Simulador de Incendios ForestalesBeta

Acerca de Simulador de Incendios Forestales

Esta simulación es un autómata celular sobre un mapa de 96 × 64 celdas. Cada celda contiene un combustible —hierba, conífera, frondosa o casa— o terreno que no arde, como agua, carretera o cortafuegos. En cada generación, una celda en llamas intenta prender cada una de sus ocho vecinas con probabilidad 0,36 × (inflamabilidad de la vecina) × (sequedad) × (0,55 si es diagonal) × (factor de viento). La inflamabilidad es 0,95 para la hierba, 0,8 para las coníferas, 0,55 para las casas y 0,45 para las frondosas; el tiempo de combustión es de 1 generación para la hierba, 3 para las coníferas, 4 para las frondosas y 6 para las casas.

Los cuatro primeros escenarios —tormenta seca, cable eléctrico con viento fuerte, quema agrícola y de basura, fogata mal apagada— son juegos de defensa basados en causas reales de incendios forestales. «Ciclo natural» es un modo experimental basado en el modelo de incendios de Drossel–Schwabl, de la física estadística. Ambos usan la misma regla de propagación pero hacen preguntas distintas: los escenarios preguntan cómo frenar el fuego; el ciclo, qué tamaños alcanzan los incendios cuando nadie los apaga.

Viento y humedad, en cifras

La sequedad vale 1,45 − 1,3 × humedad: 1,19 con humedad 0,2 y 0,80 con 0,5. El factor de viento es 1 + 1,6 × intensidad × cos θ, donde θ es el ángulo entre la dirección de propagación y el viento, y nunca baja de cero. Por eso, cuando la intensidad supera 1/1,6 = 0,625, la propagación directamente contra el viento es exactamente cero. Así se explica que un incendio con viento fuerte avance como una lengua larga y estrecha.

Por encima de 0,35 de intensidad aparecen las pavesas: brasas que el viento lleva por delante del frente. Cada celda en llamas lanza una con probabilidad 0,05 × (intensidad − 0,35) × sequedad × 3 por generación, y cae a sotavento entre 2 y 2 + 7 × intensidad celdas de distancia. Por eso un cortafuegos de pocas celdas no aguanta un día de viento. En los grandes incendios reales también es habitual que las pavesas salten carreteras y ríos.

Una celda mojada permanece húmeda un tiempo y su probabilidad de prender cae al 3% de lo normal. Frena el fuego pero no lo detiene del todo, así que suele rendir más mojar antes los lugares donde caerán las pavesas —alrededor de las casas, al otro lado del cortafuegos— que atacar el frente de llama.

El modelo de Drossel y Schwabl (1992)

El modelo original de Barbara Drossel y Franz Schwabl tiene cuatro reglas que se aplican a la vez: una celda que ardía queda vacía; un árbol con una vecina en llamas se incendia; un árbol se incendia con probabilidad f aunque no tenga vecinas ardiendo (rayo); en una celda vacía crece un árbol con probabilidad p. Si los rayos son mucho más raros que el crecimiento (f ≪ p) y el fuego se consume mucho más rápido de lo que vuelven a crecer los árboles, el bosque alterna entre densificarse y derrumbarse en grandes incendios, y los tamaños de los incendios siguen una ley de potencias: un estado crítico autoorganizado de la misma familia que la pila de arena de Bak, Tang y Wiesenfeld (1987).

El «Ciclo natural» de esta herramienta sigue ese esquema con algunas diferencias: el fuego pasa a las vecinas con probabilidad en lugar de con certeza, usa ocho vecinas y arde tres o cuatro generaciones según la especie. Los árboles rebrotan tanto en suelo vacío como sobre la ceniza. Sirve más para ver cómo la razón entre crecimiento y rayos cambia el aspecto del bosque que para reproducir los exponentes del artículo.

Percolación: ¿qué densidad necesita un bosque para que el fuego lo cruce?

Planta árboles al azar en una malla cuadrada, cada celda ocupada con probabilidad q, y deja que el fuego se propague solo arriba, abajo, izquierda y derecha, prendiendo siempre al árbol vecino. Si q es menor que unos 0,5927, todo incendio muere dentro de un grupo finito; si es mayor, aparece un grupo que atraviesa la malla y el fuego puede cruzar el bosque entero. Es el umbral de percolación de sitios; Newman y Ziff (2000) lo calcularon en 0,59274621. Si también cuentan las vecinas diagonales, el umbral baja a unos 0,407.

En esta herramienta el árbol vecino no siempre prende. Con humedad 0,35 y sin viento, una conífera prende a otra adyacente con probabilidad 0,36 × 0,8 × 0,995 ≈ 0,287 por generación; en sus tres generaciones de combustión, la probabilidad de contagiarla al menos una vez es 1 − (1 − 0,287)³ ≈ 0,64. En diagonal ronda 0,40. Cruzar el bosque depende, pues, de la conexión efectiva —densidad por transmisión— y no solo de la densidad. No se conoce el umbral exacto para estas reglas, así que conviene probarlo: en Ciclo natural elige la densidad con el control «Densidad inicial de árboles» (45% por defecto), pon el crecimiento a cero, enciende un fuego en el centro y mira con qué densidades llega al otro lado. Al cambiar la densidad se genera un mapa nuevo con ese valor.

Lo que funciona en los escenarios de defensa

La hierba es el combustible más inflamable pero se consume en una sola generación; por eso en la quema agrícola el fuego cruza el prado muy deprisa y pasa pronto. El momento peligroso es cuando alcanza el borde del bosque. Las frondosas resisten la ignición y las coníferas prenden con facilidad y arden mucho tiempo, así que se ve al fuego adelantarse siguiendo las manchas de coníferas.

Las carreteras y el agua no tienen combustible y actúan como cortafuegos. Pero las pavesas saltan celdas: un día tranquilo basta con un cortafuegos de una o dos celdas, mientras que con viento fuerte hace falta un espacio defendible amplio en el lado del pueblo.

Ejemplos

Cómo se usa

1. Elige una causa de incendio y localiza el punto de ignición parpadeante.
2. Antes de empezar, abre cortafuegos o moja zonas clave.
3. Pulsa ▶ Iniciar y combate el fuego con helicópteros, camiones y el avión cisterna.
4. En Ciclo natural, cambia p y f y observa la gráfica de bosque y fuego.

Términos clave

Pavesas

Brasas arrastradas por el viento que inician nuevos focos por delante del frente principal.

Umbral de percolación

Fracción de llenado a partir de la cual una malla rellenada al azar contiene un grupo que la cruza de borde a borde; unos 0,5927 en malla cuadrada con cuatro vecinas.

Modelo de Drossel–Schwabl

Autómata celular de 1992 que describe el ciclo bosque–incendio solo con una probabilidad de crecimiento p y otra de rayo f.

Espacio defendible

Zona alrededor de los edificios donde se retira o moja el combustible para que el fuego no alcance la construcción.

Preguntas frecuentes