Steigende globale Temperaturen und langanhaltende Trockenperioden erhöhen das Risiko von Waldbränden weltweit spürbar. Diese Entwicklung betrifft mittlerweile auch historisch weniger gefährdete Regionen in Mitteleuropa und der Schweiz. Solche Brandereignisse vernichten nicht nur wertvolle Ökosysteme, sondern verursachen auch erhebliche Personen-, Sach- und Vermögensschäden. Um dieser Bedrohung wirksam zu begegnen, sind präzise Strategien im Brandmanagement unerlässlich. Digitale Simulationswerkzeuge spielen hierbei eine Schlüsselrolle, sie unterstützen Einsatzkräfte sowohl in der Ausbildung als auch bei der Planung präventiver Schutzmassnahmen und ermöglichen im Ernstfall rasche, zielgerichtete Gegenmassnahmen zur Eindämmung der Feuerfront.

Bestehende Simulationswerkzeuge basieren häufig auf empirischen oder physikalischen Ansätzen, die speziell auf lokale Gegebenheiten wie spezifische Vegetations- und Geländestrukturen ausgerichtet sind. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines neuartigen Simulators, der auf regionale Anforderungen aufbaut und die hochaufgelösten Umweltdaten der Schweiz optimal nutzt. Ein entscheidender Faktor ist dabei die Simulationsgeschwindigkeit. Um im operativen Einsatz einen echten Mehrwert zu bieten, muss die Simulation schneller als in Echtzeit ablaufen. Auf diese Weise schafft das Projekt eine verlässliche wissenschaftliche Grundlage, um den Schutz von Mensch und Infrastruktur bei Waldbrandereignissen nachhaltig zu verbessern.

Die Zunahme von Trockenperioden und Extremwetterereignissen im Alpenraum erhöht das Risiko von Waldbränden in der Schweiz erheblich. Während herkömmliche Brandmodellierungsansätze häufig auf grob aufgelösten Vegetationsdaten basieren, stehen in der Schweiz hochpräzise, flächendeckende Geodaten zur Verfügung. Dies ermöglicht die Erstellung hochauflösender Treibstoffkarten (Fuel Maps), welche die lokale Brennstoffverteilung detailliert abbilden. Als zentrale Datengrundlage dienen hierbei unter anderem die Lebensraumkarte der Schweiz, das Vegetationshöhenmodell des Schweizerischen Landesforstinventars (LFI) sowie Stichprobenbeobachtungen von Probeflächen. Ergänzend erlauben hochpräzise digitale Höhenmodelle wie swissALTI3D die exakte Ableitung topografischer Gegebenheiten, die das Brandverhalten in komplexem Terrain massgeblich beeinflussen.

Das Modellieren der Brennstoffverteilung bildet jedoch nur einen Teil einer umfassenden Waldbrandsimulation. Für eine realistische Abbildung des Ausbreitungsverhaltens greift die mathematische Modellierung der Feuerfront auf dedizierte Ansätze der Brandausbreitung («Fire Propagation») zurück. Während dafür entwickelte, vektorbasierte Verfahren eine präzisere Rekonstruktion der Ausbreitung ermöglichen, weisen sie eine vergleichsweise hohe Rechenkomplexität auf. Demgegenüber zeichnen sich rasterbasierte Ansätze durch eine effiziente Parallelisierbarkeit und hohe Berechnungsgeschwindigkeit aus, was jedoch zu Einbussen bei der räumlichen Genauigkeit führt.

Das Kernziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines operativen Waldbrandsimulators, der speziell auf die ausgeprägten topographischen und ökologischen Rahmenbedingungen der Schweiz ausgelegt ist. Das Modell soll die Wechselwirkungen zwischen hochauflösenden Treibstofftypen, Wind und steilem Gelände präzise berechnen. Um im Ereignisfall als verlässliches Instrument für die Einsatzleitung und Behörden zu dienen, muss die Simulation schneller als die reale Brandausbreitung erfolgen. Dadurch liefert das Projekt eine solide wissenschaftliche Basis zum Schutz von Personen und Infrastruktur bei Waldbränden. 

Publikation

• Poster beim 15th International Symposium on Fire Safety Science, 2026
• Wiedmer, S., Balestra, S., Mundani, RP. (2026). Hybrid Two-Dimensional Wildfire Growth Model for High Resolution Environments. In: Neumann, P., Puma, M.J., Lees, M.H., Groen, D., Dongarra, J.J., Sloot, P.M.A. (eds) Computational Science – ICCS 2026. ICCS 2026. Lecture Notes in Computer Science, vol 16784. Springer, Cham. doi.org/10.1007/978-3-032-29924-6_1
• Paper in proceedings, 10th International Conference on Forest Fire Research

Medien

www.tvsuedostschweiz.ch/sendungen/rondo-news/1217051065