dl014: waldbrände

dl014: waldbrände

Intro (00:00:00)

Thema des Podcasts (00:00:18)

Willkommen zu unserer vierzehnten Folge beim datenleben-Podcast, dem Podcast über Data Science.
Wir sind Helena und Janine und möchten euch die Welt der Daten näher bringen.
Es wird immer wichtiger Daten in das Große Ganze einzuordnen zu können.
In unserem Podcast wollen wir deswegen Data Science anhand von Themen erklären, die uns alle betreffen.

Thema der Folge (00:00:38)

  • In Folge 7 haben wir verschiedene Klimadaten vorgestellt, die wir uns mal genauer ansehen wollen
  • Heute möchten wir uns das nächste Thema aus den Klimadaten genauer ansehen: Waldbrände
  • Es werden immer mehr katastrophale Waldbrände verzeichnet, oft von Menschen verursacht
  • Trockenheit, Temperaturanstiege und Dürre sind wesentliche Gründe dafür
  • Zum Einstieg gibt es kurz nochmal einige Zahlen über Waldbrände der letzten Jahre
  • Und dann nehmen wir uns zwei Themen in den Blick, nämlich: Feuerwetter und Trockenheit
  • Abschließend geht es um Feinstaub durch Waldbrände und wie man die sogar selbst messen könnte

Warum ist das Thema wichtig und interessant? (00:01:52)

  • Weil es häufiger vorkommt, dass große Feuer viel Natur und Lebensraum auf einen Schlag zerstören
  • Aktuell kennen wir Waldbrände vor allem aus den USA und Australien, aber auch Brasilien
  • Hält der Trend an, dehnt sich die Feuersaison in Südeuropa aus, in den USA teils ganzjährigen sein
  • Waldbrände werden nicht mit dem Klimawandel schlimmer, sondern können ihn auch beschleunigen
  • Mehr CO2-Ausstoß, Rußpartikel auf Gletschern minimieren den Effekt der Sonnenrückstrahlung
  • Schneller schmelzende Gletscher können zum Meeresspiegelanstieg beitragen

Einspieler: Der Wald und das Feuer (00:03:51)

  • Der Wald brennt, ein Feuer breitet sich rasend aus in der dichter bewachsenen Waldlandschaft
  • Einerseits wird das Feuer als Teil des Ökosystems und seines Kreislaufs begriffen
  • Andererseits kann es verheerende Ausmaße annehmen
  • Feuer - als Gestalter des Ökosystems - vernichtet abgestorbenes Material, erzeugt Flächen, die von Pionierpflanzen neu erobert werden können, einige Pflanzen wollen Hitze, um keimen zu können (Vgl. Suzuki & Grady: Der Baum. Eine Biografie)
  • Bei der Feuerökologie, werden gezielt Bodenfeuer durchgeführt
  • Unkontrollierte Feuer richten allerdings viel, sehr viel Schaden an, vor allem, wenn der ganze Wald mitsamt den Baumkronen in Flammen steht
  • Manche meinen, dass eine positive Beeinflussung des Ökosystems durch Brände ein Trugschluss ist
  • Die Natur hat sich nur notgedrungen an die menschliche Praxis der Brandrodung angepasst
  • Beispiel Australien: Menschen passen seit 50000 Jahren das Ökosystem nach ihren Vorlieben an
  • In einem natürlich gewachsenen Ökosystem, kommt es seltener zu so verheerenden Bränden
  • Ungleichgewicht durch den Menschen: Rodung, Ackerbau und Forstwirtschaft mit Monokulturen
  • Das durch den Menschen beeinflusste Klima ist ebenfalls ein Auslöser für schlimmere Waldbrände
  • Mehr Trockenheit der Vegetation, geringere Bodenfeucht = Widerstandsfähigkeit der Natur schwindet
  • Es gibt das notwendige Gleichgewicht aktuell nicht
  • Wir sollten uns das bewusst machen und versuchen die Prozesse zu verstehen

Wie steht es um die Feuerstatistiken? (00:06:56)

  • Feuerstatistiken aus Kalifornien: https://www.fire.ca.gov/stats-events/
  • 5-Jahresmittel Kalifornien: 2003-2007 verbrannten 750.000 Acres, 2014-2018 1,1 Millionen Acres
  • Man kann sagen das 5-Jahresmittel ist inzwischen noch weiter angestiegen
  • Das gesamte Jahr 2020: Es ist doppelt so viel Fläche verbrannt wie in den Jahresrekorden zuvor
  • Buschbrände in Australien, die von Juni 2019 bis März 2020 viel zerstört haben
  • In der vorletzten Saison sind dort 5 Millionen Hektar niedergebrannt
  • Das bedeutet in 10 Jahren eine Zunahme um die Hälfte
  • Klimareporter hat darüber berichtet, dass sich 15 der 20 zerstörerischsten Brände in Kalifornien seit dem Jahr 2000 ereigneten haben
  • Das heißt das Intervall zwischen solchen Brandkatastrophen wird immer kürzer

Fire Weather: Wie hängen Klima und Waldbrände zusammen? (00:09:54)

  • Was ist jetzt eigentlich der Einfluss des Klimas auf Waldbrände?
  • Quantität und Qualität der Feuer werden mit wachsender Klimakrise schlimmer
  • Der Mensch trägt mit dem menschengemachten Klimawandel viel dazu bei
  • Das Handeln der Menschen stört das gesamte Klimasystem der Erde, dass immer häufiger die globalen Bedingungen für katastrophale Waldbrände vorliegen
  • Es gibt einen Forschungsbereich, der sich damit beschäftigt: mit dem Fire Weather (Feuerwetter)
  • Damit können Aussagen über die Ausgangsbedingungen für das Auftreten von Bränden getroffen und entsprechende Warnungen rausgegeben werden
  • Für die USA wird das zum Beispiel vom Nationalen Wetter Dienst übernommen
  • Man spricht von Fire Weather, wenn die Feuerwahrscheinlichkeit sehr hoch ist
  • Dazu betrachtet man verschiedene Parameter wie Feuchte, Trockenheit, Wind
  • Es gibt mehr deutliche Beweise dafür dass der Klimawandel die Häufigkeit von 'fire weather' erhöht
  • Grund ist: Eine Kombination aus höheren Temperaturen, geringerer Luftfeuchte, weniger Regen und starken Winden
  • Weil Extramwetter zunehmen, nehmen auch Dürren und starke Winde zu, und Winde erhöhen die Ausbreitungsgeschwindigkeit für Feuer
  • Eine Fire Season (also die Feuersaison) ist der Zeitraum, in dem an vielen Tagen hintereinander die Feuerwahrscheinlichkeit erhöht ist
  • Aussicht Feuersaison 2021: Das Fire Weather Research Laboratory der San Jose State University gibt für Blackberry Hill an, dass es schlimm werden könnte dieses Jahr
  • Dort ist es so trocken wie sonst nie für die aktuelle Jahreszeit
  • Auf dieser Karte wird gezeigt, wie sich die Länge der Feuersaison global verändert hat (1979-2019)

  • Man sieht global insgesamt einen Anstieg, aber nicht an jedem Ort gleich, es gibt auch Regionen, in denen die Fire Weather Season sogar kürzer wurd
  • Für Kalifornien sieht man sehr deutlich, dass die Länge um 20 bis über 40 Tage zugenommen hat
  • Aber auch in Brasilien, Australien, Ost-Afrika, Süd-Europa
  • Abgenommen hat die Fire Weather Season rund um Indien und Myanmar um 20-25 Tage
  • Auch hier gilt: Die Klimakrise wirkt sich lokal unterschiedlich aus, aber warum genau dort so?

Hat vielleicht der Monsun Einfluss auf Waldbrände? (00:17:43)

  • Für das 20. Jahrhundert konnte gezeigt werden, dass sich u.a. in Indien der Monsun verändert hat
  • Auch Monsun unterliegt natürlichen Schwankungen, aber bei der aktuellen Zunahme des Monsuns, geht man von anderen Faktoren aus:

Die Zunahme der Niederschläge ist vor allem eine Folge des intensiveren hydrologischen Zyklus durch die höhere Temperatur. Durch die erhöhte Meeresoberflächentemperatur verstärkt sich die Verdunstung und damit der Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre, der dann kräftigere Monsunniederschläge speist (Quelle)

  • Klimasystem ist komplex, daher können wir das jetzt nicht mit Bestimmtheit aufeinander beziehen
  • Es sieht sehr nach einem Zusammenhang aus, vergleicht man die globalen Karten von Feuersaison und Monsunregionen damit, wo der Monsun schwächer und wo er stärker wird
  • Der Monsun in der Nordhalbkugel wird eher stärker, in der Südhalbkugel eher schwächer, für die Fire Weather Season ist das eher umgekehrt der Fall

Trockenheit: Wie wirkt sie sich bei Waldbränden aus? (00:)

  • Unter den Parametern des Fire Weathers tritt die Trockenheit in Böden und Vegetation stark hervor
  • Vor allem ist das ein wesentlicher Punkt, der sich in Deutschland am stärksten gewandelt hat
  • Die ist nicht nur an Regenfällen gekoppelt, sondern auch an Temperaturen und Windrichtungen
  • Die stärker werdende Dürre erhöht auch in Deutschland die Gefahr immer größerer Waldbrände
  • Bodenfeuchte in Deutschland kann man zum Beispiel beim Dürre Monitor des Helmholtz Zentrum für Umweltforschung ansehen
  • Zum Zeitpunkt der Aufnahme herrscht etwa im Osten Deutschlands extreme Dürre, teils sogar außergewöhnliche Dürre
  • Dennoch steht teils viel Wasser für Pflanzen zur Verfügung, es werden nämlich verschiedene Bodentiefen gemessen
  • Viel Regen ist zwar erstmal gut für Pflanzen, aber hilft nicht sofort gegen Dürre tiefer im Boden
  • Dürre ist ein wichtiger Faktor im Waldbrandgefahrenindex, er berechnet sich aus: I = H_c w u_f
  • Basiert auf: Byram's Gleichung der Feuerintensität I,
    • H_c ist die Verbrennungswärme
    • w das Gewicht brennbarer Biomasse
    • u_f Laufgeschwindigkeit des Bodenfeuers
  • Letzters hängt vom Wind (und der Streufeuchte) ab, während w von der Streufeuchte, der Bodenfeuchte und der Blattfläche abhängt
  • Es gibt also einen Unterschied in den Jahreszeiten
  • Die Feuerintensitätsgleichung ist ein Modell
  • Eingangsdaten sind Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Niederschlagsrate/Schneemenge, kurz- und langwellige Strahlung (also Licht und UV-Licht) in der Atmosphare
  • Daraus wird der Waldbrandgefahrenindex berechnet und in die Stufen 1 bis 5 überführt
  • Sonneneinstrahlung heißt: Es kommt aufgrund dieser Parameter zu Schwankungen je nach Tageszeit
  • Auch spannnd Luftfeuchtigkeit: ein feuchter Westwind kann auch ohne Niederschlag den Index senken, im Gegensatz zu einem trockenen Wind vom Kontinent her (eher aus Osten)
  • Trockenheit ist hier aber der größte Faktor, der Deutsche Wetterdienst hat dazu auch offene Daten
  • Die findet man hier: https://cdc.dwd.de/portal/202102121428/index.html

Feinstaubsensoren: Können sie weltweit Waldbrände registrieren? (00:30:10)

  • Letztes Jahr konnte man am Himmel Veränderungen (Farbe/Licht) durch die Waldbrände sehen
  • Die asche der Waldbrände ist von Kalifornien um den Globus gereist
  • Das brachte Helena auf die Idee, mal zu schauen, ob Feinstaubsensoren das registrieren konnten
  • Sie fand das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig, das Messungen vornahm
  • In Leipzig wurde die Rauchwolke über Deutschland etwa vom 11.-14.09.2020 registriert
  • Erhöhte Werte konnten in einer Höhe von 10 (anfangs) bis 4km (gegen Ende) nachgewiesen werden
  • Aber hatte das nicht vielleicht auch Einfluss auf uns am Boden?
  • Es gibt ein Netz an privat betriebenen Feinstaubsensoren, deren Standorte und Daten in einer Karte zu sehen sind, hier zum Beispiel Leibzig: http://deutschland.maps.sensor.community/#11/51.3568/12.3809
  • Die Daten kann man als csv-Datei runterladen und benutzen
  • Gemessen wurde mit dem SDS011 Sensor, der viel in Citzenen Science Projekten eingesetzt wird
  • Kann mit einem Raspberry Pi oder Arduino betrieben werden, Bauanleitungen unter: luftdaten.info
  • Feinstaubsensor misst 0-2.5μm Partikel und 2.5μm bis 10μm Partikel
  • Helena hat sich unterschiedliche Sensoren in Leibzig rausgesucht (jeder Sensor hat eine ID)
  • Von den Sensoren hat sie jeden Tag den Medianwert genommen
  • Sensor 1 zeigte an den 4 Tagen je einen um 2 höheren Wert, als an den Tagen davor: von 4 auf 6
  • Sensor 2 zeigte die gleiche Erhöhung - aber auch andere Schwankungen an anderen Tagen
  • Sensor 3, ganz anderer Teil Leibzigs, hat grundsätzlich höhere Ausgangswerte, aber die gleiche Erhöhung gezeigt, von 18 auf 20 in den 4 Tagen
  • Annahme: Es scheint aufgrund der gleichen Erhöhungen wahrscheinlich, dass das am Waldbrand liegt
  • Aber es ist kein Beweis: wir wissen zu wenig über die Aufstellung der Sensoren und Ereignisse im direkten Umfeld der Sensoren

Wollt ihr mit uns Feinstaub messen? (00:39:00)

  • Wir planen eine Folge zu Feinstaubsensoren und möchten das mit euch zusammen machen
  • Wer selbst einen Sensor betreibt oder Lust hat parallel mit uns einen zu bauen, kann mitmachen und uns eigene Daten spenden und selbst mit Daten spielen
  • Plan: Helena und Janine bauen sich Feinstaubsensoren und messen in ihrer Stadt
  • Wir wohnen in sehr verschiedenen Teilen der Stadt mit je anderer Umgebung (Bebauung, Stadtgrün)
  • Selbst messen und Auswerten hat den Vorteil: man kennt die Umgebung und weiß um Ereignisse, die Einfluss auf die Messungen haben können
  • Damit wir aber ein paar mehr Daten als nur unsere haben, könnt ihr uns gerne helfen!
  • Demnächst gibt es einen Blogpost, der alle Randdaten enthält wie ihr euch beteiligen könnt
  • Zeitraum wird länger sein, weil wir das Feinstaubevent des Jahres mitnehmen wollen: Silvester!

Fazit (00:42:14)

  • Helena und Janine haben wieder einiges gelernt, z.B. das Fire Weather Konzept
  • Eigentlich total logisch, aber nichts, worüber man sich vorher so intensiv Gedanken gemacht hat
  • Man kann vermutlich mit "Spannung" beobachten, wie sich durch die klimatischen Veränderungen eventuell noch andere Konzepte bilden oder wie sie immer wichtiger für uns werden
  • Waldbrände sind definitiv ein wichtiges Thema, das uns beeinflusst, egal wo es brennt, es ist ein globales Problem und System, das wir auch politisch im Blick haben müssten
  • Beispiel: Konsumverhalten hinsichtlich von Produkten aus Brandrodungsgebieten etc.

Nächste Folge: Wahlumfragen am 19.06.2021 (00:44:17)

  • In diesem Jahr gibt es eine Bundestagswahl!
  • Wir werfen daher einen Blick darauf, wie Wahlumfragen durchgeführt werden und die Zahlen zu Stande kommen
  • Hinter den Zahlen liegen nämlich Modelle und keine Rohdaten, genau darauf wollen wir eingehen
  • Und anschließend auch darauf, welchen Einfluss Wahlumfragen haben können

Call to Action (00:45:14)

  • Wenn ihr uns weiter hören möchtet, folgt uns auf Twitter unter @datenleben
  • Oder besucht unsere Webseite: www.datenleben.de
  • Hier wird dann auch der Blogpost zu der Feinstaubsensoren-Folge auftauchen (;
  • Hinterlasst uns gerne Feedback, wir würden uns darüber sehr freuen und empfehlt uns weiter
  • Habt ihr Fragen oder Themen, die euch interessieren? Dann schreibt uns!

Outro (00:46:05)

Schlagworte zur Folge

Klima, Waldbrand, Waldbrände, Klimakrise, Daten, Statistik, Ökosystem, Trockenheit, Dürre, Feinstaub, Feinstaubsensor, Citizen Science

Quellen

Weiterführende Links


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