Modelação bidimensional da propagação de fogo florestal

Abstract

Os incêndios florestais, como fenómenos de origem natural ou por negligência humana, causam, especialmente durante a época estival, a destruição de extensas áreas florestais por todo o planeta. Estes provocam danos tanto a nível material, como a nível humano, devido à sua imprevisibilidade, rapidez e dificuldade de controlo. Portugal, não fugindo à regra, é todos os anos, fustigado por inúmeros fogos florestais com consequências graves a nível social, ambiental e económico. Contudo, parece não haver sucesso nas medidas tomadas relativamente à prevenção e combate dos fogos florestais, já que estes continuam a ser recorrentes. A comunidade científica tem-se mobilizado para este problema desenvolvendo, a nível nacional e internacional, inúmeros trabalhos de investigação orientados para a prevenção e combate do fogo florestal descontrolado e indesejável. No entanto, a simulação da propagação do fogo é ainda um desafio, devido à complexidade dos modelos matemáticos implicados, à grande exigência computacional e às dificuldades em estimar os parâmetros de envolvidos. Posto isto, o principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e implementação de um modelo numérico, com auxílio em modelos matemáticos existentes na literatura. Este modelo deve conseguir prever o comportamento de incêndios florestais, compreender a interferência dos diferentes parâmetros (combustível, topologia do terreno e condições climatéricas) que influenciam a propagação do fogo e a forma como este poderá ser combatido pelas diferentes equipas de intervenção. Ao prever o seu comportamento e as diferentes direções que pode tomar, poderão ser alocadas, previa e estrategicamente, equipas de combate, de modo a evitar que estes fenómenos ganhem uma extensão indesejada. De modo geral, o modelo construído apresentou um conjunto de resultados bastante satisfatórios, verificando-se aquilo que seria suposto acontecer em relação à propagação e intensidade do fogo, mediante as análises em estudo. Tudo isto, tendo em conta a natureza dos valores atribuídos aos respetivos parâmetros de entrada. Ademais, comprovou-se que a propagação do fogo florestal não depende somente de um ou dois fatores determinantes, mas sim de um aglomerado. Contudo, de entre todos os fatores estudados, o vento assumiu-se como a força predominante, no que diz respeito à propagação do fogo.

Forest fires as a natural phenomenon or due to human negligence cause, particularly during the summer season, the devastation of extensive forest areas all over the planet, inflicting damages on both material and human level, due to their unpredictability, speed, and difficulty of control. Portugal, no exception to the rule, is ravaged by countless forest fires every year, with serious social, environmental, and economic consequences. However, there seems to be no success in the measures taken to prevent and combat forest fires, as they continue to be recurrent. The scientific community has mobilized itself to address this problem by developing, at national and international level, numerous research works oriented towards the prevention and combat of uncontrolled and undesirable forest fires. However, fire propagation simulation is still a challenge due to the complexity of the mathematical models involved, the high computational demands and the difficulties in estimating the parameters involved. Therefore, the main objective of this work consists in the development and implementation of a numerical model, with the help of existing mathematical models in the literature. This model should be able to predict the behavior of forest fires, understand the interference of the different parameters (fuel, terrain topology and weather conditions) that influence the fire propagation and the way it can be fought by the different intervention teams. By predicting its behavior and the different directions it may take, fire fighting teams can be strategically allocated in advance, to prevent these phenomena from gaining an undesired extension. In general, the built model presented a set of very satisfactory results, verifying what was supposed to happen in relation to the propagation and intensity of the fire, through the analysis under study. All this, taking into account the nature of the values assigned to the respective input parameters. Furthermore, it was proven that the forest fire propagation does not depend only on one or two determining factors, but rather on an agglomeration of factors. However, of all the factors studied, wind was assumed to be the predominant force with respect to fire propagation.