Drones para anticipar incendios forestales
Por Jessica Heath
En California, el principal indicador de un incendio forestal que acaba de producirse es una columna de humo gris que flota en el aire, captada por satélites o cámaras. Se alerta al Departamento de Silvicultura y Protección contra Incendios de California, o CalFire, y se realizan esfuerzos para sofocarlo y contenerlo. Pero Zhaodan Kong, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de California en Davis, cree que vivir según el dicho "donde hay humo, hay fuego" hace que los bomberos se den cuenta del problema demasiado tarde, cuando el fuego ya se ha extendido y es difícil de contener. "Esperar a ver un incendio para responder al mismo es muy pasivo, muy reactivo", dice Kong. Cree que un sistema integrado de tecnologías para detectar incendios antes de que produzcan humo podría cambiar las reglas del juego. Por eso, su investigación incluye inteligencia artificial y drones.
"La detección química es más sensible que la detección visual. Si caminas por tu vecindario y alguien quema leña en su chimenea, no ves nada, pero lo hueles". Anthony Wexler.
"Las cosas que causan una situación de alto riesgo de incendio forestal son las altas temperaturas, la baja humedad y la alta velocidad del viento", dijo Wexler, quien ha estado trabajando en estos sensores durante casi una década. "La temperatura y la humedad son relativamente uniformes en grandes áreas geográficas, pero la velocidad del viento cambia dramáticamente de un lugar a otro en California debido a la topografía".
Cuando se detecta la triple amenaza (suelo súper seco, altas temperaturas y fuertes vientos), se enviarían drone con cargas útiles de cámaras y sensores químicos para barrer el área en busca de más indicios de un incendio, incluidas tasas elevadas de partículas en suspensión y carbono, dióxido en el aire, y luego informar a CalFire de cualquier hallazgo .
"La detección química es más sensible que la detección visual", dijo Wexler. "Si caminas por tu vecindario y alguien quema leña en su chimenea, no ves nada, pero lo hueles".
Para estas misiones de reconocimiento, el laboratorio de Kong está construyendo helicópteros equipados con sistemas de navegación, sensores y cámaras. Aunque uno de los beneficios de utilizar aeronaves de alas giratorias es que pueden aterrizar y despegar desde cualquier lugar, uno de sus principales desafíos es la duración máxima de vuelo, de unos 30 minutos. Para resolver este problema, el laboratorio de Kong está desarrollando una nave híbrida, que puede aterrizar y despegar verticalmente como un helicóptero, pero que también posee cualidades de un avión de ala fija: puede volar a gran altura durante horas.
Atrapar el fuego a tiempo
Muchos departamentos de bomberos utilizan drones para arrojar agua y retardantes de fuego sobre los incendios, y pueden dudar en aceptar el uso de drones como herramienta de detección de incendios. Las cámaras, los satélites y los aviones tripulados ya son cruciales para rastrear la propagación de los incendios forestales y determinar la dirección y velocidad con la que pueden estar moviéndose, ¿para qué agregar vehículos aéreos no tripulados?
El sistema de detección actual, explican Kong y Wexler, tiene algunas lagunas. Las mil cámaras instaladas en torres en todo el estado y administradas por AlertCalifornia solo pueden ver un incendio cuando está dentro de su campo de visión. Además, los algoritmos de detección de incendios de la NASA buscan incendios desde satélites a más de 500 millas sobre la Tierra, lo que dificulta determinar la ubicación y el tamaño exactos de un incendio.
Cuando estos sensores visuales detectan un incendio y la información se transmite a las autoridades correspondientes, es probable que se haya extendido hasta un punto que lo haga difícil de contener. Un avión tripulado aún debe sobrevolar el incendio y evaluar la situación antes de empezar a actuar.
"Un sistema integrado de tecnologías para detectar incendios antes de que produzcan humo podría cambiar las reglas del juego" Zhaodan Kong.
Si los vehículos aéreos no tripulados se utilizan para volar sobre incendios forestales, los bomberos no tendrían que poner sus vidas en peligro en esa capacidad, dijo Kong. Si el dron es alcanzado por el humo de un incendio forestal y se estrella contra un árbol o una montaña, es sólo una pieza de tecnología, no una vida humana.
"Algunos de estos incendios forestales se producen en terrenos muy desafiantes, como si estuvieran dentro de un valle muy profundo y tuvieras que volar el avión hacia allí, puede ser bastante peligroso", dijo Kong. "Esperamos demostrar que el uso de vehículos aéreos no tripulados puede mejorar drásticamente su seguridad".
Cuando el humo se ha disipado (casi)
El uso de vehículos aéreos no tripulados para detectar incendios también podría mejorar drásticamente la salud de los bomberos y de las personas en las zonas afectadas. Numerosos estudios médicos vinculan el humo de los incendios forestales, que comprende partículas, compuestos orgánicos volátiles, monóxido de carbono y otras sustancias químicas nocivas, con efectos adversos para la salud, incluida la disminución de la función pulmonar, la inflamación y los problemas cardiovasculares en los bomberos. También se ha relacionado con una disminución del peso al nacer y nacimientos prematuros, un aumento de las visitas a las salas de emergencia por neumonía y bronquitis aguda, y un mayor riesgo de muerte por COVID-19 y enfermedades cardiovasculares en comunidades donde el humo de los incendios forestales ha sido frecuente.
Los incendios forestales extremos pueden causar una cantidad extraordinaria de daños. Un análisis del impacto económico de los incendios forestales de California de 2018, que fueron supuestamente "los más mortíferos y entre los más destructivos de cualquier año en la historia de California hasta ese momento", encontró daños por valor de 148.500 millones de dólares, incluyendo 22.582 estructuras destruidas, causados por los 8.527 incendios que quemaron 1,9 millones de acres ese año.
Los incendios forestales también son parte de un circuito de retroalimentación del calentamiento climático. Los cambios ambientales como el aumento de la sequía, las temperaturas más altas y la menor humedad son caldo de cultivo para un mayor número de incendios que duran más y son más intensos. Estos incendios generan emisiones de gases de efecto invernadero y contaminación del aire, lo que contribuye al cambio climático, y el ciclo comienza de nuevo.
Trabajar juntos es mejor
Kong, Wexler y otros investigadores saben que el daño causado por los incendios forestales no se puede deshacer ni prevenir por completo. Pero sabiendo que tenemos que vivir con incendios forestales, la creación de esta red de detección temprana podría alertar a CalFire y a otras agencias de extinción de incendios, sobre un incendio para que puedan comenzar a tomar medidas de contención antes de que los incendios se salgan de control, con la esperanza de reducir los daños y las muertes que causan.
Los dos investigadores, junto con Jiawei Zhang, profesor asistente del Departamento de Ciencias informáticas de UC Davis, y Avesta Sasan, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, propusieron recientemente sus ideas para la detección temprana de incendios forestales a la Fundación Nacional de Ciencias y a California. Inversiones climáticas para financiación.
"Vamos a utilizar la red de sensores terrestres para predecir el alto riesgo, después los vehículos aéreos no tripulados para patrullar el área hasta encontrar el incendio, y luego alertaremos a las autoridades y volaremos", dijo Kong. "Tienen que ser satélites, torres de vigilancia, vehículos aéreos no tripulados, aviones tripulados, sensores terrestres, todos los mecanismos deben trabajar juntos para tener un sistema que pueda predecir y detectar incendios forestales".