foi convidada pelo Governo para produzir um estudo de análise dos grandes incêndios ocorridos em Tavira (2012), em Alfandega da Fé e Caramulo (2013) e os acidentes com vítimas mortais ocorridos em 2013. Na realização destes estudos foram utilizados diversos conhecimentos desenvolvidos no âmbito do projeto Extreme.

Apoio

O projeto é apoiado pelo FEDER (Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional), no âmbito do COMPETE - Programa Operacional Factores de Competitividade e por fundos nacionais, através da FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia com um investimento elegível de 91.440,00 euros, correspondendo a um incentivo FEDER de 77.724,00 euros.

Resultados

O Montante de financiamento atribuído a este projecto foi de 91.440,00 euros. Deste projeto resultaram uma tese de doutoramento e catorze artigos em revistas ISI.

Testemunho

Na minha qualidade de Coordenador do projeto de  investigação SPOTFIRE/EXTREME, financiado pelo Programa COMPETE, este apoio financeiro revestiu-se de grande importância para o desenvolvimento deste tema de investigação, que permitiu consolidar a nossa posição a nível internacional na modelação do comportamento dos incêndios florestais, que se tem vindo a traduzir pela produção de estudos de pós-graduação e de publicações e pelo reconhecimento internacional.