서부 산불의 경우, 직전 과거는 프롤로그입니다

1984년 이후 위성은 미국 서부에서 여름 산불 활동이 증가하는 추세를 관찰했으며, 총 화재 면적은 평균 연간 104,000에이커(42,100헥타르)씩 증가했습니다[Abolafia-Rosenzweig et al., 2022]. 1984년부터 2000년까지 11개 주 전부 또는 일부를 포함하는 지역에서 발생한 산불은 총 약 2,740만 에이커를 태웠고, 2001년부터 2018년까지 이 수치는 약 5,590만 에이커로 증가했습니다. 2020년 한 해에만 화재가 발생한 면적은 약 870만 에이커로 급증했습니다. 이는 1984년부터 2000년까지 화재가 발생한 누적 면적의 32%에 해당합니다. 2020년과 2021년 화재 시즌을 합치면 미국 서부에서 거의 1,500만 에이커가 불에 탔습니다. 웨스트버지니아만큼 크다.

이러한 추세는 주로 인간이 유발한 지구 온난화로 인해 산불 시즌이 길고 건조해진 데 기인합니다[Abatzoglou 및 Williams, 2016; Zhuang et al., 2021]—이는 가속화될 가능성이 높습니다. 2050년까지의 예측에 따르면 미국 서부의 기후는 1991년부터 2020년까지 30년 기간에 비해 산불 발생 가능성이 두 배 더 높을 것입니다[Abatzoglou et al., 2021].

2020년 봄, 국립 대기 연구 센터의 과학자인 Jimy Dudhia는 기후와 화재 사이에 확립된 관계를 사용하여 화재 활동을 정확하게 예측할 수 있는지 물었습니다. 이 질문은 우리의 호기심을 불러일으켰고 겨울과 봄의 날씨가 다음 여름 화재 시즌의 심각성을 확실하게 예측할 수 있는지 알아보기 위한 연구를 촉진했습니다.

미국 서부는 수천 년 동안의 고대 기록에서 관찰된 다른 어떤 기간의 심각도도 능가하는 전례 없는 광범위한 대규모 가뭄 및 화재 활동의 한가운데에 있습니다[Williams et al., 2022; Higuera et al., 2021]. 우리는 지난 2년 동안 가뭄에 시달리는 콜로라도 주 볼더의 고향에서 발생한 산불의 영향을 직접 보고 느꼈습니다. 우리는 여러 차례의 산불을 피하기 위해 집에서 대피했으며 지난 겨울 파괴적인 마샬 화재로 인해 동네가 불타오르는 것을 목격했습니다.

미국 서부 전역에서 발생하는 화재는 매년 수천 명의 연기 관련 사망을 초래하고 수천 채의 가옥을 파괴합니다. 이로 인해 COVID-19 사망률이 증가하고 생태계와 물 공급에 지속적인 변화가 발생했습니다.

국가 차원에서 이러한 화재는 매년 수천 명의 연기 관련 사망을 초래하고 수천 채의 가옥을 파괴하며, 코로나19 사망률을 증가시키고 생태계와 물 공급에 지속적인 변화를 가져왔습니다. 이러한 화재를 진압하려면 매년 10억 달러를 초과하는 정부 지출이 필요합니다. 따라서 산불진화에 필요한 자원을 효율적으로 배분하기 위해서는 광범위한 규모의 화재 활동에 대한 정확한 예측이 점점 더 중요해지고 있습니다. 우리의 화재 예측 시스템에 의해 활용되는 서부 지역의 기후와 화재 사이의 긴밀한 관계는 지역의 난방, 건조 및 점점 더 심각한 산불 시즌에 크게 기여하는 온실가스 배출을 줄이기 위한 정책을 촉발할 수도 있습니다. [Abatzoglou 및 윌리엄스, 2016; Zhuang 외, 2021].

미국 서부의 기후와 화재 사이의 긴밀한 결합은 1800년경 유럽-미국 식민지 시대 이후로 화재 진압의 유산과 규정된 연소의 부족으로 인해 강화되었으며, 이는 역사적으로 울창한 숲으로 이어졌습니다. 기후 조건을 기반으로 한 화재 예측 모델은 나무 간벌 및 규정된 연소와 같은 토지 관리 전략이 가열 및 건조의 영향에 대응하고 기후-화재 결합을 약화시킬 수 있는지 여부를 검증하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 대규모 산림 관리 전략에 따라 기후 기반 화재 활동 예측이 덜 능숙해지면 사용된 전략이 완화에 유용할 가능성이 높습니다.

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이전 연구에서는 지난 40년 동안 미국 서부에서 매년 변동성과 화재 시즌 심각도의 전반적인 경향이 기후 변동으로 설명될 수 있음을 확립했습니다[Riley et al., 2013; Abatzoglou 및 Kolden, 2013; 윌리엄스 외, 2019; Abolafia-Rosenzweig 외, 2022; Westerling et al., 2006]. 이러한 상관관계는 나무, 풀, 덤불(즉, 화재의 연료)의 가연성과 화재 확산 속도가 기본적으로 연료와 주변 환경이 얼마나 건조한지에 따라 달라지기 때문에 존재합니다. 화재 확산은 화재로 인한 열이 주변 연료를 발화 온도까지 올리면서 발생하는 일련의 발화를 포함합니다(그림 1). 충분한 열이 전달되면 연료가 연소됩니다. 연료에 습기가 있을 경우 온도가 발화점에 도달하기 전에 물을 증발시키고 건조시키기 위해 추가 에너지(잠열)가 필요합니다. 이러한 열역학의 기본 개념은 미국 서부에서 대규모 화재 활동의 해마다 변동성을 조절하는 데 핵심적인 역할을 해왔으며, 연료가 풍부한 한 계속해서 그렇게 될 것으로 예상됩니다. Abatzoglou 등, 2021].