Informatiker analysieren die Ausbreitung von Waldbränden
Trockenheit und extrem hohe Temperaturen hatten im Jahr 2022 ganz Europa fest im Griff. Im Sommer zerstörten Feuer mehr europäischen Wald – insgesamt 660.000 Hektar – als je in einem Sommer seit Beginn der Aufzeichnungen. Am schlimmsten betroffen war in diesem Jahr Spanien mit 245.000 Hektar verbrannter Fläche – es folgen Rumänien mit 150.000 und Portugal mit 75.000 Hektar. In Deutschland vernichteten Großbrände bis November mehr als 4.300 Hektar Waldfläche, ein Vielfaches von dem, was zwischen 2006 und 2021 im Durchschnitt pro Jahr verbrannt ist. Ein wichtiges Thema, mit dem sich die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Lars Linsen vom Institut für Informatik der WWU im Rahmen eines Projektseminars beschäftigte. Seine Studierenden durften an einem internationalen wissenschaftlichen Wettbewerb mitwirken und wurden frühzeitig an aktuelle Forschungsfragen herangeführt. Und das mit großem Erfolg: Das Team erzielte den ersten Platz.
Der „SciVis Contest“ beschäftigt sich mit Datenanalyseproblemen aus den Naturwissenschaften oder der Medizin. Der Wettbewerb ruft jedes Jahr Forschungsteams aus der ganzen Welt zum Mitmachen auf. Die diesjährige Aufgabe bestand in der visuellen Analyse von Waldbrandsimulationen. „Gemeinsam mit Doktoranden und Studierenden entwickelten wir über mehrere Monate interaktive visuelle Methoden, um ein Problem zu lösen und praxisnahe Hilfestellungen für die Feuerwehr und Behörden abzuleiten“, erklärt Lars Linsen, der seit 2017 die Arbeitsgruppe „Visualization and Graphics“ leitet.
Für die Untersuchung, wie Waldbrände sich ausbreiten, ist das Verständnis der Wechselwirkungen verschiedener physikalischer und chemischer Phänomene entscheidend. Der Untergrund und die Vegetation der Umgebung, die Windrichtung oder die Topografie spielen hierbei eine bedeutende Rolle. „Unsere Arbeit konzentrierte sich auf die Analyse der Strömungseigenschaften, insbesondere der Windturbulenzen“, erläutert Lars Linsen das Vorgehen. „Das trägt dazu bei, den Einfluss der Geländeform auf die Brandausbreitung zu verstehen.“ Das Team erstellte mehrere Übersichtsgrafiken, die unter anderem die Ausbreitung des Feuers über die Zeit zeigen und dadurch einen Vergleich zwischen verschiedenen Simulationsläufen ermöglichen. So fanden die Studierenden heraus, dass die seitliche Ausbreitung des Feuers bei steileren Bergen größer ist als bei flacheren Hängen. Ein weiteres Ergebnis der Analyse war die Rolle von Bergkuppen: Wenn sich das Feuer in Windrichtung vor der Bergkuppe entzündet hat, breitet es sich demzufolge über die Bergkuppe hinweg aus. Das sei nicht der Fall, wenn sich das Feuer hinter einer Bergkuppe entzündet. Diese Erkenntnisse sollen der Feuerwehr und den zuständigen Behörden helfen, Gefahren und die künftige Ausbreitung von Waldbränden besser einzuschätzen.
Die Doktorandin Marina Evers präsentierte die Ergebnisse Ende Oktober auf der internationalen Konferenz IEEE VIS in Oklahoma City in den USA. Sie nahm stellvertretend für das Team den ersten Preis entgegen. „An etwas zu arbeiten, das sowohl Menschen als auch die Natur schützen kann, hat uns alle sehr motiviert. Dass unsere Arbeit nun zum Gewinnerprojekt auserkoren wurde, freut uns natürlich besonders“, betont sie. Nach 2018, als es um eine Analyse von Asteroideneinschlägen in der Tiefsee ging, und 2020 zum Thema Meeresströmungen im Roten Meer hat das Team um Lars Linsen nun zum dritten Mal beim „SciVis Contest“ den ersten Platz erreicht.
Autorin: Kathrin Kottke
Dieser Artikel stammt aus der Unizeitung wissen|leben Nr. 8, 21. Dezember 2022.