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Reformulation of Rothermel’s wildland fire behaviour model for heterogeneous fuelbeds

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Abstract:

The Fuel Characteristic Classification System (FCCS) includes equations that calculate energy release and one-dimensional spread rate in quasi-steady state fires in heterogeneous but spatially-uniform wildland fuelbeds, using a reformulation of the widely used Rothermel fire spread model. This reformulation provides an automated means to predict fire behavior under any environmental conditions in any natural, modified, or simulated wildland fuelbed. The formulation may be used to compare potential fire behavior between fuelbeds that differ in time, space, or as a result of management, and provides a means to classify and map fuelbeds based on their expected surface fire behavior under any set of defined environmental conditions (i.e., effective wind speed and fuel moisture content). Model reformulation preserves the basic mathematical framework of the Rothermel fire spread model, reinterprets data from two of the original basic equations in his model, and offers a new conceptual formulation that allows the direct use of inventoried fuel properties instead of stylized fuel models. Alternative methods for calculating the effect of wind speed and fuel moisture, based on more recent literature, are also provided. This reformulation provides a framework for the incremental improvement in quantifying fire behaviour parameters in complex fuelbeds and for modeling fire spread.

Le système de classification des caractéristiques des combustibles (SCCC) comprend des équations qui permettent de calculer le dégagement d’énergie et le taux de propagation unidimensionnel pour des feux à l’état de quasi équilibre dans des couches de combustibles, hétérogènes mais uniformes dans l’espace en milieu naturel, grâce à une reformulation du modèle de propagation du feu de Rothermel qui est largement utilisé. Cette reformulation fournit un moyen automatisé de prédire le comportement du feu dans n’importe quelles conditions environnementales et dans n’importe quelles couches de combustibles en milieu naturel, qu’elles soient naturelles, modifiées ou simulées. Cette formulation peut être utilisée pour comparer le comportement potentiel du feu entre des couches de combustibles qui diffèrent dans le temps, dans l’espace ou à cause de l’aménagement; elle fournit un moyen de classer et de cartographier les couches de combustibles sur la base de leur comportement attendue dans le cas d’un feu de surface dans n’importe quels ensembles de conditions environnementales (c.-à-d.: vitesse effective du vent et contenu en humidité des combustibles). La reformulation du modèle conserve la structure mathématique fondamentale du modèle de propagation du feu de Rothermel, réinterprète les données à partir de deux des équations de base originales dans son modèle et offre une nouvelle formulation conceptuelle qui permet l’utilisation directe des propriétés inventoriées des combustibles au lieu de modèles simplifiés des combustibles. D’autres méthodes basées sur la littérature plus récente et permettant de calculer l’effet de la vitesse du vent et de l’humidité des combustibles sont également fournies. Cette reformulation offre un cadre pour améliorer encore davantage la quantification des paramètres de comportement du feu dans les couches de combustibles complexes et pour modéliser la propagation du feu.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2007

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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