Review of fire propagation models and influence of global warming on the main characteristic parameters

This thesis undertakes a dual exploration focusing firstly on analysing fundamental parameters and key models concerning the development and propagation of forest fires, and secondly, delving into this phenomenon in correlation with factors influenced by the context of global warming. Starting with the definition of forest fires and of the three types of factors —vegetation, orographic and meteorological factors—the thesis progresses to categorize various fire types, including surface fires, canopy fires, spotting fires, and ground fires. The foundational exploration leads to the introduction of the initial quantitative evaluation model for fire rate of spread and fire intensity (Rothermel, 1972). Subsequent investigation extends to radiative aspects (addressing flame front shape and emissivity) and convective elements (two-dimensional fires, spotting and slope influence, through comparative analyses). The thesis then turns its focus to the interrelation with global warming, elucidating the multitude of factors annually influencing the fire weather on both global and local scales. Employing observational methods and technological advancements alongside predictive models, the study aims to address the impact of climate change from both bioclimatic and anthropic perspectives. Special consideration is given to the Wildland-Urban Interface (WUI), unveiling strategies for future interventions aimed at controlling the fire climate or mitigating adverse effects on ecosystems and for adapting to climate change.

La presente tesi si propone un duplice obiettivo, in quanto da un lato analizza i parametri fondamentali e i principali modelli di sviluppo e propagazione degli incendi boschivi e dall’altro ne approfondisce il fenomeno in correlazione con i fattori influenzati dal contesto del surriscaldamento globale. Il punto di partenza è dato dalla definizione di un incendio boschivo e delle tre tipologie di fattori caratteristici: fattori di vegetazione, orografici e meteorologici; viene poi presentata una classificazione dei modelli e vengono approfondite le tipologie di incendio: di superficie o radenti, di chioma, incendi soggetti a spotting e incendi sotterranei. Sulla base di questi, si procede con il primo modello quantitativo di valutazione per velocità di sviluppo e intensità dell’incendio (Rothermel, 1972), indagando poi gli aspetti radiativi (con i modelli inerenti alla forma del fronte di fiamma e all’emissività) e quelli convettivi (incendi bidimensionali, spotting e influenza della pendenza, con opportuni confronti). Infine, verrà presentata la relazione con il surriscaldamento globale, delineando i molteplici fattori che influenzano annualmente il clima d’incendio, sia a livello globale che presso i vari contesti locale. I metodi di osservazione, l’evoluzione tecnologica e le possibili predizioni tramite modelli guideranno l’analisi, con l’intento di rispondere al quesito riguardante l’influenza del cambiamento climatico dal punto di vista sia bioclimatico che antropico. Si porrà anche l’attenzione all’interfaccia boschiva-urbana e verranno inoltre individuate le strategie future basate sul possibile controllo sul clima d’incendio o sulla mitigazione degli effetti negativi per gli ecosistemi e per l’adattamento al cambiamento climatico.