Wetenschap wil extreme, onvoorspelbare natuurbrand te slim af zijn

Op donderdag 3 april brandde de heide ten noordoosten van Ede. Onderzoeker bodemnatuurkunde en landbeheer Cathelijne Stoof zag de enorme rookpluimen vanaf de zesde verdieping op de campus van Wageningen University & Research. Op de foto die zij maakte, gaat de rookwolk eerst omhoog en dan opzij. Op het knikpunt steekt een bultje omhoog. ‘Als die bult iets hoger was geweest, dan hadden we te maken gehad met een pyrocumulus. Dan gaat de brand zich zeer snel en onvoorspelbaar uitbreiden. Dat levert gevaarlijke situaties op’, legt meteoroloog Chiel van Heerwaarden uit.

Wat is een pyrocumulus?

‘Pyro’ betekent vuur en ‘cumulus’ is een stapelwolk. Zo’n wolk ontstaat als de atmosfeer instabiel is. De onderste luchtlagen zijn dan heel warm en vochtig en daarboven is het veel kouder. Rook en waterdamp stijgen dan snel en die damp vormt een wolk. Die zuigt steeds sneller lucht aan, als een gigantische stofzuiger. Dat wakkert het vuur zo hard aan, dat het zich zeer snel en onvoorspelbaar uitbreidt.

Pyrocumulus bij Tortosa in Spanje (Bombers GRAF team, brandweerteam gespecialiseerd in natuurbranden)

Een pyrocumulus is op het oog bijna niet te herkennen voor de brandweer. ‘Als je zo dicht bij een brand zit, ben je onder de wolk en zie je niet hoe groot die is’, zegt Marc Castellnou vanuit Spanje. Hij is promovendus vuurmeteorologie bij WUR en brandweercommandant in Catalonië. Of zo’n wolk ontstaat, is afhankelijk van de grootte en de intensiteit van de brand, maar dus ook van de omstandigheden in de atmosfeer. Castellnou: ‘Er is sprake van een omslagpunt. Dan gaat de brand zelf het weer beïnvloeden. En dat is een zichzelf versterkend effect.’ Hij doelt op een snelle stijging van de temperatuur, plotselinge harde wind uit een andere richting of zelfs onweer en regen. ‘De brand kan van een halve kilometer per uur versnellen naar vijf of zelfs tien kilometer per uur.’

Zeldzaam, maar steeds meer kans

Het is een zeldzaam fenomeen, maar met dramatische gevolgen. In 2017 kwamen bij één brand in Portugal 66 mensen om het leven en honderden raakten gewond. Ook in andere delen van de wereld zijn dit soort dodelijke natuurbranden voorgekomen. In Nederland is het de afgelopen jaren twee keer raak geweest volgens de onderzoekers. Ook daar ontstond een pyrocumulus, maar Nederland bleef een ramp met zoveel dodelijke slachtoffers bespaart. Castellnou ziet in Catalonië een flinke stijging van het risico in de afgelopen 7 jaar. ‘Eerder waren de condities waaruit pyrocumulus kan ontstaan aanwezig bij 10% van natuurbranden. Nu is dat opgelopen naar 18%.’

Klimaatverandering lijkt de kans op het ontstaan van pyrocumulus steeds groter te maken. Dat komt door hoge temperaturen en extreme droogte. Net als in Zuid-Europa is het ook in het midden en noorden van Europa oppassen geblazen. Daarom onderzoeken Van Heerwaarden, Stoof, Castellnou en hoogleraar Meterologie en Luchtkwaliteit Jordi Vila dit fenomeen. ‘De kans op een dag met brandgevaar is lager bij jullie, want het is minder warm en droog’, zegt Castellnou. ‘Maar áls het gebeurt, is het risico op pyrocumulus groter, omdat er meer brandbaar materiaal in de natuur aanwezig is, juist omdat het niet zo vaak brandt.’

Weerballon oplaten

Van Heerwaarden: ‘De kans op dit chaotische gedrag van branden zit nog nauwelijks in de modellen die de brandweer al tientallen jaren gebruikt.’ ‘Nee, die kijken naar de brandstof, het weer aan de oppervlakte en het landschap zelf’, vult Stoof aan. ‘In het nieuwste wetenschappelijke model zitten ook die atmosferische condities die voor een pyrocumulus zorgen. Dit is een fundamenteel andere manier van kijken naar brandgedrag.’ De onderzoekers trainen dit nieuwe model met gegevens van branden over de hele wereld.

Tijdens een brand zijn de atmosferische condities te meten met een weerballon, opgelaten door een analist van de brandweer. Die gegevens voedden binnen een paar seconden het model. Dat helpt de veiligheidsdiensten ter plekke de beste strategie te bepalen, bijvoorbeeld door direct omwonenden te evacueren als het risico op een pyrocumulus groot is. In Nederland werd op zaterdag 12 april bij een natuurbrand in Loonse en Drunense Duinen voor het eerst zo’n ballon opgelaten. Het risico op pyrocumulus bleek daar niet zo groot.

Fundamenteel onderzoek om rampen te voorkomen

Het onderzoek van de Wageningse natuurbrandexperts is een nauwe samenwerking tussen fundamenteel onderzoek en de praktijk van brandbestrijding. Dat is hard nodig, vindt ook Stoof die zich hard maakt voor betere brandpreventie. ‘We moeten ons niet alleen voorbereiden op de branden van vandaag, maar ook op die van de toekomst. Straks monitoren vuurmeteorologen gedurende het hele brandseizoen de omstandigheden. Dit wordt net zo belangrijk als het maken van gewone
weersverwachtingen.’