Waldbrand

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Waldbrand in der Nähe des Yosemite-Nationalparks, Vereinigte Staaten, im Jahr 2013. Das Rim Fire verbrannte mehr als 250.000 Acres (1.000 km2) Waldfläche.

Ein Lauffeuer, Waldbrand, Buschfeuer, Flächenbrand oder Landbrand ist ein ungeplantes, unkontrolliertes und unvorhersehbares Feuer in einem Gebiet mit brennbarer Vegetation, das in ländlichen und städtischen Gebieten entsteht. Einige Waldökosysteme sind in ihrem natürlichen Zustand auf Waldbrände angewiesen. Je nach Art der vorhandenen Vegetation kann ein Waldbrand auch als Buschfeuer (in Australien), Wüstenfeuer, Grasfeuer, Hügelfeuer, Torffeuer, Präriefeuer, Vegetationsfeuer oder Steppenfeuer bezeichnet werden. Waldbrände unterscheiden sich von der nützlichen Nutzung des Feuers, die als kontrollierte Brände bezeichnet werden, obwohl kontrollierte Brände in Waldbrände übergehen können.

Fossile Holzkohle weist darauf hin, dass Waldbrände schon bald nach dem Auftreten von Landpflanzen vor etwa 419 Millionen Jahren im Silur entstanden. Das Auftreten von Waldbränden während der gesamten Geschichte des irdischen Lebens legt die Vermutung nahe, dass Feuer ausgeprägte evolutionäre Auswirkungen auf die Flora und Fauna der meisten Ökosysteme gehabt haben muss. Die kohlenstoffreiche Vegetation der Erde, das jahreszeitlich trockene Klima, der Luftsauerstoff und die weit verbreiteten Blitzschläge und vulkanischen Zündungen schaffen gute Bedingungen für Brände.

Waldbrände werden häufig anhand von Merkmalen wie der Entzündungsursache, den physikalischen Eigenschaften, dem vorhandenen brennbaren Material und dem Einfluss des Wetters auf das Feuer klassifiziert. Das Verhalten und die Schwere von Waldbränden ergeben sich aus einer Kombination von Faktoren wie verfügbaren Brennstoffen, physikalischen Gegebenheiten und Wetter. Klimazyklen mit feuchten Perioden, in denen viel Brennmaterial entsteht, gefolgt von Trockenheit und Hitze, führen häufig zu schweren Waldbränden. Diese Zyklen werden durch Hitzewellen und Dürreperioden, die durch den Klimawandel verursacht werden, noch verschlimmert.

Waldbrände können Schäden an Eigentum und Menschenleben verursachen, obwohl natürlich auftretende Waldbrände positive Auswirkungen auf die einheimische Vegetation, Tiere und Ökosysteme haben können, die sich mit dem Feuer entwickelt haben. Durch Waldbrände mit hoher Intensität entstehen komplexe Waldlebensräume der ersten Jahrgänge (auch "Totholz-Waldlebensräume" genannt), die oft einen größeren Artenreichtum und eine größere Vielfalt aufweisen als ein ungebrannter alter Wald. Viele Pflanzenarten sind für ihr Wachstum und ihre Fortpflanzung auf die Auswirkungen des Feuers angewiesen. Waldbrände in Ökosystemen, in denen Waldbrände unüblich sind oder in denen nichtheimische Vegetation eingedrungen ist, können stark negative ökologische Auswirkungen haben. Auch für die menschliche Gesellschaft können Brände schwerwiegende Folgen haben, darunter direkte gesundheitliche Auswirkungen des Rauchs, die Zerstörung von Eigentum, insbesondere in Grenzbereichen zwischen Wald und Stadt, wirtschaftliche Verluste und Einbußen bei den Ökosystemleistungen sowie die Verschmutzung von Wasser und Boden.

In einigen Regionen, darunter Sibirien, Kalifornien und Australien, gehören Waldbrände zu den häufigsten Naturkatastrophen. Gebiete mit mediterranem Klima oder im Taiga-Biom sind besonders anfällig. Auf globaler Ebene haben menschliche Praktiken die Waldbrände schlimmer gemacht, als es unter natürlichen Bedingungen der Fall wäre: Die durch Waldbrände verbrannte Fläche hat sich im Vergleich zum natürlichen Zustand verdoppelt. Der Mensch hat zu den wichtigsten Faktoren für die Zunahme von Waldbränden beigetragen: zunehmende Hitze- und Trockenperioden aufgrund des Klimawandels und andere, direktere menschliche Aktivitäten wie Landnutzungsänderungen und die Unterdrückung von Waldbränden. Diese Zunahme der Brände führt zu einer negativen Rückkopplungsschleife, durch die natürlich gebundener Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre gelangt und die globale Erwärmung weiter vorantreibt.

Die moderne Waldbewirtschaftung, die eine ökologische Perspektive einnimmt, führt kontrollierte Brände durch, um dieses Risiko zu mindern und den natürlichen Lebenszyklus des Waldes zu fördern.

Waldbrandkatastrophe im Simi Valley, Oktober 2003
Waldbrand bis hinauf zu den Baumwipfeln (USA, ca. 2003)
Bodenfeuer in einem Brandenburger Forst (2003)

Der Begriff Buschfeuer wird zum Beispiel für große Brände von Busch- und Waldland auf dem australischen Kontinent oder in Afrika verwendet.

Entzündung

Die Initialzündung eines Feuers wird in der Regel auf natürliche oder menschliche Ursachen hin untersucht.

Vorhersage von Bränden in Südamerika.
James Randerson, Wissenschaftler an der UC Irvine, erörtert neue Forschungsergebnisse, die einen Zusammenhang zwischen den Meerestemperaturen und der Schwere der Brände herstellen.

Natürliche

Zu den wichtigsten natürlichen Ursachen für Waldbrände gehören:

Menschliche Aktivitäten

In den mittleren Breitengraden sind die häufigsten menschlichen Ursachen für Waldbrände funkenerzeugende Geräte (Kettensägen, Schleifmaschinen, Rasenmäher usw.), Freileitungen und Brandstiftung. In den Tropen werden die Felder in der Trockenzeit oft mit der Brandrodungsmethode gerodet. Wenn Tausende von Landwirten dies gleichzeitig tun, kann ein großer Teil eines Kontinents aus dem Orbit wie ein einziger großer Brand erscheinen.

Kohleflözbrände gibt es auf der ganzen Welt zu Tausenden, z. B. in Burning Mountain, New South Wales, Centralia, Pennsylvania, und in mehreren kohlebefeuerten Bränden in China. Sie können auch unerwartet aufflammen und brennbares Material in der Nähe entzünden.

Ausbreitung

Flat expanse of brown grasses and some green trees with black and some gray smoke and visible flames in the distance.
Ein Flächenbrand in der westlichen Wüste von Utah, Vereinigte Staaten
Mountainous region with blackened soil and trees due to a recent fire.
Verkohlte Landschaft nach einem Kronenbrand in den North Cascades, Vereinigte Staaten
Aus der Ferne sichtbare Waldbrände im Dajti-Nationalpark, Tirana, Albanien

Die Ausbreitung von Waldbränden hängt von dem vorhandenen brennbaren Material, seiner vertikalen Anordnung und seinem Feuchtigkeitsgehalt sowie den Wetterbedingungen ab. Die Anordnung und Dichte des Brennstoffs wird zum Teil von der Topografie bestimmt, da die Form des Geländes Faktoren wie das verfügbare Sonnenlicht und Wasser für das Pflanzenwachstum bestimmt. Insgesamt lassen sich die Brandtypen anhand ihrer Brennstoffe wie folgt charakterisieren:

  • Bodenbrände werden durch unterirdische Wurzeln, Duff und andere vergrabene organische Stoffe genährt. Dieser Brennstofftyp ist besonders anfällig für die Entzündung durch Fleckenbildung. Bodenbrände entstehen in der Regel durch Schwelbrand und können über Tage bis Monate hinweg langsam abbrennen, wie z. B. die Torfbrände in Kalimantan und Ostsumatra, Indonesien, die durch ein Projekt zur Schaffung von Reisfeldern entstanden, bei dem der Torf unbeabsichtigt entwässert und ausgetrocknet wurde.
  • Kriech- oder Oberflächenbrände werden durch niedrig liegende Vegetation auf dem Waldboden wie Laub- und Holzstreu, Schutt, Gras und niedrig liegendes Strauchwerk angefacht. Diese Art von Feuer brennt oft mit einer relativ niedrigeren Temperatur als Kronenbrände (weniger als 400 °C) und breitet sich langsam aus, obwohl steile Hänge und Wind die Ausbreitung beschleunigen können.
  • Leiterbrände verzehren Material zwischen der niedrigen Vegetation und den Baumkronen, z. B. kleine Bäume, umgestürzte Stämme und Reben. Kudzu, Altwelt-Kletterfarn und andere invasive Pflanzen, die an Bäumen klettern, können ebenfalls Leiterbrände begünstigen.
  • Kronen-, Kronendach- oder Luftbrände verbrennen aufgehängtes Material in der Höhe des Kronendachs, z. B. hohe Bäume, Reben und Moose. Die Entzündung eines Kronenfeuers, die so genannte Kronenbildung, hängt von der Dichte des Schwebematerials, der Höhe des Kronendachs, der Kontinuität des Kronendachs, ausreichenden Oberflächen- und Leiterbränden, dem Feuchtigkeitsgehalt der Vegetation und den Wetterbedingungen während des Brandes ab. Vom Menschen entfachte Flächenbrände können sich bis in den Amazonas-Regenwald ausbreiten und Ökosysteme schädigen, die für Hitze und Trockenheit nicht besonders geeignet sind.

In den Monsungebieten Nordaustraliens können sich Flächenbrände durch brennende oder schwelende Holzstücke oder brennende Grasbüschel ausbreiten, die absichtlich von großen Vögeln getragen werden, die daran gewöhnt sind, Beute zu fangen, die durch Waldbrände aufgescheucht wird. Zu den Arten, die an dieser Tätigkeit beteiligt sind, gehören der Schwarzmilan (Milvus migrans), der Pfeifmilan (Haliastur sphenurus) und der Braunfalke (Falco berigora). Die einheimischen Aborigines kennen dieses Verhalten schon seit langem, auch in ihrer Mythologie.

Physikalische Eigenschaften

A line of trees completely engulfed in flames. Towers with instrumentation are seen just beyond the fire's reach.
Experimentelles Feuer in Kanada
Eine unbefestigte Straße diente in Südafrika als Feuerbarriere. Die Auswirkungen der Barriere sind auf der nicht verbrannten (links) und der verbrannten (rechts) Seite der Straße deutlich zu erkennen.

Waldbrände entstehen, wenn in einem anfälligen Gebiet alle notwendigen Elemente des Feuerdreigestirns zusammenkommen: Eine Zündquelle wird mit einem brennbaren Material wie Vegetation in Kontakt gebracht, das ausreichend erhitzt wird und über eine ausreichende Sauerstoffzufuhr aus der Umgebungsluft verfügt. Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt verhindert in der Regel die Entzündung und verlangsamt die Ausbreitung, da höhere Temperaturen erforderlich sind, um das im Material enthaltene Wasser zu verdampfen und das Material bis zum Brennpunkt zu erhitzen. Dichte Wälder spenden in der Regel mehr Schatten, was zu niedrigeren Umgebungstemperaturen und höherer Luftfeuchtigkeit führt, und sind daher weniger anfällig für Waldbrände. Weniger dichtes Material wie Gräser und Blätter sind leichter zu entzünden, da sie weniger Wasser enthalten als dichteres Material wie Äste und Stämme. Pflanzen verlieren ständig Wasser durch Verdunstung, aber der Wasserverlust wird in der Regel durch die Aufnahme von Wasser aus dem Boden, Feuchtigkeit oder Regen ausgeglichen. Wenn dieses Gleichgewicht nicht aufrechterhalten wird, trocknen die Pflanzen aus und sind daher leichter entflammbar, oft als Folge von Dürreperioden.

Eine Waldbrandfront ist der Bereich, in dem eine kontinuierliche Verbrennung stattfindet und unverbranntes Material auf aktive Flammen trifft, oder der schwelende Übergang zwischen unverbranntem und verbranntem Material. Wenn sich die Front nähert, erwärmt das Feuer durch Konvektion und Wärmestrahlung sowohl die Umgebungsluft als auch das Holzmaterial. Zunächst wird das Holz getrocknet, indem das Wasser bei einer Temperatur von 100 °C (212 °F) verdampft. Anschließend setzt die Pyrolyse von Holz bei 230 °C (450 °F) brennbare Gase frei. Schließlich kann Holz bei 380 °C (720 °F) schwelen oder sich bei ausreichender Erhitzung bei 590 °C (1.000 °F) entzünden. Noch bevor die Flammen eines Flächenbrandes einen bestimmten Ort erreichen, erwärmt die Wärmeübertragung der Feuerfront die Luft auf 800 °C (1.470 °F), wodurch brennbare Materialien vorgewärmt und getrocknet werden, wodurch sie sich schneller entzünden und das Feuer sich schneller ausbreiten kann. Oberflächenbrände mit hohen Temperaturen und langer Dauer können einen Überschlag oder ein Abfackeln begünstigen: das Austrocknen von Baumkronen und deren anschließende Entzündung von unten.

Waldbrände breiten sich schnell aus, wenn sie durch dichtes, ununterbrochenes Brennmaterial brennen. Sie können sich in Wäldern mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10,8 Kilometern pro Stunde und auf Wiesen mit 22 Kilometern pro Stunde ausbreiten. Waldbrände können sich tangential zur Hauptfront ausbreiten und eine Flankenfront bilden oder in die entgegengesetzte Richtung der Hauptfront brennen, indem sie sich zurückziehen. Sie können sich auch durch Springen oder Fleckenbildung ausbreiten, wenn Winde und vertikale Konvektionssäulen Brandherde (heiße Holzglut) und andere brennende Materialien durch die Luft über Straßen, Flüsse und andere Hindernisse tragen, die sonst als Brandschneisen dienen könnten. Abfackeln und Brände in Baumkronen begünstigen Fleckenbildung, und trockener Bodenbrennstoff in der Nähe eines Waldbrandes ist besonders anfällig für die Entzündung durch Brandfackeln. Durch Fleckenbildung können Stichflammen entstehen, wenn heiße Glut und Brandrückstände Brennstoffe im Windschatten des Feuers entzünden. Bei australischen Buschbränden können Fleckenbrände bis zu 20 Kilometer von der Feuerfront entfernt entstehen. 

Die Häufigkeit großer, unkontrollierter Waldbrände in Nordamerika hat in den letzten Jahren zugenommen und sowohl städtische als auch landwirtschaftlich geprägte Gebiete erheblich in Mitleidenschaft gezogen. Die physischen Schäden und die gesundheitlichen Belastungen, die unkontrollierte Brände hinterlassen, haben vor allem Landwirte und Viehzüchter in den betroffenen Gebieten schwer getroffen, was die Gemeinschaft der Gesundheitsdienstleister und Anwälte, die diese spezielle Berufsgruppe betreuen, beunruhigt hat.

Besonders große Waldbrände können die Luftströmungen in ihrer unmittelbaren Umgebung durch den Kamineffekt beeinflussen: Luft steigt auf, wenn sie erhitzt wird, und große Waldbrände erzeugen starke Aufwinde, die neue, kühlere Luft aus den umliegenden Gebieten in thermischen Säulen anziehen. Große vertikale Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede begünstigen Glutwolken, starke Winde und Feuerwirbel mit der Kraft von Tornados bei Geschwindigkeiten von mehr als 80 Kilometern pro Stunde (50 mph). Schnelle Ausbreitungsgeschwindigkeiten, eine ausgeprägte Kronenbildung oder Fleckenbildung, das Vorhandensein von Feuerwirbeln und starke Konvektionssäulen sind Zeichen für extreme Bedingungen.

Die thermische Hitze eines Waldbrandes kann zu einer erheblichen Verwitterung von Felsen und Geröll führen. Durch die Hitze kann sich ein Felsblock schnell ausdehnen, und es kann zu einem thermischen Schock kommen, der die Struktur eines Objekts zum Einsturz bringen kann.

Auswirkungen des Klimawandels

Die durchschnittliche Fläche, die in den USA jährlich durch Waldbrände verbrannt wird, hat sich in drei Jahrzehnten fast verdreifacht.
Während der trockenen Sommermonate in Nevada kommt es häufig zu durch Blitze ausgelösten Waldbränden.
Ein Waldbrand in Venezuela während einer Dürreperiode.

Zunehmende Risiken durch Hitzewellen und Dürreperioden

Hitzewellen, Dürreperioden, Klimaschwankungen wie El Niño und regionale Wettermuster wie Hochdruckgebiete können das Risiko von Waldbränden drastisch erhöhen und ihr Verhalten verändern. Niederschlagsreiche Jahre, gefolgt von warmen Perioden, können ausgedehntere Brände und längere Brandperioden begünstigen. Seit Mitte der 1980er Jahre wurden eine frühere Schneeschmelze und die damit verbundene Erwärmung auch mit einer Verlängerung und Verschärfung der Waldbrandsaison oder der feuergefährlichsten Zeit des Jahres im Westen der Vereinigten Staaten in Verbindung gebracht. Die globale Erwärmung kann die Intensität und Häufigkeit von Dürreperioden in vielen Gebieten erhöhen, was zu intensiveren und häufigeren Waldbränden führt. Eine Studie aus dem Jahr 2019 deutet darauf hin, dass die Zunahme des Brandrisikos in Kalifornien auf den vom Menschen verursachten Klimawandel zurückzuführen sein könnte. Eine Studie über Schwemmsedimentablagerungen, die mehr als 8.000 Jahre zurückreichen, ergab, dass in wärmeren Klimaperioden schwere Dürren und Brände auftraten, die den Waldbestand verdrängten, und kam zu dem Schluss, dass das Klima einen so starken Einfluss auf Waldbrände hat, dass es in einer wärmeren Zukunft wahrscheinlich unmöglich sein wird, die Waldstruktur aus der Zeit der Besiedlung wiederherzustellen.

Die Intensität der Brände nimmt auch während der Tagesstunden zu. Die Verbrennungsrate schwelender Stämme ist tagsüber aufgrund der niedrigeren Luftfeuchtigkeit, der höheren Temperaturen und der höheren Windgeschwindigkeiten bis zu fünfmal höher. Das Sonnenlicht erwärmt tagsüber den Boden, wodurch Luftströmungen entstehen, die sich bergauf bewegen. Nachts kühlt der Boden ab, wodurch Luftströmungen entstehen, die sich bergab bewegen. Waldbrände werden durch diese Winde angefacht und folgen oft den Luftströmungen über Hügel und durch Täler. In Europa treten Brände häufig zwischen 12 und 2 Uhr nachts auf. In den Vereinigten Staaten wird die Bekämpfung von Waldbränden an einem 24-Stunden-Feuertag durchgeführt, der um 10 Uhr morgens beginnt, da die Intensität der Brände durch die Wärme des Tages vorhersehbar zunimmt.

Im Sommer 1974-1975 (südliche Hemisphäre) kam es in Australien zu den schlimmsten registrierten Waldbränden, bei denen 15 % der australischen Landmasse durch Brände stark beschädigt wurden. Die Brände in diesem Sommer verbrannten schätzungsweise 117 Millionen Hektar (290 Millionen Acres; 1.170.000 Quadratkilometer; 450.000 Quadratmeilen). In Australien hat die jährliche Zahl der heißen Tage (über 35 °C) und der sehr heißen Tage (über 40 °C) in vielen Gebieten des Landes seit 1950 erheblich zugenommen. Buschbrände hat es in Australien schon immer gegeben, doch im Jahr 2019 haben Ausmaß und Heftigkeit dieser Brände dramatisch zugenommen. Zum ersten Mal wurde für den Großraum Sydney der katastrophale Zustand für Buschfeuer ausgerufen. New South Wales und Queensland riefen den Notstand aus, aber auch in Südaustralien und Westaustralien brannten Brände.

Im Jahr 2019 verursachten extreme Hitze und Trockenheit massive Waldbrände in Sibirien, Alaska, auf den Kanarischen Inseln, in Australien und im Regenwald des Amazonas. Die Brände im Amazonasgebiet wurden hauptsächlich durch illegale Abholzung verursacht. Der Rauch der Brände breitete sich über ein riesiges Gebiet aus, das auch Großstädte umfasste, und verschlechterte die Luftqualität dramatisch.

Im August 2020 waren die Waldbrände in diesem Jahr um 13 % schlimmer als im Jahr 2019, was vor allem auf den Klimawandel und die Abholzung zurückzuführen ist. Die Existenz des Amazonas-Regenwaldes ist durch Brände bedroht. Laut Mike Barrett, Executive Director of Science and Conservation beim WWF-UK, verlieren wir den Kampf gegen den Klimawandel, wenn dieser Regenwald zerstört wird. Es wird kein Zurück mehr geben." Im Jahr 2021 kam es in der Türkei, Griechenland, Kalifornien und Russland zu rekordverdächtigen Waldbränden, von denen angenommen wird, dass sie mit dem Klimawandel zusammenhängen.

Kohlendioxid und andere Emissionen aus Bränden

Waldbrände setzen große Mengen an Kohlendioxid, schwarzen und braunen Kohlenstoffpartikeln und Ozonvorläufern wie flüchtige organische Verbindungen und Stickoxide (NOx) in die Atmosphäre frei. Diese Emissionen beeinflussen die Strahlung, die Wolken und das Klima auf regionaler und sogar globaler Ebene. Waldbrände emittieren auch beträchtliche Mengen halbflüchtiger organischer Stoffe, die sich in der Gasphase verteilen und Stunden bis Tage nach der Emission sekundäre organische Aerosole (SOA) bilden können. Darüber hinaus kann die Bildung anderer Schadstoffe während des Transports der Luft zu einer schädlichen Exposition der Bevölkerung in Regionen führen, die weit von den Waldbränden entfernt sind. Während direkte Schadstoffemissionen Ersthelfer und Anwohner beeinträchtigen können, kann der Rauch von Waldbränden auch über große Entfernungen transportiert werden und die Luftqualität auf lokaler, regionaler und globaler Ebene beeinflussen. Ob transportierte Rauchfahnen für die Luftqualität an der Oberfläche relevant sind, hängt davon ab, wo sie sich in der Atmosphäre befinden, was wiederum von der anfänglichen Einblashöhe der konvektiven Rauchfahne in die Atmosphäre abhängt. Rauch, der oberhalb der planetarischen Grenzschicht (PBL) eingedrungen ist, kann zwar von weltraumgestützten Satelliten erkannt werden und eine Rolle bei der Veränderung des Energiehaushalts der Erde spielen, würde sich aber nicht bis zur Oberfläche vermischen, wo er sich auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit auswirken würde. Alternativ dazu kann sich Rauch, der auf eine flache PBL beschränkt ist (durch eine stabile nächtliche Schichtung der Atmosphäre oder durch Geländeeinschlüsse), besonders stark konzentrieren und die Luftqualität an der Oberfläche beeinträchtigen. Die Intensität von Waldbränden und die Rauchemissionen sind während der gesamten Dauer des Brandes nicht konstant und folgen in der Regel einem Tageszyklus, der am späten Nachmittag und frühen Abend seinen Höhepunkt erreicht und der durch eine monomodale oder bimodale Normalverteilung einigermaßen angenähert werden kann.

Im vergangenen Jahrhundert waren Waldbrände für 20-25 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich, der Rest ist auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen. Die weltweiten Kohlenstoffemissionen durch Waldbrände entsprachen bis August 2020 den durchschnittlichen jährlichen Emissionen der Europäischen Union. Im Jahr 2020 war der durch die Waldbrände in Kalifornien freigesetzte Kohlenstoff deutlich höher als die sonstigen Kohlenstoffemissionen des Staates.

Ökologie

Two illustrations of the earth, one above the other. The seas are dark gray in color and the continents a lighter gray. Both images have red, yellow, and white markers indicating where fires occurred during the months of August (top image) and February (bottom image) of the year 2008.
Weltweite Brände im Jahr 2008 für die Monate August (oberes Bild) und Februar (unteres Bild), erfasst durch das Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) auf dem NASA-Satelliten Terra.

Das Auftreten von Waldbränden im Laufe der Geschichte des irdischen Lebens legt die Vermutung nahe, dass Feuer ausgeprägte evolutionäre Auswirkungen auf die Flora und Fauna der meisten Ökosysteme gehabt haben muss. Waldbrände treten häufig in Klimazonen auf, die ausreichend feucht sind, um das Wachstum der Vegetation zu ermöglichen, aber lange trockene und heiße Perioden aufweisen. Dazu gehören die bewaldeten Gebiete Australiens und Südostasiens, die Steppe im südlichen Afrika, der Fynbos am Westkap Südafrikas, die bewaldeten Gebiete der Vereinigten Staaten und Kanadas sowie das Mittelmeerbecken.

Durch Waldbrände mit hohem Schweregrad entstehen komplexe Waldlebensräume im Frühstadium (auch "Bruchwälder" genannt), die oft einen höheren Artenreichtum und eine größere Vielfalt aufweisen als ungebrannte alte Wälder. Die Pflanzen- und Tierarten in den meisten nordamerikanischen Wäldern haben sich mit dem Feuer entwickelt, und viele dieser Arten sind auf Waldbrände, insbesondere auf Brände mit hoher Intensität, angewiesen, um sich zu vermehren und zu wachsen. Das Feuer trägt dazu bei, dass Nährstoffe aus der Pflanzenmasse wieder in den Boden gelangen, die Hitze des Feuers ist für die Keimung bestimmter Samenarten notwendig, und die durch Brände mit hohem Schweregrad entstandenen Baumstümpfe (tote Bäume) und Wälder der frühen Sukzessionsphase schaffen Lebensraumbedingungen, die für die Tierwelt von Vorteil sind. Die durch Brände mit hoher Intensität geschaffenen Wälder der frühen Sukzessionsphase weisen eine der höchsten Biodiversitäten auf, die in Nadelwäldern der gemäßigten Zonen zu finden sind. Die Abholzung nach einem Brand hat keine ökologischen Vorteile und viele negative Auswirkungen; das Gleiche gilt oft für die Ansaat nach einem Brand.

Obwohl einige Ökosysteme auf natürlich auftretende Brände angewiesen sind, um das Wachstum zu regulieren, leiden einige Ökosysteme unter zu viel Feuer, wie z. B. das Chaparral in Südkalifornien und die tiefer gelegenen Wüsten im amerikanischen Südwesten. Die erhöhte Feuerhäufigkeit in diesen normalerweise vom Feuer abhängigen Gebieten hat die natürlichen Zyklen durcheinander gebracht, die einheimischen Pflanzengemeinschaften geschädigt und das Wachstum nichtheimischer Unkräuter gefördert. Invasive Arten wie Lygodium microphyllum und Bromus tectorum können in Gebieten, die durch Brände geschädigt wurden, schnell wachsen. Da sie leicht entflammbar sind, können sie das künftige Brandrisiko erhöhen und eine positive Rückkopplungsschleife schaffen, die die Häufigkeit von Bränden erhöht und die einheimischen Vegetationsgemeinschaften weiter verändert.

Im Amazonas-Regenwald schädigen Trockenheit, Abholzung, Viehzucht und Brandrodung die feuerbeständigen Wälder und fördern das Wachstum von brennbarem Gestrüpp, wodurch ein Kreislauf entsteht, der weitere Brände begünstigt. Brände im Regenwald bedrohen seine Artenvielfalt und erzeugen große Mengen an CO2. Außerdem könnten Brände im Regenwald, zusammen mit Dürre und menschlichem Einfluss, bis 2030 mehr als die Hälfte des Amazonas-Regenwaldes beschädigen oder zerstören. Waldbrände erzeugen Asche, verringern die Verfügbarkeit organischer Nährstoffe und führen zu einem Anstieg des Wasserabflusses, wodurch andere Nährstoffe weggespült werden und Sturzfluten entstehen. Bei einem Waldbrand im Jahr 2003 in den North Yorkshire Moors brannten 2,5 Quadratkilometer Heidekraut und die darunter liegenden Torfschichten ab. Anschließend trug die Winderosion die Asche und den freigelegten Boden ab und legte archäologische Überreste frei, die auf 10 000 Jahre vor Christus zurückgehen. Waldbrände können sich auch auf den Klimawandel auswirken, indem sie die Menge des in die Atmosphäre freigesetzten Kohlenstoffs erhöhen und das Wachstum der Vegetation hemmen, was sich auf die gesamte Kohlenstoffaufnahme der Pflanzen auswirkt.

In der Tundra gibt es ein natürliches Muster der Anhäufung von Brennstoff und Waldbränden, das je nach Art der Vegetation und des Geländes variiert. Untersuchungen in Alaska haben gezeigt, dass die Wiederkehrintervalle von Bränden typischerweise zwischen 150 und 200 Jahren liegen, wobei trockenere Tieflandgebiete häufiger brennen als feuchtere Hochlandgebiete.

Anpassung der Pflanzen

Two photographs of the same section of a pine forest; both show blackened bark at least halfway up the trees. The first picture is noticeably lacking in surface vegetation, while the second shows small, green grasses on the forest floor.
Ökologische Sukzession nach einem Waldbrand in einem borealen Kiefernwald neben dem Hara-Moor, Lahemaa-Nationalpark, Estland. Die Bilder wurden ein und zwei Jahre nach dem Brand aufgenommen.

Pflanzen in feuergefährdeten Ökosystemen überleben oft durch Anpassungen an das lokale Feuerregime. Zu diesen Anpassungen gehören physischer Schutz vor Hitze, verstärktes Wachstum nach einem Feuerereignis und brennbare Materialien, die das Feuer fördern und die Konkurrenz ausschalten können. Pflanzen der Gattung Eukalyptus beispielsweise enthalten brennbare Öle, die das Feuer fördern, und harte, sklerophyllartige Blätter, die Hitze und Trockenheit widerstehen und ihre Dominanz gegenüber weniger feuertoleranten Arten sichern. Die dichte Rinde, das Abwerfen der unteren Äste und der hohe Wassergehalt der äußeren Strukturen können die Bäume ebenfalls vor steigenden Temperaturen schützen. Feuerresistente Samen und Reservetriebe, die nach einem Brand austreiben, fördern die Arterhaltung, wie sie von Pionierarten verkörpert wird. Rauch, verkohltes Holz und Hitze können die Keimung von Samen in einem Prozess namens Serotinie anregen. Der Rauch brennender Pflanzen fördert die Keimung anderer Pflanzenarten, indem er die Produktion des orangen Butenolids anregt.

Man geht davon aus, dass die Graslandschaften in West-Sabah, die malaysischen Kiefernwälder und die indonesischen Casuarina-Wälder aus früheren Feuerperioden hervorgegangen sind. Die Totholzstreu der Chamise ist wasserarm und brennbar, und der Strauch treibt nach einem Feuer schnell wieder aus. Die Kaplilie ruht, bis die Flammen die Abdeckung wegfegen, und blüht dann fast über Nacht. Mammutbäume sind auf regelmäßige Brände angewiesen, um die Konkurrenz zu verringern, Samen aus ihren Zapfen freizusetzen und den Boden und das Kronendach für neues Wachstum freizumachen. Die karibische Kiefer in den Kiefernwäldern der Bahamas hat sich an Oberflächenbrände von geringer Intensität angepasst und ist auf diese angewiesen, um zu überleben und zu wachsen. Optimal für das Wachstum ist eine Feuerhäufigkeit alle 3 bis 10 Jahre. Zu häufige Brände begünstigen krautige Pflanzen, während zu seltene Brände die für die Trockenwälder der Bahamas typischen Arten begünstigen.

Atmosphärische Auswirkungen

A paved road with trees and grasses on the side with a large, white and dark gray smoke cloud rising in the distance.
Eine Pyrocumulus-Wolke, die bei einem Waldbrand im Yellowstone-Nationalpark entsteht

Der größte Teil des Wetters und der Luftverschmutzung auf der Erde findet in der Troposphäre statt, dem Teil der Atmosphäre, der sich von der Oberfläche des Planeten bis zu einer Höhe von etwa 10 Kilometern (6 Meilen) erstreckt. Der vertikale Auftrieb eines schweren Gewitters oder Pyrocumulonimbus kann in der Nähe eines großen Waldbrandes verstärkt werden, wodurch Rauch, Ruß und andere Partikel bis in die untere Stratosphäre aufsteigen können. Früher ging die vorherrschende wissenschaftliche Theorie davon aus, dass die meisten Partikel in der Stratosphäre von Vulkanen stammen, aber Rauch und andere Emissionen von Waldbränden wurden auch in der unteren Stratosphäre nachgewiesen. Pyrocumuluswolken können über Waldbränden bis zu 6.100 Meter hoch werden. Die Satellitenbeobachtung von Rauchfahnen aus Waldbränden hat gezeigt, dass die Rauchfahnen über Entfernungen von mehr als 1.600 Kilometern (1.000 Meilen) intakt verfolgt werden können. Computergestützte Modelle wie CALPUFF können helfen, die Größe und Richtung der durch Waldbrände erzeugten Rauchfahnen vorherzusagen, indem sie die Ausbreitung in der Atmosphäre modellieren.

Waldbrände können die lokale Luftverschmutzung beeinflussen und Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid freisetzen. Die Emissionen von Waldbränden enthalten Feinstaub, der Herz-Kreislauf- und Atemprobleme verursachen kann. Erhöhte Brandnebenprodukte in der Troposphäre können die Ozonkonzentration über sichere Werte hinaus ansteigen lassen. Bei den Waldbränden in Indonesien im Jahr 1997 wurden schätzungsweise zwischen 0,81 und 2,57 Gigatonnen (0,89 und 2,83 Milliarden kurze Tonnen) CO2 in die Atmosphäre freigesetzt, was zwischen 13 % und 40 % der jährlichen weltweiten Kohlendioxidemissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe entspricht. Im Juni und Juli 2019 haben die Brände in der Arktis laut einer Analyse von CAMS mehr als 140 Megatonnen Kohlendioxid ausgestoßen. Zum Vergleich: Das entspricht der Menge an Kohlenstoff, die 36 Millionen Autos in einem Jahr ausstoßen. Die jüngsten Waldbrände und ihre massiven CO2-Emissionen bedeuten, dass sie bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Erreichung der Treibhausgasreduktionsziele des Pariser Klimaabkommens unbedingt berücksichtigt werden müssen. Aufgrund der komplexen oxidativen Chemie, die während des Transports des Rauchs von Waldbränden in der Atmosphäre abläuft, wurde darauf hingewiesen, dass die Toxizität der Emissionen mit der Zeit zunimmt.

Atmosphärische Modelle deuten darauf hin, dass diese Konzentrationen von Rußpartikeln die Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung in den Wintermonaten um bis zu 15 % erhöhen könnten. Man schätzt, dass der Amazonas rund 90 Milliarden Tonnen Kohlenstoff enthält. Im Jahr 2019 enthält die Erdatmosphäre 415 Teile pro Million Kohlenstoff, und die Zerstörung des Amazonas würde etwa 38 Teile pro Million hinzufügen.

Nationale Karte der Grundwasser- und Bodenfeuchtigkeit in den Vereinigten Staaten. Sie zeigt die sehr niedrige Bodenfeuchtigkeit im Zusammenhang mit der Feuersaison 2011 in Texas.
Panorama of a hilly expanse featuring a large smoke trail covering more than half of the visible sky.
Rauchspur eines Feuers, gesehen von Swifts Creek, Victoria, Australien, in Richtung Dargo, 11. Januar 2007

Prävention

Ein kurzes Video über die Bewirtschaftung und den Schutz des natürlichen Lebensraums zwischen einer Stadt und einem Berghang vor der Gefahr von Bränden.

Die Verhütung von Waldbränden bezieht sich auf präventive Methoden, die darauf abzielen, das Risiko von Bränden zu verringern sowie deren Schwere und Ausbreitung zu mindern. Die Präventionstechniken zielen darauf ab, die Luftqualität zu kontrollieren, das ökologische Gleichgewicht zu erhalten, Ressourcen zu schützen und künftige Brände zu beeinflussen. Die nordamerikanische Brandbekämpfungspolitik lässt es zu, dass natürlich entstandene Brände brennen, um ihre ökologische Funktion aufrechtzuerhalten, solange die Gefahr des Übergreifens auf hochwertige Gebiete gemindert wird. Bei der Brandverhütungspolitik muss jedoch die Rolle des Menschen bei Waldbränden berücksichtigt werden, da beispielsweise 95 % der Waldbrände in Europa auf menschliches Zutun zurückzuführen sind. Zu den vom Menschen verursachten Bränden gehören Brandstiftung, versehentliches Entzünden oder der unkontrollierte Einsatz von Feuer bei der Brandrodung und in der Landwirtschaft, wie z. B. bei der Brandrodung in Südostasien.

1937 initiierte US-Präsident Franklin D. Roosevelt eine landesweite Kampagne zur Brandverhütung, in der die Rolle menschlicher Unachtsamkeit bei Waldbränden hervorgehoben wurde. Spätere Plakate des Programms zeigten Onkel Sam, Figuren aus dem Disney-Film Bambi und das offizielle Maskottchen des U.S. Forest Service, Smokey Bear. Das wirksamste Mittel zur Eindämmung unerwünschter Waldbrände ist die Verringerung der vom Menschen verursachten Entzündungen. Die Veränderung von Brennstoffen wird häufig vorgenommen, um das künftige Brandrisiko und -verhalten zu beeinflussen.

Im Rahmen von Programmen zur Verhütung von Waldbränden werden weltweit Techniken wie der Einsatz von Waldbränden (Wildland Fire Use, WFU) und vorgeschriebene oder kontrollierte Brände eingesetzt. Die Nutzung von Waldbränden bezieht sich auf jedes Feuer natürlichen Ursprungs, das überwacht wird, aber brennen darf. Kontrollierte Brände sind Brände, die von staatlichen Stellen unter weniger gefährlichen Wetterbedingungen entzündet werden. Nach Angaben des United States Fish and Wildlife Service können Waldbrände in zerklüftetem, steilem oder sehr unzugänglichem Gelände, in dem Menschen nicht bedroht sind, dazu beitragen, die Feuerwehrleute nicht einem unangemessenen Risiko auszusetzen. Weitere Ziele können die Erhaltung gesunder Wälder, Weideflächen und Feuchtgebiete sowie die Förderung der Vielfalt der Ökosysteme sein.

A small fire on the slope of a hill. The hill features small, green shrubbery and some trees. A person in light-colored clothing in seen in the background, some distance from the flames.
Vorschriftsmäßiges Abbrennen in einem Pinus nigra-Bestand in Portugal

Die Strategien zur Verhütung, Erkennung, Bekämpfung und Unterdrückung von Waldbränden haben sich im Laufe der Jahre verändert. Eine gängige und kostengünstige Technik zur Verringerung des Risikos unkontrollierter Waldbrände ist das kontrollierte Abbrennen: das absichtliche Entzünden kleinerer, weniger intensiver Brände, um die Menge an brennbarem Material, das für einen potenziellen Waldbrand zur Verfügung steht, zu minimieren. Die Vegetation kann in regelmäßigen Abständen abgebrannt werden, um die Ansammlung von Pflanzen und anderen Abfällen, die als Brennstoff dienen könnten, zu begrenzen und gleichzeitig eine hohe Artenvielfalt zu erhalten. Jan Van Wagtendonk, Biologe an der Yellowstone Field Station, behauptet, dass Wildfeuer selbst "die wirksamste Behandlung zur Verringerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Feuers, der Intensität der Feuerlinie, der Flammenlänge und der Hitze pro Flächeneinheit" ist. Während andere behaupten, dass kontrollierte Brände und eine Politik, die einige Waldbrände zulässt, die billigste Methode und eine ökologisch angemessene Politik für viele Wälder ist, neigen sie dazu, den wirtschaftlichen Wert der Ressourcen, die durch das Feuer verzehrt werden, insbesondere handelsfähiges Holz, nicht zu berücksichtigen. Einige Studien kommen zu dem Schluss, dass die Brennstoffe zwar auch durch Abholzung entfernt werden können, dass aber derartige Durchforstungsmaßnahmen bei extremen Wetterbedingungen die Schwere von Bränden nicht wirksam verringern.

Mehrere Studien des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten, der U.S. Forest Service Pacific Northwest Research Station Forest Service Pacific Northwest Research Station und der School of Forestry und dem Bureau of Business and Economic Research an der University of Montana durchgeführten behördenübergreifenden Studien über die strategische Bewertung der Brandgefahren und die potenzielle Wirksamkeit und Kosten verschiedener Maßnahmen zur Gefahrenreduzierung, zeigen eindeutig, dass die wirksamste kurz- und langfristige Strategie zur Verringerung der Waldbrandgefahr und die bei weitem kosteneffizienteste Methode zur langfristigen Minderung des Waldbrandrisikos eine umfassende Strategie zur Brennstoffreduzierung ist, die die mechanische Entfernung von überhöhten Bäumen durch kommerziellen Holzeinschlag und nichtkommerzielle Durchforstung ohne Beschränkung der Größe der entfernten Bäume umfasst. Dies führt zu wesentlich besseren langfristigen Ergebnissen im Vergleich zu einem nichtkommerziellen "Ausdünnen unter" oder einem kommerziellen Holzeinschlag mit Durchmesserbeschränkungen. Ausgehend von einem Wald mit "hohem Brandrisiko" und einem Kronenansatz von 21 vor der Behandlung führte die "Ausdünnung von unten", bei der nur sehr kleine Bäume entnommen werden, zu einem sofortigen Kronenansatz von 43, wobei 29 % der behandelten Fläche sofort als "geringes Risiko" eingestuft wurden und nur 20 % der behandelten Fläche nach 30 Jahren noch als "geringes Risiko" galten, bei Kosten (wirtschaftlicher Nettoverlust) von 439 $ pro behandelter Fläche. Wiederum ausgehend von einem Wald mit "hohem Brandrisiko" und einem Scheitelindex von 21 führte die Strategie, die eine nicht kommerzielle Durchforstung und einen kommerziellen Holzeinschlag mit Größenbeschränkungen vorsah, unmittelbar nach der Behandlung zu einem Scheitelindex von 43, wobei 67 % der Fläche als "geringes Risiko" eingestuft wurden und 56 % der Fläche nach 30 Jahren noch ein geringes Risiko darstellten, bei Kosten (wirtschaftlicher Nettoverlust) von 368 $ pro behandelter Fläche. Auf der anderen Seite, ausgehend von einem Wald mit "hohem Brandrisiko" und demselben Kronenindex von 21, führte eine umfassende Behandlungsstrategie zur Verringerung der Brandgefahr ohne Beschränkung der Größe der entfernten Bäume zu einem unmittelbaren Kronenindex von 61 nach der Behandlung, wobei 69 % der behandelten Fläche sofort als "geringes Risiko" eingestuft wurden und 52 % der behandelten Fläche nach 30 Jahren als "geringes Risiko" verblieben, mit positiven Einnahmen (einem wirtschaftlichen Nettogewinn) von 8 $ pro Acre.

Die Bauvorschriften in brandgefährdeten Gebieten schreiben in der Regel vor, dass Gebäude aus schwer entflammbaren Materialien gebaut werden müssen und dass ein Schutzraum durch die Beseitigung brennbarer Materialien in einem vorgeschriebenen Abstand zum Gebäude eingehalten werden muss. Gemeinden auf den Philippinen halten außerdem 5 bis 10 Meter breite Feuerschutzlinien zwischen dem Wald und ihrem Dorf ein und patrouillieren diese Linien in den Sommermonaten oder in Zeiten trockenen Wetters. Die fortgesetzte Wohnbebauung in brandgefährdeten Gebieten und der Wiederaufbau von durch Brände zerstörten Gebäuden stößt auf Kritik. Der ökologische Nutzen des Feuers wird oft durch die wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Vorteile des Schutzes von Gebäuden und Menschenleben überlagert.

Erkennung

A four-legged tower with a small at the top, next to two one-story buildings. The tower is four stories tall. Trees are at either side, and in the foreground, there are rocks, some vegetation, and a rough trail.
Dry Mountain Fire Lookout im Ochoco National Forest, Oregon, um 1930

Eine schnelle und effektive Erkennung ist ein Schlüsselfaktor bei der Bekämpfung von Waldbränden. Die Bemühungen zur Früherkennung konzentrierten sich auf eine frühzeitige Reaktion, genaue Ergebnisse sowohl bei Tag als auch bei Nacht und die Möglichkeit, der Brandgefahr Priorität einzuräumen. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden in den Vereinigten Staaten Feuerwachtürme eingesetzt, und Brände wurden über Telefone, Brieftauben und Heliographen gemeldet. Luft- und Landaufnahmen mit Sofortbildkameras wurden in den 1950er Jahren eingesetzt, bis in den 1960er Jahren die Infrarotabtastung zur Branderkennung entwickelt wurde. Allerdings verzögerte sich die Auswertung und Weitergabe der Informationen häufig aufgrund von Einschränkungen in der Kommunikationstechnologie. Frühe satellitengestützte Brandanalysen wurden an einem abgelegenen Ort von Hand auf Karten gezeichnet und per Nachtpost an den Brandmanager geschickt. Während der Brände im Yellowstone-Gebiet im Jahr 1988 wurde in West Yellowstone eine Datenstation eingerichtet, die satellitengestützte Brandinformationen innerhalb von etwa vier Stunden liefern konnte.

Derzeit können öffentliche Hotlines, Feuerwachen in Türmen sowie Boden- und Luftpatrouillen als Mittel zur Früherkennung von Waldbränden eingesetzt werden. Die Genauigkeit der menschlichen Beobachtung kann jedoch durch die Ermüdung des Bedieners, die Tages- und Jahreszeit sowie die geografische Lage eingeschränkt sein. Elektronische Systeme haben in den letzten Jahren an Popularität gewonnen, da sie eine mögliche Lösung für menschliche Bedienungsfehler darstellen. Ein Regierungsbericht über einen kürzlich durchgeführten Versuch mit drei automatischen Kamerabrandmeldesystemen in Australien kam jedoch zu dem Schluss, dass "die Erkennung durch die Kamerasysteme langsamer und weniger zuverlässig war als durch einen geschulten menschlichen Beobachter". Diese Systeme können halb- oder vollautomatisch sein und Systeme einsetzen, die auf dem Risikogebiet und dem Grad der Anwesenheit von Menschen basieren, wie GIS-Datenanalysen nahelegen. Ein integrierter Ansatz mit mehreren Systemen kann verwendet werden, um Satellitendaten, Luftbilder und die Position von Personen über das Global Positioning System (GPS) zu einem kollektiven Ganzen zusammenzuführen, das von drahtlosen Einsatzzentralen nahezu in Echtzeit genutzt werden kann.

Ein kleines, hochgefährdetes Gebiet mit dichter Vegetation, starker menschlicher Präsenz oder in der Nähe eines kritischen Stadtgebiets kann mit einem lokalen Sensornetz überwacht werden. Zu den Erkennungssystemen können drahtlose Sensornetzwerke gehören, die als automatische Wettersysteme fungieren: Sie erkennen Temperatur, Feuchtigkeit und Rauch. Diese können batteriebetrieben, solarbetrieben oder durch Bäume aufladbar sein: Sie können ihre Batteriesysteme durch die kleinen elektrischen Ströme in Pflanzenmaterial aufladen. Größere Gebiete mit mittlerem Risiko können mit Scannertürmen überwacht werden, die mit fest installierten Kameras und Sensoren ausgestattet sind, um Rauch oder zusätzliche Faktoren wie die Infrarotsignatur des von Bränden erzeugten Kohlendioxids zu erkennen. Zusätzliche Funktionen wie Nachtsicht, Helligkeitserfassung und Erkennung von Farbveränderungen können ebenfalls in die Sensorfelder integriert werden.

A satellite view of the Balkans and Greece. Clouds and smoke trails are seen above the Balkans and trailing south into the Ionian Sea.
Waldbrände auf dem Balkan Ende Juli 2007 (MODIS-Bild)
Globale Karte der Feuerwarnungen am 13. April 2021. Verfügbar bei Global Forest Watch. Live-Updates.

Satelliten- und Luftüberwachung mit Flugzeugen, Hubschraubern oder UAVs bieten einen breiteren Überblick und können ausreichen, um sehr große Gebiete mit geringem Risiko zu überwachen. Bei diesen anspruchsvolleren Systemen werden GPS und an Flugzeugen montierte Infrarot- oder hochauflösende sichtbare Kameras eingesetzt, um Waldbrände zu identifizieren und anzupeilen. Satellitengestützte Sensoren wie das Advanced Along-Track Scanning Radiometer von Envisat und das Along-Track Scanning Radiometer des europäischen Fernerkundungssatelliten können die von Bränden ausgehende Infrarotstrahlung messen und so Brandherde mit einer Temperatur von mehr als 39 °C (102 °F) aufspüren. Das Hazard Mapping System der National Oceanic and Atmospheric Administration kombiniert Fernerkundungsdaten von Satellitenquellen wie dem Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), dem Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) und dem Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), um Feuer und Rauchfahnen zu erkennen. Die Satellitenerfassung ist jedoch anfällig für Versatzfehler, die bei MODIS- und AVHRR-Daten zwischen 2 und 3 Kilometern und bei GOES-Daten bis zu 12 Kilometern betragen können. Satelliten in geostationären Umlaufbahnen können außer Betrieb gesetzt werden, und Satelliten in polaren Umlaufbahnen sind oft durch ihr kurzes Beobachtungszeitfenster eingeschränkt. Auch die Wolkenbedeckung und die Bildauflösung können die Wirksamkeit von Satellitenbildern einschränken. Global Forest Watch bietet täglich detaillierte Updates zu Brandwarnungen. Diese werden von NASA FIRMS bezogen. "VIIRS Active Fires".

Im Jahr 2015 hat das US-Landwirtschaftsministerium (USDA) Forest Service (USFS) ein neues Instrument zur Erkennung von Bränden in Betrieb genommen, das Daten des Satelliten Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP) nutzt, um kleinere Brände detaillierter zu erkennen als frühere weltraumgestützte Produkte. Die hochauflösenden Daten werden zusammen mit einem Computermodell verwendet, um vorherzusagen, wie sich ein Feuer in Abhängigkeit von den Wetter- und Bodenbedingungen entwickeln wird. Das Produkt zur Erkennung aktiver Brände, das Daten der Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) des Suomi NPP verwendet, erhöht die Auflösung der Brandbeobachtungen auf 375 Meter (1.230 Fuß). Frühere NASA-Satellitendatenprodukte, die seit Anfang der 2000er Jahre verfügbar waren, beobachteten Brände mit einer Auflösung von 1 km (3.280 Fuß). Die Daten gehören zu den Informationsinstrumenten, die von der USFS und den Behörden des Innenministeriums in den Vereinigten Staaten verwendet werden, um Entscheidungen über die Zuweisung von Ressourcen und das strategische Brandmanagement zu treffen. Das verbesserte VIIRS-Feuerprodukt ermöglicht die Erkennung viel kleinerer Brände alle 12 Stunden oder weniger und bietet eine detailliertere und konsistente Verfolgung von Feuerlinien bei lang andauernden Waldbränden - Fähigkeiten, die für Frühwarnsysteme und die Unterstützung der routinemäßigen Kartierung des Brandverlaufs entscheidend sind. Die Standorte aktiver Brände stehen den Nutzern innerhalb weniger Minuten nach der Satellitenüberquerung durch die Datenverarbeitungseinrichtungen des USFS Remote Sensing Applications Center zur Verfügung, das Technologien nutzt, die vom Direct Readout Laboratory des NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, entwickelt wurden. Das Modell nutzt Daten über die Wetterbedingungen und das Land in der Umgebung eines aktiven Feuers, um 12 bis 18 Stunden im Voraus vorherzusagen, ob sich das Feuer in eine andere Richtung entwickeln wird. Der Staat Colorado beschloss, das Wetter-Feuer-Modell ab der Feuersaison 2016 in seine Brandbekämpfungsmaßnahmen einzubeziehen.

2014 wurde im südafrikanischen Krüger-Nationalpark eine internationale Kampagne organisiert, um Produkte zur Branderkennung zu validieren, darunter auch die neuen VIIRS-Daten zu aktiven Bränden. Im Vorfeld dieser Kampagne setzte das Meraka-Institut des Rates für wissenschaftliche und industrielle Forschung in Pretoria, Südafrika, ein früher Anwender des 375-Meter-VIIRS-Feuerprodukts, dieses bei mehreren großen Waldbränden im Krüger-Nationalpark ein.

Die Nachfrage nach zeitnahen, qualitativ hochwertigen Informationen über Brände ist in den letzten Jahren gestiegen. Bei Waldbränden in den Vereinigten Staaten werden jedes Jahr durchschnittlich 7 Millionen Hektar Land verbrannt. In den letzten 10 Jahren haben die USFS und das Innenministerium zusammen durchschnittlich 2 bis 4 Milliarden Dollar pro Jahr für die Bekämpfung von Waldbränden ausgegeben.

In Deutschland wird seit 2002 zur frühzeitigen Erkennung von Waldbränden ein automatisiertes System zur Raucherkennung (FireWatch) eingesetzt. Dabei wird mittels eines optischen Sensors und einer automatischen Software zur Raucherkennung ein Brand bereits im Entstehungsstadium (Schwelbrand) erkannt. Die Methode gestattet die Erkennung von Rauchwolken bis zu einer Entfernung von 15 km innerhalb von durchschnittlich 4 Minuten. Durch die Übertragung von Bildfolgen und Koordinaten in die Waldbrandzentralen ist eine effektive Einsatzleitung möglich. Heute werden mit 280 Sensoren des Systems FireWatch weltweit 4,5 Millionen Hektar Wald überwacht (Stand 01/2011).

Allein 174 optische Sensoren des Systems FireWatch suchen in den Sommermonaten in den Bundesländern Brandenburg, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Mecklenburg-Vorpommern und Niedersachsen in allen gefährdeten Waldgebieten flächendeckend nach Rauch. Auch wird die Bevölkerung aufgefordert, gesichtete Waldbrände sofort der Feuerwehr zu melden. Auch von Piloten werden immer wieder Waldbrände über die Flugsicherung den Alarmzentralen der Feuerwehr gemeldet. In Niedersachsen wird zur Waldbrandbeobachtung auch der Feuerwehr-Flugdienst des Landesfeuerwehrverbandes Niedersachsens eingesetzt. Ähnliche Einsätze von Luftbeobachtern (Personal von Feuerwehr, Forstverwaltung oder Landratsämtern) zusammen mit Piloten der Luftrettungsstaffel gibt es in Bayern

Zur Früherkennung werden „intelligente“ Sensoren entwickelt.

Unterdrückung

Ein russischer Feuerwehrmann beim Löschen eines Waldbrandes

Die Unterdrückung von Waldbränden hängt von den Technologien ab, die in dem Gebiet zur Verfügung stehen, in dem der Waldbrand auftritt. In weniger entwickelten Ländern können die eingesetzten Techniken so einfach sein wie das Werfen von Sand oder das Schlagen des Feuers mit Stöcken oder Palmwedeln. In fortgeschritteneren Ländern variieren die Unterdrückungsmethoden aufgrund der größeren technologischen Kapazität. Silberjodid kann eingesetzt werden, um den Schneefall zu fördern, während Feuerschutzmittel und Wasser von unbemannten Flugzeugen und Hubschraubern auf die Brände abgeworfen werden können. Eine vollständige Unterdrückung der Brände ist nicht mehr zu erwarten, aber die meisten Waldbrände werden gelöscht, bevor sie außer Kontrolle geraten. Während mehr als 99 % der 10 000 neuen Waldbrände pro Jahr eingedämmt werden, sind ausgebrochene Waldbrände unter extremen Wetterbedingungen ohne einen Wetterumschwung nur schwer zu bekämpfen. In Kanada und den USA brennen pro Jahr durchschnittlich 54.500 Quadratkilometer (13.000.000 Acres) durch Waldbrände ab.

Vor allem die Bekämpfung von Waldbränden kann tödlich enden. Die Feuerfront eines Waldbrandes kann auch unerwartet die Richtung ändern und über Brandschneisen hinwegziehen. Intensive Hitze und Rauch können dazu führen, dass die Menschen desorientiert sind und die Richtung des Feuers nicht mehr einschätzen können, was Brände besonders gefährlich machen kann. So starben beispielsweise beim Mann-Gulch-Brand 1949 in Montana (USA) dreizehn Smokejumper, als sie ihre Kommunikationsverbindungen verloren, orientierungslos wurden und vom Feuer überrollt wurden. Bei den australischen Buschbränden im Februar 2009 im Bundesstaat Victoria starben mindestens 173 Menschen, und mehr als 2 029 Häuser und 3 500 Gebäude gingen verloren, als sie vom Feuer verschlungen wurden.

Kosten für die Bekämpfung von Waldbränden

Die Bekämpfung von Waldbränden verschlingt einen großen Teil des Bruttoinlandsprodukts eines Landes, was sich direkt auf die Wirtschaft des Landes auswirkt. Während die Kosten von Jahr zu Jahr stark schwanken und von der Schwere der jeweiligen Feuersaison abhängen, geben in den Vereinigten Staaten die lokalen, bundesstaatlichen, föderalen und Stammesbehörden zusammen jährlich mehrere Milliarden Dollar für die Bekämpfung von Waldbränden aus. In den Vereinigten Staaten wurden Berichten zufolge zwischen 2004 und 2008 etwa 6 Milliarden Dollar für die Bekämpfung von Waldbränden ausgegeben. In Kalifornien gibt der U.S. Forest Service etwa 200 Millionen Dollar pro Jahr aus, um 98 % der Waldbrände zu bekämpfen, und bis zu 1 Milliarde Dollar, um die restlichen 2 % der Brände zu bekämpfen, die dem Erstangriff entgehen und groß werden.

Sicherheit bei der Brandbekämpfung in freier Natur

Waldbrandbekämpfer beim Fällen eines Baums mit einer Kettensäge
Waldbrandbekämpfer bei der Arbeit an einem Buschfeuer in Hopkinton, New Hampshire

Feuerwehrleute in der freien Natur sind mehreren lebensbedrohlichen Gefahren ausgesetzt, darunter Hitzestress, Ermüdung, Rauch und Staub, sowie dem Risiko anderer Verletzungen wie Verbrennungen, Schnitt- und Schürfwunden, Tierbissen und sogar Rhabdomyolyse. Zwischen 2000 und 2016 starben mehr als 350 Feuerwehrleute in der freien Natur im Dienst.

Besonders bei heißem Wetter besteht bei Bränden die Gefahr von Hitzestress, der sich in Hitzegefühl, Müdigkeit, Schwäche, Schwindel, Kopfschmerzen oder Übelkeit äußern kann. Hitzestress kann in eine Hitzebelastung übergehen, die physiologische Veränderungen wie eine erhöhte Herzfrequenz und Körperkerntemperatur mit sich bringt. Dies kann zu hitzebedingten Krankheiten wie Hitzeausschlag, Krämpfen, Erschöpfung oder Hitzschlag führen. Verschiedene Faktoren können zu den Risiken von Hitzestress beitragen, darunter anstrengende Arbeit, persönliche Risikofaktoren wie Alter und Fitness, Dehydrierung, Schlafmangel und belastende persönliche Schutzausrüstung. Ruhe, kühles Wasser und gelegentliche Pausen sind entscheidend, um die Auswirkungen von Hitzestress zu mildern.

Rauch, Asche und Schutt können für Feuerwehrleute in freier Natur ebenfalls eine ernsthafte Gefahr für die Atemwege darstellen. Rauch und Staub von Waldbränden können Gase wie Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Formaldehyd sowie Partikel wie Asche und Kieselsäure enthalten. Um die Rauchbelastung zu verringern, sollten die Einsatzkräfte bei der Bekämpfung von Waldbränden, wann immer dies möglich ist, abwechselnd in stark verqualmten Gebieten eingesetzt werden, die Brandbekämpfung aus der Windrichtung heraus vermeiden, in Sperrgebieten eher Geräte als Menschen einsetzen und die Nachlöscharbeiten auf ein Minimum reduzieren. Auch Lager und Kommandoposten sollten in Luv der Brände eingerichtet werden. Schutzkleidung und -ausrüstung können ebenfalls dazu beitragen, die Exposition gegenüber Rauch und Asche zu minimieren.

Feuerwehrleute sind auch dem Risiko von Herzinfarkten wie Schlaganfällen und Herzinfarkten ausgesetzt. Feuerwehrleute sollten eine gute körperliche Fitness aufrechterhalten. Fitnessprogramme, medizinische Vorsorgeuntersuchungen und Untersuchungsprogramme, die auch Stresstests umfassen, können das Risiko von Herzproblemen bei der Brandbekämpfung minimieren. Zu den weiteren Verletzungsgefahren, denen Feuerwehrleute in freier Natur ausgesetzt sind, gehören Ausrutschen, Stolpern, Stürze, Verbrennungen, Schürf- und Schnittwunden durch Werkzeuge und Geräte, Anfahren von Bäumen, Fahrzeugen oder anderen Gegenständen, Gefahren durch Pflanzen wie Dornen und Giftefeu, Schlangen- und Tierbisse, Fahrzeugunfälle, Stromschläge durch Stromleitungen oder Gewitter sowie instabile Gebäudestrukturen.

Richtlinien für Sicherheitszonen für Feuerwehrleute

Der U.S. Forest Service veröffentlicht Richtlinien für den Mindestabstand, den ein Feuerwehrmann zu einer Flamme einhalten sollte.

Feuerschutzmittel

Brandhemmer werden eingesetzt, um Waldbrände durch Hemmung der Verbrennung zu verlangsamen. Es handelt sich dabei um wässrige Lösungen von Ammoniumphosphaten und Ammoniumsulfaten sowie Verdickungsmitteln. Die Entscheidung über den Einsatz von Brandverzögerungsmitteln hängt von der Größe, dem Ort und der Intensität des Waldbrandes ab. In bestimmten Fällen kann ein Feuerschutzmittel auch als vorbeugende Brandschutzmaßnahme eingesetzt werden.

Typische Feuerschutzmittel enthalten die gleichen Wirkstoffe wie Düngemittel. Flammschutzmittel können auch die Wasserqualität durch Auswaschung, Eutrophierung oder falsche Anwendung beeinträchtigen. Die Auswirkungen von Flammschutzmitteln auf das Trinkwasser sind noch nicht eindeutig geklärt. Verdünnungsfaktoren wie die Größe des Gewässers, Niederschläge und Wasserdurchflussmengen verringern die Konzentration und Wirksamkeit von Feuerschutzmitteln. Brandrückstände (Asche und Sedimente) verstopfen Flüsse und Stauseen und erhöhen das Risiko von Überschwemmungen und Erosion, die letztlich die Wasseraufbereitungssysteme verlangsamen und/oder beschädigen. Es bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen von Feuerschutzmitteln auf Land, Wasser, Lebensräume von Wildtieren und die Qualität von Wassereinzugsgebieten; hier sind weitere Untersuchungen erforderlich. Positiv zu vermerken ist jedoch, dass Feuerschutzmittel (insbesondere ihre Stickstoff- und Phosphorkomponenten) nachweislich eine düngende Wirkung auf nährstoffarme Böden haben und somit eine vorübergehende Zunahme der Vegetation bewirken.

Das derzeitige USDA-Verfahren besagt, dass bei der Ausbringung von Feuerschutzmitteln aus der Luft in den Vereinigten Staaten ein Mindestabstand von 300 Fuß zu Wasserstraßen eingehalten werden muss, um die Auswirkungen des Abflusses von Feuerschutzmitteln zu verhindern. Der Einsatz von Feuerschutzmitteln aus der Luft muss in der Nähe von Wasserwegen und gefährdeten Arten (Lebensräume von Pflanzen und Tieren) vermieden werden. Nach jedem Vorfall einer fehlerhaften Anwendung von Brandverzögerungsmitteln verlangt der U.S. Forest Service eine Berichterstattung und eine Bewertung der Auswirkungen, um eine Entschärfung, Sanierung und/oder Beschränkungen für künftige Anwendungen von Brandverzögerungsmitteln in diesem Gebiet festzulegen.

Modellierung

A dark region shaped like a shield with a pointed bottom. An arrow and the text "propagation axis (wind)" indicates a bottom-to-top direction up the body of the shield shape. The shape's pointed bottom is labeled "fire starter". Around the shield shape's top and thinning towards its sides, a yellow-orange region is labeled "left front", "right front", and (at the top) "head of the fire".
Modell der Brandausbreitung
Canberra-Brandsturm 2003

Die Modellierung von Waldbränden befasst sich mit der numerischen Simulation von Waldbränden, um das Brandverhalten zu verstehen und vorherzusagen. Die Modellierung von Waldbränden zielt darauf ab, die Bekämpfung von Waldbränden zu unterstützen, die Sicherheit von Feuerwehrleuten und der Öffentlichkeit zu erhöhen und den Schaden zu minimieren. Bei der Modellierung von Waldbränden wird die statistische Analyse vergangener Feuerereignisse eingesetzt, um das Risiko von Fleckenbildung und das Verhalten der Front vorherzusagen. In der Vergangenheit wurden verschiedene Modelle zur Ausbreitung von Waldbränden vorgeschlagen, darunter einfache Ellipsen sowie ei- und fächerförmige Modelle. Frühe Versuche, das Verhalten von Waldbränden zu bestimmen, gingen von einem einheitlichen Gelände und einer einheitlichen Vegetation aus. Das genaue Verhalten der Feuerfront eines Waldbrandes hängt jedoch von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter Windgeschwindigkeit und Hangneigung. Moderne Wachstumsmodelle nutzen eine Kombination aus früheren ellipsoidischen Beschreibungen und dem Huygens'schen Prinzip, um das Feuerwachstum als kontinuierlich expandierendes Polygon zu simulieren. Die Extremwerttheorie kann auch zur Vorhersage der Größe großer Waldbrände verwendet werden. Allerdings werden große Brände, die die Möglichkeiten der Brandbekämpfung übersteigen, in Standardanalysen oft als statistische Ausreißer betrachtet, obwohl die Feuerpolitik von großen Waldbränden stärker beeinflusst wird als von kleinen Bränden.

Risiko und Exposition des Menschen

Das Waldbrandrisiko ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Waldbrand in einem bestimmten Gebiet ausbricht oder es erreicht, und der potenzielle Verlust menschlicher Werte, wenn dies der Fall ist. Das Risiko hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. menschlichen Aktivitäten, Wettermustern, dem Vorhandensein von Waldbrandbrennstoffen und der Verfügbarkeit oder dem Mangel an Ressourcen zur Brandbekämpfung. Waldbrände stellen seit jeher eine Bedrohung für die Menschen dar. Die vom Menschen verursachten geografischen und klimatischen Veränderungen führen jedoch dazu, dass die Bevölkerung immer häufiger Waldbränden ausgesetzt ist und das Waldbrandrisiko steigt. Es wird vermutet, dass die Zunahme von Waldbränden auf die jahrhundertelange Unterdrückung von Waldbränden in Verbindung mit der raschen Ausbreitung menschlicher Siedlungen in brandgefährdeten Gebieten zurückzuführen ist. Waldbrände sind natürliche Ereignisse, die die Gesundheit der Wälder fördern. Die globale Erwärmung und der Klimawandel führen landesweit zu einem Anstieg der Temperaturen und zu mehr Dürreperioden, was zu einer Zunahme des Waldbrandrisikos beiträgt.

Das Station Fire 2009 brennt in den Ausläufern der San Gabriel Mountains oberhalb des Jet Propulsion Laboratory in der Nähe von Pasadena, Kalifornien

Gefahren aus der Luft

Die auffälligste negative Auswirkung von Waldbränden ist die Zerstörung von Eigentum. Die Freisetzung gefährlicher Chemikalien durch die Verbrennung von Brennstoffen in freier Natur hat jedoch auch erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen.

Der Rauch von Waldbränden besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid und Wasserdampf. Andere häufige Rauchbestandteile, die in geringeren Konzentrationen vorhanden sind, sind Kohlenmonoxid, Formaldehyd, Acrolein, polyaromatische Kohlenwasserstoffe und Benzol. Kleine, in der Luft schwebende Partikel, die in fester Form oder in flüssigen Tröpfchen vorliegen, sind ebenfalls im Rauch enthalten. 80 bis 90 % der Masse des Rauchs bei Waldbränden gehören zur Größenklasse der Feinpartikel mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger.

Trotz der hohen Konzentration von Kohlendioxid im Rauch stellt es aufgrund seiner geringen Toxizität ein geringes Gesundheitsrisiko dar. Vielmehr wurden Kohlenmonoxid und Feinstaub, insbesondere mit einem Durchmesser von 2,5 µm und weniger, als die größten Gesundheitsgefahren identifiziert. Andere Chemikalien werden als signifikante Gefahr angesehen, aber in Konzentrationen, die zu gering sind, um nachweisbare gesundheitliche Auswirkungen zu verursachen.

Das Ausmaß der Rauchbelastung durch Waldbrände hängt von der Länge, der Schwere, der Dauer und der Nähe des Brandes ab. Die Menschen sind dem Rauch über die Atemwege durch das Einatmen von Luftschadstoffen direkt ausgesetzt. Indirekt sind Gemeinden den Trümmern von Waldbränden ausgesetzt, die den Boden und die Wasserversorgung verunreinigen können.

Die U.S. Environmental Protection Agency (EPA) hat den Luftqualitätsindex (AQI) entwickelt, eine öffentliche Ressource, die nationale Luftqualitätsstandardkonzentrationen für gängige Luftschadstoffe liefert. Die Öffentlichkeit kann diesen Index als Hilfsmittel verwenden, um ihre Belastung durch gefährliche Luftschadstoffe auf der Grundlage der Sichtweite zu bestimmen.

Die Brandökologin Leda Kobziar fand heraus, dass der Rauch von Waldbränden mikrobielles Leben auf globaler Ebene verteilt. Sie erklärte: "Es gibt zahlreiche Allergene, die wir im Rauch gefunden haben. Es kann also sein, dass manche Menschen, die empfindlich auf Rauch reagieren, diese Empfindlichkeit nicht nur wegen der Feinstaubpartikel und des Rauchs haben, sondern auch, weil einige biologische Organismen darin vorkommen."

Wasserverschmutzung

Es ist bekannt, dass Trümmer und Chemikalien nach Waldbränden in die Wasserläufe gelangen und die Trinkwasserquellen unsicher machen können. Es ist auch bekannt, dass Waldbrände Wasseraufbereitungsanlagen beschädigen können, so dass das Trinkwasser nicht mehr sicher ist. Aber auch wenn die Wasserquellen und Aufbereitungsanlagen nicht beschädigt sind, kann das Trinkwasser in Gebäuden und in erdverlegten Wasserverteilungssystemen chemisch kontaminiert sein. Nach dem Tubbs Fire 2017 und dem Camp Fire 2018 in Kalifornien wurden in mehreren öffentlichen Trinkwassersystemen, die von Waldbränden betroffen waren, gefährliche Mengen chemischer Verunreinigungen gefunden. Seit 2018 haben weitere Waldbrände in Kalifornien und Oregon, die Trinkwasserverteilungssysteme und Rohrleitungen beschädigt haben, eine chemische Verunreinigung des Trinkwassers verursacht. Benzol ist eine von vielen Chemikalien, die nach Waldbränden in den Trinkwassersystemen und Gebäuden gefunden wurden. Benzol kann bestimmte Kunststoffrohre durchdringen und benötigt daher viel Zeit, um aus der Infrastruktur des Wasserverteilungssystems und den Rohrleitungen in den Gebäuden entfernt zu werden. Anhand eines Modells der US-Umweltschutzbehörde schätzten die Forscher, dass mehr als 286 Tage ständiges Spülen eines einzigen kontaminierten Rohrs 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche erforderlich wären, um Benzol unter die sicheren Trinkwassergrenzwerte zu senken. Durch Brände, einschließlich Waldbrände, verursachte Temperaturerhöhungen können dazu führen, dass Wasserleitungen aus Kunststoff giftige Chemikalien wie Benzol in das Wasser abgeben, das sie transportieren.

Der Eintrag von Schwebstoffen in Bäche und Stauseen verändert die Farbe und die Trübung des Wassers, da die Möglichkeit besteht, dass mit den Partikeln verbundene Schadstoffe transportiert werden. Erhöhte Schwebstoffkonzentrationen in Getränken erschweren die Erkennung von Mikroorganismen und Viren, fördern die Entwicklung von Mikroorganismen aufgrund hoher Mengen adsorbierter Nährstoffe und verringern die Wirksamkeit medizinischer Hilfsmittel.

Sediment vor der Halbinsel Yucatan

Wichtig ist, dass nicht primäre, sondern zusammengesetzte Schwebstoffpartikel den Transport von kleinen kohäsiven Sedimenten durch das Fließgewässersystem dominieren können. Mikrobielle Gemeinschaften, organische und anorganische Partikel sowie chemische Komponenten sind in der Struktur dieser zusammengesetzten Partikel eingeschlossen, was sich negativ auf die Wasserqualität auswirken kann. Verbrannte Aggregate haben eine viel höhere Sinkgeschwindigkeit als Partikel gleichen Durchmessers in unverändertem Zustand, was auf eine höhere Dichte des verbrannten Gemischs aufgrund des geringeren organischen Gehalts und Porenraums zurückgeführt wird. Darüber hinaus wurde die Auswirkung der Bodenerwärmung auf die Aggregation von Tonpartikeln zu gröberen Verbundpartikeln zurückgeführt, wodurch sich die Konzentration von Schadstoffen in Verbundpartikeln im Vergleich zu Primärpartikeln gleicher Größe wahrscheinlich erhöht. Die hyperbolische Speicherung von Feinsedimenten und die möglicherweise verzögerte Freisetzung von Schadstoffen nach dem Brand aus den zerfallenden Aggregaten sind zwei mögliche Folgen der Auswirkungen des Feuers auf die Bodenpartikel.

Risiken nach Bränden

Verkohltes Buschland in einem Vorort von Sydney (Australische Buschbrände 2019-20).

Nach einem Waldbrand bleiben die Gefahren bestehen. Bewohner, die in ihre Häuser zurückkehren, sind möglicherweise durch umstürzende, vom Feuer geschwächte Bäume gefährdet. Menschen und Haustiere können auch durch Stürze in Aschegruben verletzt werden. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) berichtet außerdem, dass Waldbrände insbesondere in trockenen Regionen erhebliche Schäden an elektrischen Anlagen verursachen.

Andere Risiken nach Bränden können sich erhöhen, wenn andere Wetterextreme folgen. Durch Waldbrände kann der Boden beispielsweise weniger Niederschläge aufnehmen, so dass starke Regenfälle zu schwereren Überschwemmungen und Schäden wie Schlammlawinen führen können.

Gefährdete Gruppen

Feuerwehrleute

Feuerwehrleute haben das größte Risiko für akute und chronische Gesundheitsschäden, die durch den Rauch von Waldbränden verursacht werden. Aufgrund ihrer beruflichen Aufgaben sind Feuerwehrleute häufig über längere Zeiträume hinweg gefährlichen Chemikalien in unmittelbarer Nähe ausgesetzt. Eine Fallstudie über die Exposition von Feuerwehrleuten gegenüber Waldbrandrauch zeigt, dass Feuerwehrleute erheblichen Mengen an Kohlenmonoxid und Atemwegsreizstoffen ausgesetzt sind, die über den zulässigen OSHA-Grenzwerten (PEL) und den ACGIH-Grenzwerten (TLV) liegen. 5-10 % sind überexponiert. Im Rahmen der Studie wurden die Expositionskonzentrationen für einen Feuerwehrmann während einer 10-Stunden-Schicht an einer Feuerlinie ermittelt. Der Feuerwehrmann war einem breiten Spektrum von Kohlenmonoxid und atemwegsreizenden Stoffen (eine Kombination aus Partikeln mit einer Größe von 3,5 µm und kleiner, Acrolein und Formaldehyd) ausgesetzt. Die Kohlenmonoxidwerte erreichten bis zu 160 ppm, und der TLV-Reizungsindexwert erreichte einen Höchstwert von 10. Im Gegensatz dazu liegt der OSHA PEL für Kohlenmonoxid bei 30 ppm, und für den TLV-Index für Atemwegsreizungen beträgt der berechnete Grenzwert 1; jeder Wert über 1 überschreitet die Expositionsgrenzen.

Zwischen 2001 und 2012 gab es über 200 Todesfälle unter Feuerwehrleuten in der freien Natur. Neben den Gefahren durch Hitze und Chemikalien sind Feuerwehrleute auch durch Stromschläge, Verletzungen durch Geräte, Ausrutschen, Stolpern und Stürze, Verletzungen durch Fahrzeugüberschläge, hitzebedingte Krankheiten, Insektenstiche und -bisse, Stress und Rhabdomyolyse gefährdet.

Anwohner

Der Rauch der kalifornischen Waldbrände von 2020 legt sich über San Francisco

Die Bewohner von Gemeinden in der Nähe von Waldbränden sind geringeren Konzentrationen von Chemikalien ausgesetzt, haben aber ein höheres Risiko einer indirekten Exposition durch Wasser- oder Bodenkontamination. Die Exposition der Einwohner hängt stark von der individuellen Anfälligkeit ab. Anfällige Personen wie Kinder (0 bis 4 Jahre), ältere Menschen (65 Jahre und älter), Raucher und Schwangere sind aufgrund ihres bereits geschwächten Körpersystems einem erhöhten Risiko ausgesetzt, selbst wenn die Exposition nur in geringen chemischen Konzentrationen und über relativ kurze Zeiträume erfolgt. Sie sind auch bei künftigen Waldbränden gefährdet und ziehen möglicherweise in Gebiete, die sie für weniger riskant halten.

Waldbrände betreffen eine große Anzahl von Menschen in Westkanada und den Vereinigten Staaten. Allein in Kalifornien leben mehr als 350 000 Menschen in Städten und Gemeinden, die in "sehr feuergefährdeten Gebieten" liegen.

Direkte Risiken für die Bewohner von Gebäuden in feuergefährdeten Gebieten können durch die Wahl feuerfester Vegetation, die Pflege der Landschaft zur Vermeidung von Trümmeransammlungen und zur Schaffung von Brandschneisen sowie durch die Auswahl feuerfester Dachmaterialien gemildert werden. Potenzielle Probleme mit schlechter Luftqualität und Hitze in den wärmeren Monaten können durch eine Außenluftfilterung mit MERV 11 oder höher in den Belüftungssystemen der Gebäude, mechanische Kühlung und die Bereitstellung eines Rückzugsbereichs mit zusätzlicher Luftreinigung und Kühlung, falls erforderlich, angegangen werden.

Gesundheitliche Auswirkungen

Animation der Zwerchfellatmung, wobei das Zwerchfell grün dargestellt ist

Der Rauch von Waldbränden enthält Feinstaub, der schädliche Auswirkungen auf die menschlichen Atemwege haben kann. Die Öffentlichkeit sollte über die gesundheitlichen Auswirkungen des Rauchs von Waldbränden informiert werden, damit die Exposition begrenzt werden kann. Die Erkenntnisse über die gesundheitlichen Auswirkungen können auch dazu genutzt werden, die Politik zu beeinflussen, um positive gesundheitliche Ergebnisse zu erzielen.

Das Einatmen des Rauchs eines Waldbrandes kann eine Gesundheitsgefährdung darstellen. Waldbrandrauch besteht aus Verbrennungsprodukten, d. h. Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserdampf, Partikeln, organischen Chemikalien, Stickoxiden und anderen Verbindungen. Das Hauptproblem für die Gesundheit ist das Einatmen von Feinstaub und Kohlenmonoxid.

Feinstaub (PM) ist eine Art der Luftverschmutzung, die aus Staubpartikeln und Flüssigkeitströpfchen besteht. Je nach Durchmesser der Partikel werden sie in drei Kategorien eingeteilt: Grobstaub, Feinstaub und Ultrafeinstaub. Grobe Partikel sind zwischen 2,5 und 10 Mikrometer groß, feine Partikel messen 0,1 bis 2,5 Mikrometer, und ultrafeine Partikel sind kleiner als 0,1 Mikrometer.  Jede Größe kann durch Einatmen in den Körper gelangen, aber die Auswirkungen von Feinstaub auf den Körper sind je nach Größe unterschiedlich. Grobe Partikel werden von den oberen Atemwegen gefiltert, und diese Partikel können sich ansammeln und Lungenentzündungen verursachen. Dies kann zu Augen- und Nasennebenhöhlenreizungen sowie zu Halsschmerzen und Husten führen. Grobe Feinstaubpartikel bestehen oft aus schwereren und giftigeren Stoffen, die zu kurzfristigen Auswirkungen mit stärkerer Wirkung führen.

Kleinere Partikel dringen weiter in die Atemwege ein und verursachen Probleme tief in der Lunge und im Blutkreislauf. Bei Asthmapatienten verursacht PM2,5 Entzündungen, erhöht aber auch den oxidativen Stress in den Epithelzellen. Diese Partikel verursachen auch Apoptose und Autophagie in Lungenepithelzellen. Beide Prozesse führen zu einer Schädigung der Zellen und beeinträchtigen die Zellfunktion. Diese Schädigung wirkt sich auf Menschen mit Atemwegserkrankungen wie Asthma aus, bei denen das Lungengewebe und die Lungenfunktion bereits beeinträchtigt sind. Die dritte Art von Feinstaub ist ultrafeiner Feinstaub (UFP). UFP kann wie PM2,5 in den Blutkreislauf gelangen, Studien zeigen jedoch, dass es viel schneller ins Blut gelangt. Die durch UFP verursachten Entzündungen und Epithelschäden sind nachweislich viel schwerwiegender. PM2,5 ist im Zusammenhang mit Waldbränden am besorgniserregendsten. Dies ist besonders gefährlich für sehr junge und ältere Menschen sowie für Menschen mit chronischen Erkrankungen wie Asthma, chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), zystischer Fibrose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die häufigsten Erkrankungen, die mit der Exposition gegenüber Feinstaub aus dem Rauch von Waldbränden einhergehen, sind Bronchitis, Verschlimmerung von Asthma oder COPD und Lungenentzündung. Zu den Symptomen dieser Komplikationen gehören Keuchen und Kurzatmigkeit, zu den kardiovaskulären Symptomen gehören Brustschmerzen, Herzrasen und Müdigkeit.

Verschlimmerung von Asthma

Der Rauch von Waldbränden kann zu gesundheitlichen Problemen führen, insbesondere bei Kindern und Menschen, die bereits an Atemwegserkrankungen leiden. Mehrere epidemiologische Studien haben einen engen Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und allergischen Erkrankungen der Atemwege wie [[Asthma bronchiale|[[Asthma bronchiale|[[Asthma bronchiale|[[Asthma bronchiale|Asthma bronchiale]]]]]]]] nachgewiesen.

Eine Beobachtungsstudie zur Rauchbelastung im Zusammenhang mit den Waldbränden in San Diego im Jahr 2007 ergab einen Anstieg der Inanspruchnahme des Gesundheitswesens und der Atemwegsdiagnosen, insbesondere von Asthma, bei der untersuchten Gruppe. Prognostizierte Klimaszenarien für Waldbrände sagen eine erhebliche Zunahme von Atemwegserkrankungen bei Kleinkindern voraus. Feinstaub (PM) löst eine Reihe biologischer Prozesse aus, darunter eine entzündliche Immunreaktion und oxidativen Stress, die mit schädlichen Veränderungen bei allergischen Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht werden.

Obwohl einige Studien keine signifikanten akuten Veränderungen der Lungenfunktion bei Asthmatikern im Zusammenhang mit Feinstaub aus Waldbränden nachweisen konnten, ist eine mögliche Erklärung für diese kontraintuitiven Ergebnisse der verstärkte Einsatz von Medikamenten zur schnellen Linderung, wie z. B. Inhalatoren, als Reaktion auf erhöhte Rauchkonzentrationen bei Personen, bei denen bereits Asthma diagnostiziert wurde. Bei der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Verwendung von Medikamenten zur Behandlung obstruktiver Lungenerkrankungen und der Exposition gegenüber Waldbränden fanden die Forscher einen Anstieg sowohl bei der Verwendung von Inhalatoren als auch bei der Einführung von Langzeitbehandlungen wie oralen Steroiden. Insbesondere berichteten einige Asthmatiker über einen erhöhten Gebrauch von Medikamenten zur schnellen Entlastung (Inhalatoren). Nach zwei großen Waldbränden in Kalifornien stellten die Forscher fest, dass in den Jahren nach den Bränden mehr Medikamente zur schnellen Entlastung verschrieben wurden als im Jahr vor den Bränden.

Es gibt übereinstimmende Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Waldbrandrauch und der Verschlimmerung von Asthma.

Fötale Exposition

Asthma ist eine der häufigsten chronischen Krankheiten bei Kindern in den Vereinigten Staaten, von der schätzungsweise 6,2 Millionen Kinder betroffen sind. Die Forschung zum Asthmarisiko konzentriert sich speziell auf das Risiko der Luftverschmutzung während der Schwangerschaft. Daran sind mehrere pathophysiologische Prozesse beteiligt. Während des 2. und 3. Trimesters findet eine erhebliche Entwicklung der Atemwege statt, die bis zum Alter von 3 Jahren anhält. Es wird angenommen, dass die Exposition gegenüber diesen Toxinen in diesem Zeitraum Folgewirkungen haben könnte, da das Epithel der Lunge in dieser Zeit eine erhöhte Durchlässigkeit für Toxine aufweisen könnte. Die Exposition gegenüber Luftverschmutzung während der elterlichen und vorgeburtlichen Phase könnte epigenetische Veränderungen hervorrufen, die für die Entwicklung von Asthma verantwortlich sind. In Studien wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen PM2,5, NO2 und der Entwicklung von Asthma in der Kindheit festgestellt, obwohl die Studien sehr unterschiedlich ausfielen. Da dies mit Asthma in der Kindheit korreliert werden kann, könnte dies den Zusammenhang zwischen der frühkindlichen Belastung durch Luftverschmutzung, der Armut in der Nachbarschaft und dem Kindheitsrisiko weiter erklären. Das Leben in benachteiligten Stadtvierteln ist außerdem mit dem Standort der Schadstoffquelle und der Schadstoffexposition sowie mit größerem chronischen individuellen Stress verbunden, der die allostatische Belastung des mütterlichen Immunsystems verändert. Dies wiederum führt zu nachteiligen Folgen für die Kinder, einschließlich einer erhöhten Anfälligkeit für Luftverschmutzung.

Gefahr durch Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid (CO) ist ein farbloses, geruchloses Gas, das in unmittelbarer Nähe eines Schwelbrandes in höchster Konzentration vorkommt. Aus diesem Grund stellt das Einatmen von Kohlenmonoxid eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit von Feuerwehrleuten bei Waldbränden dar. Das im Rauch enthaltene CO kann in die Lunge eingeatmet werden, wo es in den Blutkreislauf aufgenommen wird und die Sauerstoffversorgung der lebenswichtigen Organe des Körpers verringert. In hohen Konzentrationen kann es zu Kopfschmerzen, Schwäche, Schwindel, Verwirrung, Übelkeit, Desorientierung, Sehstörungen, Koma und sogar zum Tod führen. Aber auch bei niedrigeren Konzentrationen, wie sie bei Waldbränden vorkommen, können bei Personen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen Brustschmerzen und Herzrhythmusstörungen auftreten. Eine kürzlich durchgeführte Studie, in der die Anzahl und die Ursache der Todesfälle von Feuerwehrleuten bei Waldbränden von 1990 bis 2006 untersucht wurde, ergab, dass 21,9 % der Todesfälle auf Herzinfarkte zurückzuführen waren.

Eine weitere wichtige und etwas weniger offensichtliche gesundheitliche Auswirkung von Waldbränden sind psychiatrische Erkrankungen und Störungen. Sowohl bei Erwachsenen als auch bei Kindern aus Ländern von den USA über Kanada bis hin zu Griechenland und Australien, die direkt oder indirekt von Waldbränden betroffen waren, stellten Forscher fest, dass sie verschiedene psychische Störungen aufwiesen, die mit ihren Erfahrungen mit den Waldbränden zusammenhingen. Dazu gehören posttraumatische Belastungsstörungen (PTSD), Depressionen, Angstzustände und Phobien.

Epidemiologie

Im Westen der USA haben in den letzten Jahrzehnten sowohl die Häufigkeit als auch die Intensität von Waldbränden zugenommen. Diese Zunahme wird auf das trockene Klima im Westen der USA und die Auswirkungen der globalen Erwärmung zurückgeführt. Schätzungsweise 46 Millionen Menschen waren zwischen 2004 und 2009 im Westen der USA dem Rauch von Waldbränden ausgesetzt. Es ist erwiesen, dass der Rauch von Waldbränden die Feinstaubkonzentration in der Atmosphäre erhöhen kann.

Die EPA hat mit den National Ambient Air Quality Standards (Nationale Luftqualitätsnormen) akzeptable Konzentrationen von Feinstaub in der Luft festgelegt, und die Überwachung der Luftqualität wurde vorgeschrieben. Aufgrund dieser Überwachungsprogramme und des Auftretens mehrerer großer Waldbrände in der Nähe bewohnter Gebiete wurden epidemiologische Studien durchgeführt, die einen Zusammenhang zwischen den Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und dem Anstieg der Feinstaubkonzentration durch den Rauch von Waldbränden belegen.

Die EPA hat akzeptable Konzentrationen von Feinstaub in der Luft festgelegt. Die National Ambient Air Quality Standards (Nationale Luftqualitätsnormen) sind Teil des Clean Air Act (Gesetz über saubere Luft) und enthalten verbindliche Richtlinien für Schadstoffwerte und die Überwachung der Luftqualität. Zusätzlich zu diesen Überwachungsprogrammen hat das vermehrte Auftreten von Waldbränden in der Nähe von bewohnten Gebieten zu mehreren epidemiologischen Studien geführt. Diese Studien haben einen Zusammenhang zwischen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und einem Anstieg der Feinstaubbelastung durch Waldbrandrauch nachgewiesen. Die Größe des Feinstaubs ist von Bedeutung, da kleinerer (feiner) Feinstaub leicht in die Atemwege des Menschen gelangt. Häufig können kleine Partikel in das tiefe Lungengewebe eingeatmet werden und dort Atemnot, Krankheiten oder Beschwerden verursachen.

Ein Anstieg der PM-Rauchemissionen des Hayman-Feuers in Colorado im Juni 2002 wurde mit einer Zunahme der Atemwegssymptome bei COPD-Patienten in Verbindung gebracht. Eine ähnliche Untersuchung der Waldbrände in Südkalifornien im Oktober 2003 ergab einen Anstieg der Krankenhauseinweisungen aufgrund von Asthmasymptomen bei gleichzeitiger Exposition gegenüber Spitzenkonzentrationen von PM im Rauch. In einer anderen epidemiologischen Studie wurde ein um 7,2 % (95 % Konfidenzintervall: 0,25 % bis 15 %) erhöhtes Risiko für Krankenhauseinweisungen aufgrund von Atemwegserkrankungen an Tagen mit hoher wildbrandspezifischer Feinstaubkonzentration (2,5) im Vergleich zu Tagen ohne Rauchwelle festgestellt.

Bei Kindern, die an der Children's Health Study teilnahmen, wurde außerdem eine Zunahme von Augen- und Atemwegssymptomen, Medikamentenverbrauch und Arztbesuchen festgestellt. Kürzlich wurde nachgewiesen, dass Mütter, die während der Brände schwanger waren, Babys mit einem etwas geringeren durchschnittlichen Geburtsgewicht zur Welt brachten als Mütter, die während der Geburt nicht den Waldbränden ausgesetzt waren. Dies deutet darauf hin, dass schwangere Frauen auch einem größeren Risiko für negative Auswirkungen von Waldbränden ausgesetzt sein könnten. Weltweit sterben jedes Jahr schätzungsweise 339.000 Menschen an den Folgen von Waldbrandrauch.

Während die Größe der Partikel ein wichtiger Faktor für die gesundheitlichen Auswirkungen ist, sollte auch die chemische Zusammensetzung der Partikel (PM2,5) aus dem Rauch von Waldbränden berücksichtigt werden. Vorläufige Studien haben gezeigt, dass die chemische Zusammensetzung von PM2,5 aus Waldbrandrauch im Vergleich zu anderen Rauchquellen unterschiedliche Schätzungen der gesundheitlichen Folgen für den Menschen ergeben kann. Die gesundheitlichen Folgen für Menschen, die Waldbrandrauch ausgesetzt sind, können sich von denen unterscheiden, die Rauch aus alternativen Quellen wie festen Brennstoffen ausgesetzt sind.

Geschichte

Elk Bath, ein preisgekröntes Foto von Elchen, die einem Waldbrand in Montana ausweichen

Die ersten Beweise für Waldbrände sind als Holzkohle konservierte rhyniophytoide Pflanzenfossilien, die in den Welsh Borders entdeckt wurden und aus dem Silur stammen (vor etwa 420 Millionen Jahren). Schwelende Oberflächenbrände traten irgendwann vor dem frühen Devon (vor 405 Millionen Jahren) auf. Der niedrige Luftsauerstoffgehalt im Mittel- und Spätdevon ging mit einer Abnahme des Holzkohleaufkommens einher. Weitere Holzkohlefunde deuten darauf hin, dass die Brände während des Karbon fortgesetzt wurden. Später ging der allgemeine Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffs von 13 % im späten Devon auf 30-31 % im späten Perm mit einer stärkeren Verbreitung von Waldbränden einher. Später wird ein Rückgang der durch Waldbrände verursachten Holzkohleablagerungen vom späten Perm bis zur Trias durch einen Rückgang des Sauerstoffgehalts erklärt.

Waldbrände während des Paläozoikums und Mesozoikums folgten ähnlichen Mustern wie Brände in der heutigen Zeit. Oberflächenbrände, die durch Trockenzeiten ausgelöst werden, sind in den Wäldern des Devon und des Karbon zu beobachten. Lepidodendron-Wälder aus dem Karbon weisen verkohlte Spitzen auf, die von Kronenbränden zeugen. In jurassischen Gymnospermenwäldern gibt es Hinweise auf häufige, leichte Oberflächenbrände. Die Zunahme der Feueraktivität im späten Tertiär ist möglicherweise auf die Zunahme von Gräsern des Typs C4 zurückzuführen. Als sich diese Gräser in mesische Lebensräume verlagerten, erhöhte ihre hohe Entflammbarkeit die Feuerhäufigkeit und förderte Grasland gegenüber Waldland. Die feuergefährdeten Lebensräume könnten jedoch auch zur Verbreitung von Bäumen wie Eukalyptus, Pinus und Sequoia beigetragen haben, deren dicke Rinde Bränden standhält und die Pyriszenz nutzen.

Menschliches Engagement

Luftaufnahme von vorsätzlichen Waldbränden in der Khun Tan Range, Thailand. Diese Brände werden jedes Jahr von den örtlichen Bauern entzündet, um das Wachstum eines bestimmten Pilzes zu fördern.

Die Nutzung des Feuers durch den Menschen zu landwirtschaftlichen und jagdlichen Zwecken während des Paläolithikums und Mesolithikums veränderte die vorher existierenden Landschaften und Feuerregime. Wälder wurden allmählich durch eine kleinere Vegetation ersetzt, die das Reisen, die Jagd, das Sammeln von Saatgut und die Anpflanzung erleichterte. In der aufgezeichneten Geschichte der Menschheit wurden kleinere Anspielungen auf Waldbrände in der Bibel und von klassischen Schriftstellern wie Homer erwähnt. Die hebräischen, griechischen und römischen Schriftsteller der Antike wussten zwar über Brände Bescheid, interessierten sich aber nicht sonderlich für das unkultivierte Land, in dem Waldbrände vorkamen. Waldbrände wurden im Laufe der Menschheitsgeschichte in Schlachten als frühe thermische Waffen eingesetzt. Aus dem Mittelalter sind Berichte über berufsbedingte Verbrennungen sowie Bräuche und Gesetze, die den Umgang mit Feuer regeln, überliefert. In Deutschland wurde regelmäßiges Brennen 1290 im Odenwald und 1344 im Schwarzwald dokumentiert. Im 14. Jahrhundert wurden auf Sardinien Feuerschneisen zum Schutz vor Waldbränden angelegt. In Spanien wurde in den 1550er Jahren die Schafhaltung in bestimmten Provinzen von Philipp II. wegen der schädlichen Auswirkungen der Brände bei der Wandertierhaltung verboten. Bereits im 17. Jahrhundert wurde beobachtet, dass die amerikanischen Ureinwohner das Feuer zu vielen Zwecken nutzten, darunter zum Anbau, zur Signalgebung und zur Kriegsführung. Der schottische Botaniker David Douglas stellte fest, dass die Eingeborenen das Feuer für den Tabakanbau nutzten, um Hirsche zu Jagdzwecken in kleinere Gebiete zu locken und um die Suche nach Honig und Heuschrecken zu verbessern. Holzkohle, die in Sedimentablagerungen vor der Pazifikküste Mittelamerikas gefunden wurde, deutet darauf hin, dass in den 50 Jahren vor der spanischen Kolonisierung Amerikas mehr Feuer gelegt wurde als nach der Kolonisierung. In der Ostseeregion nach dem Zweiten Weltkrieg führten sozioökonomische Veränderungen zu strengeren Luftqualitätsnormen und Feuerverboten, die die traditionellen Verbrennungspraktiken beseitigten. Mitte des 19. Jahrhunderts beobachteten Entdecker von der HMS Beagle aus, wie die australischen Aborigines das Feuer zur Rodung des Bodens, zur Jagd und zur Regeneration der pflanzlichen Nahrung einsetzten - eine Methode, die später als Feuerstockanbau bezeichnet wurde. In den vom Kakadu-Nationalpark geschützten Gebieten wird das Feuer seit Jahrhunderten sorgfältig eingesetzt, um die Artenvielfalt zu fördern.

Waldbrände traten in der Regel in Zeiten erhöhter Temperaturen und Trockenheit auf. Eine Zunahme der feuerbedingten Murgänge in den Schwemmfächern des nordöstlichen Yellowstone-Nationalparks wurde mit dem Zeitraum zwischen 1050 und 1200 n. Chr. in Verbindung gebracht, der mit der mittelalterlichen Warmzeit zusammenfiel. Der menschliche Einfluss führte jedoch zu einer Zunahme der Brandhäufigkeit. Dendrochronologische Daten zu Brandnarben und Holzkohleschichten in Finnland deuten darauf hin, dass viele Brände zwar während schwerer Dürreperioden auftraten, die Zunahme der Brände zwischen 850 v. Chr. und 1660 n. Chr. jedoch auf menschlichen Einfluss zurückzuführen ist. Holzkohlefunde aus Amerika deuten darauf hin, dass die Zahl der Waldbrände zwischen 1 n. Chr. und 1750 n. Chr. im Vergleich zu früheren Jahren generell abnahm. Die Holzkohledaten aus Nordamerika und Asien deuten jedoch darauf hin, dass die Häufigkeit von Bränden zwischen 1750 und 1870 zunahm, was auf das menschliche Bevölkerungswachstum und Einflüsse wie Rodungspraktiken zurückgeführt wird. Auf diese Periode folgte ein allgemeiner Rückgang der Brände im 20. Jahrhundert, der mit der Ausdehnung der Landwirtschaft, der zunehmenden Beweidung durch Vieh und den Bemühungen um Brandverhütung zusammenhängt. Eine Meta-Analyse ergab, dass in Kalifornien vor 1800 jährlich 17 Mal mehr Land verbrannt wurde als in den letzten Jahrzehnten (1 800 000 Hektar/Jahr gegenüber 102 000 Hektar/Jahr).

Laut einer in der Zeitschrift Science veröffentlichten Studie ging die Zahl der natürlichen und vom Menschen verursachten Brände zwischen 1998 und 2015 um 24,3 % zurück. Die Forscher erklären dies mit dem Übergang vom Nomadentum zur Sesshaftigkeit und der Intensivierung der Landwirtschaft, die zu einem Rückgang des Einsatzes von Feuer zur Brandrodung führten.

Die Zunahme bestimmter Baumarten (z. B. Nadelbäume) gegenüber anderen (z. B. Laubbäumen) kann das Risiko von Waldbränden erhöhen, insbesondere wenn diese Bäume auch in Monokulturen gepflanzt werden. Einige invasive Arten, die vom Menschen (z. B. für die Zellstoff- und Papierindustrie) eingeschleppt wurden, haben in einigen Fällen auch die Intensität von Waldbränden erhöht. Beispiele hierfür sind Arten wie Eukalyptus in Kalifornien und Gamba-Gras in Australien.

Kulturelle Aspekte

Waldbrände haben in vielen Kulturen einen Platz. "To spread like wildfire" (sich wie ein Lauffeuer ausbreiten) ist eine gängige Redewendung im Englischen und bedeutet, dass etwas "schnell immer mehr Menschen betrifft oder bekannt wird". Die Brandverhütungskampagne Smokey Bear hat eine der populärsten Figuren in den Vereinigten Staaten hervorgebracht; viele Jahre lang gab es ein lebendes Smokey-Bear-Maskottchen, und es wurde auf Briefmarken verewigt.

Waldbrände wurden als ein wichtiger Faktor für die Entwicklung des antiken Griechenlands angesehen. Im modernen Griechenland, wie auch in vielen anderen Regionen, ist er die häufigste Naturkatastrophe und spielt eine wichtige Rolle im sozialen und wirtschaftlichen Leben der Menschen.

Um die Öffentlichkeit über die Sicherheit bei Waldbränden zu informieren, sind einige der effektivsten Methoden, um mit anderen über Waldbrände zu kommunizieren, Präsentationen bei Hausbesitzern und Nachbarschaftsverbänden, Gemeinschaftsveranstaltungen wie Festivals und Bezirksmessen sowie Jugendprogramme.

Entstehung

Ursachen

Schild, das zu Waldbrandverhütendem Verhalten aufruft

Waldbrände sind eine Gefahr für trockene Wälder; ebenso erhöhen diese wiederum die Gefahr für Brände im Umland. Weltweit lassen sich nur etwa vier Prozent aller Waldbrände (in Bezug auf die „Anzahl“ der Brände, nicht auf die abgebrannte Flächengröße), auf natürliche Ursachen zurückführen. Der Rest entfällt auf vorsätzliche Brandstiftung (Brandrodung, Brandstiftung, etwa um Bauland in einem Naturschutzgebiet zu gewinnen) oder Fahrlässigkeit (Unachtsamkeit, beispielsweise durch „wilde“ Lagerfeuer oder Grillen, weggeworfene Zigaretten oder Streichhölzer, sowie Funkenflug durch das Abbrennen von Strohresten). Bei den untersuchten Waldbränden geht der Großteil auf den Einfluss des Menschen zurück, etwa zwei Drittel der Waldbrände in Italien 2007 und ein fast ebensogroßer Anteil 2005 und 2006 in Portugal wurden aktiv durch Brandstiftung verursacht. Unterschätzte Ursache sind auch heiße Katalysatoren von auf Waldboden abgestellten Autos und Motorrädern. Im März 2018 entzündete die von einer Abfahrt hoch erhitzte Bremsscheibe eines auf den Wiesenhang hingelegten Mountainbikes dürres Gras. Im Osten Deutschlands verursacht die Selbstentzündung verrottender Munition aus dem Zweiten Weltkrieg einen beträchtlichen Teil der Brände.

Dass Glasflaschen und -scherben die Sonnenstrahlen wie Brenngläser bündeln und somit Laub oder Gras entzünden können, ist höchst unwahrscheinlich, selbst bei hierfür optimalen Umständen. Sind die Flaschen jedoch mit Wasser gefüllt, so ist ein Entzünden sogar mit einer PET-Flasche möglich.

Seltener lösen natürliche Ursachen wie Blitzschlag oder vulkanische Aktivität Waldbrände aus.

Bedingungen

Die Entstehung und Ausbreitung von Waldbränden wird durch mehrere Faktoren beeinflusst, deren Anteil sich je nach Region stark unterscheiden kann. Dazu gehören Zündquellen, Beschaffenheit und Dichte des Brennmaterials, Terrain, Brandbekämpfung durch den Menschen sowie das Wetter. Begünstigend für große Brände sind unter anderem hohe Lufttemperaturen, niedrige Luftfeuchte, Dürren und hohe Windgeschwindigkeiten. Hohe Temperaturen führen in den Sommermonaten mit geringer relativer Luftfeuchte zu erhöhter Evapotranspiration, wodurch sowohl die Bodenfeuchte insgesamt als auch der Wassergehalt des Brennmaterials innerhalb von Tagen oder Stunden abnehmen kann. Dieser Effekt kann bereits durch geringe Windgeschwindigkeiten noch verstärkt werden; außerdem wird ein bereits bestehendes Feuer durch die Luftzufuhr weiter angefacht. Zeitversetzt können sich hingegen auch höhere Niederschläge brandfördernd auswirken. So geht beispielsweise in Portugal den extremen Feuerjahren ein regenreicher März mit starkem Pflanzenwachstum voraus, wodurch mehr Brennmaterial in der darauffolgenden Feuersaison zur Verfügung steht.

Veränderungen infolge der globalen Erwärmung

Für fast jede untersuchte Region gehen Klimamodelle von einer größeren Häufigkeit und Intensität von Waldbränden infolge der globalen Erwärmung aus. Dies folgt insbesondere aus der prognostizierten Zunahme von Dürren und der steigenden Lufttemperatur. Dies ist zum Beispiel in den westlichen USA bereits zu beobachten, wo sich die Anzahl der großen Feuer (mehr als 400 Hektar) seit den 1970er Jahren um etwa 20 Feuer pro Jahrzehnt erhöht hat. Zurückgeführt wird dies neben hohen Temperaturen und Trockenheit auf eine Verlängerung der Feuersaison und Wachstumszeit der Vegetation (in Kombination mit zunehmender Kohlenstoffdioxid-Düngung) sowie auf verringerten Schneefall.

Darüber hinaus wirken über die globale Erwärmung weitere Effekte, die das Ausmaß von Waldbränden verstärken können. Zum einen führen höhere Temperaturen zur Entstehung von mehr Gewittern und somit zu einer größeren Zahl an möglichen Zündquellen. Des Weiteren geht mit steigender Temperatur eine Ausbreitung von Schädlingen einher, die bisher in höher oder nördlicher gelegenen Bäumen keinen Lebensraum finden. Das möglicherweise daraus resultierende Baumsterben erhöht die Menge an Brennmaterial und verringert den Schattenwurf auf den Boden, was wiederum zu mehr Austrocknung führt.

Große Waldbrände können auch zu Rückkopplungsmechanismen mit abschwächendem Effekt führen, indem sie karge Flächen ohne Material für zukünftige Brände hinterlassen.

Entwicklung

Ein Waldbrand durchläuft in der Regel drei Phasen. Er beginnt als Lauffeuer am Boden, das sich noch leicht bekämpfen lässt. Dieses Lauffeuer kann, besonders bei Nadelgehölzen, auf die Baumwipfel überspringen, was zu dem so genannten Wipfelfeuer und zur schnellen Brandausbreitung führt. Wipfelfeuer lassen sich deutlich schwerer bekämpfen als Bodenfeuer und wachsen sich leicht zur dritten Stufe, dem Totalbrand, aus. Unter den klimatischen Bedingungen Mitteleuropas bricht ein solcher Vollbrand zusammen, wenn das ihn stützende Bodenfeuer niedergekämpft werden kann. Enthält die Vegetation anderer Klimazonen weniger Feuchtigkeit, ist er sehr schwer zu löschen.

Zur Ausbreitung eines Feuers im Wald siehe auch Deadman Zone.

Statistik

Europa

2017 war ein Rekordjahr für Waldbrände in Europa; mehr als 800.000 Hektar Land wurden vernichtet, vor allem in Italien, Portugal und Spanien. In Italien wurden seit 1990 die meisten Waldbrände europaweit gezählt, es folgen Portugal und Spanien. 2018 wurden 1.192 Brände auf 181.000 Hektar registriert (siehe auch Dürre und Hitze in Europa 2018#Wald- und Flächenbrände) und 2019 wurden bereits bis Ende April 1.233 Brände gezählt, die 30 Hektar oder mehr Land verbrannten (siehe auch Hitzewellen in Europa 2019#Dürre, Waldbrände und landwirtschaftliche Schäden). Der Zehnjahresdurchschnitt für diese Jahreszeit liegt bei gerade mal 115 Waldbränden.

Deutschland

In Deutschland traten von 1993 bis 2018 im Mittel 1016 Waldbrände pro Jahr auf, die im Mittel rund 577 ha Wald pro Jahr vernichten. In den Jahren 2018 und 2019 haben die Waldbrände deutlich zugenommen. 2019 wurden 1523 Waldbrände mit einer Fläche von 2711 ha verzeichnet. Im Vergleich dazu hat die deutsche Waldfläche zwischen 2002 und 2012 um rund 48.000 ha zugenommen.

Österreich

Die Statistische Erfassung der Waldbrände führt die Universität für Bodenkultur seit dem Jahr 1993 durch. Der flächenmäßig größte Waldbrand seit Ende des Zweiten Weltkriegs hat 1947 am Nederjoch in Telfes, Tirol, stattgefunden. Damals wurden 200 Hektar Waldfläche vernichtet. 120 Hektar waren es 1961 im Föhrenwald bei Wiener Neustadt sowie der größte Einsatzmassige mit rund 115 Hektar im Oktober 2021 im Hirschwang - Höllental der Gemeinde Reichenau an der Rax, Niederösterreich, 80 Hektar im Frühjahr 2014 in Absam.

Im Gegensatz zu Bränden im Siedlungsgebiet, deren Kosten von den Gemeinden, bzw. dem Bundesland getragen werden müssen, bestehen im Falle von Waldbränden Übereinkommen mit dem Bund, dass diese vom Land- und Forstministerium getragen werden. Allerdings gibt es immer wieder Fälle, in denen das Ministerium den Gang bis zu den Höchstgerichten in Kauf nimmt, um den Ersatzpflichten zu entgehen. So dauert es oft Jahre, bis auch kleinen Gemeinden ihre oft nicht geringen Feuerlöschkosten refundiert werden.

Waldbrandbekämpfung

Aus der Luft

Löschflugzeug in Griechenland, 2007
Smokejumper beim Boarding (Idaho)

Falls der Brandort auch mit geländegängigen Löschfahrzeugen nicht erreichbar sein sollte, ist die effektivste Methode der Waldbrandbekämpfung der kombinierte Einsatz von Bodentruppen und Löschflugzeugen und -hubschraubern. Ausgebildete Bodentruppen können mit Handwerkzeugen wie z. B. Feuerpatsche einen Waldbrand in Schach halten und kontrolliert die Flammenlängen reduzieren. Bei der Waldbrandbekämpfung mit Luftfahrzeugen wird Löschwasser (mit oder ohne Zusätze) punktuell auf Brandherde abgeworfen. Nachteile dieser Methode sind die großen Gefährdungen der Piloten und Maschinen für die Brandbekämpfung und die fehlenden Nacharbeiten an den Brandherden, die sich ohne händische Kontrolle wieder entzünden können. So starben beispielsweise am 18. Juni 2002 drei Menschen beim Absturz eines Löschflugzeugs in Kalifornien.

In Deutschland kam es zweimal zum Einsatz großer Löschflugzeuge. Beim Brand in der Lüneburger Heide halfen vom 11. bis 16. August 1975 Löschflugzeuge vom Typ Canadair CL-215 des französischen Zivilschutzes aus Marignane. Insgesamt transportierten sie 962.500 l Wasser zum Feuer, was pro Tag und Flugzeug 15 bis 20 Pendelfahrten eines Tanklöschfahrzeugs entspricht. Der zweite Einsatz fand am 26./28. Juli 1983 bei Knesebeck statt, diesmal mit einer Transall C-160 der Luftwaffe, die mit einem Wassertank-Umrüstsatz ausgestattet worden waren. Die Anforderung erfolgte, nachdem die Bundesregierung zugesagt hatte, den Landkreis von den Einsatzkosten freizustellen. Eine weitere Anforderung der Transalls, die dann kostenpflichtig gewesen wäre, ist nie erfolgt, und die Umrüstsätze wurden nach einigen Jahren verschrottet.

In unzugänglichen großen Waldgebieten können Feuerwehrleute als sogenannte „Feuerspringer“ mit einem Fallschirm an den Einsatzort gelangen und dort das Feuer bekämpfen. Dies ist in Europa nicht sehr verbreitet und wird auch als kritisch eingestuft, da die Feuerspringer über keinen gesicherten Rückweg verfügen, wenn sie landen. Die Feuerwehren in Österreich werden bei der Bekämpfung vor allem in alpinen Gebieten hauptsächlich durch Hubschrauber des Bundesheeres unterstützt. Der bei der Feuerwehr installierte Flugdienst hält dazu die notwendigen Löschmittel vor und stellt die notwendigen Löschmannschaften.

In Deutschland liegt die Verantwortlichkeit für den Katastrophenschutz bei den Ländern. Unterstützung aus der Luft sollte daher an erster Stelle das jeweilige Bundesland in Form der Helikopterstaffel seiner Landespolizei gewähren können. Diese Fähigkeit ist von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich stark ausgeprägt. Die hessische Landespolizei hat Training und Ausrüstung 2006/2007 deutlich verbessert. Die sächsische Landespolizei hat 2009 ihren letzten PZL W-3 Sokół außer Dienst gestellt, und damit den letzten Helikopter, den sie mit der Ausrüstung „Lasthaken“ bestellt hatte. Löscheinsätze aus der Luft sind seither nur noch möglich, wenn Ressourcen anderer Bundesländer oder des Bundes herangeführt werden. Schlagkräftigstes Einsatzmittel sind die für 5000-l-Löschwasserbehälter tauglichen Sikorsky CH-53 des Hubschraubergeschwader 64 der Bundeswehr aus Laupheim und Holzdorf. Aus Kostengründen werden sie nur angefordert, wenn der Einsatzleiter andere Möglichkeiten erschöpft sieht. Im Jahre 2008 waren für den Einsatz im Rahmen des Katastrophenschutzes 7941 € pro Flugstunde plus Personalkosten zu zahlen.

Am Boden

Bei der Bekämpfung wird zwischen Wipfelbrand und Bodenbrand unterschieden.

Beim Bodenbrand ist ein Ansatz die Errichtung von Brandschneisen. Dabei wird in Abhängigkeit von den erwarteten maximalen Flammenlängen ein Wundstreifen angelegt, in dem sämtliches brennbares Material entfernt oder kontrolliert abgebrannt wird, damit der Waldbrand sich dort nicht weiter ausbreiten kann. Jedoch kann es durch Funkenflug zu einem Überspringen der Brandschneise kommen und die Bodentruppen dadurch durch Feuer im Rücken gefährden.

Bei den meisten Waldbränden gibt es Probleme mit der Wasserversorgung, da die nächsten Wasserentnahmestellen oft weit entfernt sind. Außerdem ist das Einsatzgebiet vor allem im Gebirge oft nur schwer zugänglich. Man muss eine Löschwasserförderung über lange Wegstrecken aufbauen. Dazu sind mehrere Feuerlöschpumpen notwendig. Da das Wasser aber immer nur an der Oberfläche des Laubes bleibt, muss man trotzdem mit Schaufeln und Feuerpatschen das Feuer ausschlagen oder dem Löschwasser ein Netzmittel zumischen, welches die Oberflächenspannung des Wassers vermindert.

Für solche Einsätze ist immer eine große Anzahl von Feuerwehrleuten notwendig, die für eine effektive Brandbekämpfung auch eine spezialisierte Ausbildung durchlaufen müssen.

Eine sehr spezielle Löschmöglichkeit ist das Sprengschlauchverfahren. Dieses Verfahren wurde 1996 von den Entwicklern Ries und Rosenstock unter dem Namen 2RS-System registriert. Die Sprenglöschung erfolgt durch die Anwendung von speziell gefertigten, kunststoffummantelten Schläuchen, die mit Wasser gefüllt werden. Der Schlauch mit typisch 25 cm Durchmesser ist mit einer Sprengstoffschnur (maximal 40 g Sprengstoff pro Meter) versehen. Durch Ausbringung und Füllen der Schläuche in der Nähe der Brandstelle oder Brandfront kann durch Zündung der Sprengsätze das Wasser fein zersprengt nahe an den Brandherd gebracht werden. Dadurch kann der Brand gelöscht und die Umgebung gekühlt werden.

Risiken durch Munition und Kampfmittel

Beim Waldbrand am 23. März 2014 im Bereich Jungherrntal, Lilienfeld, Niederösterreich kam es durch noch aus dem Zweiten Weltkrieg abgelagerte oder abgeworfene Maschinengewehrmunition und Granaten zu zahlreichen Explosionen, Schüssen und Stichflammen, die die Löscharbeiten behinderten.

Prävention und Gefährdungslage

Feuerwachturm auf den Calvörder Rabenberg (Calvörde)
Löschwasserteich zwischen Oldendorf und Eschede (Niedersachsen)
Die Cessna 206H Stationair des Feuerwehrflugdienstes Niedersachsen zur Waldbrandbeobachtung

Ein wichtiger Aspekt ist das rechtzeitige Erkennen von Waldbränden, da der zum Löschen nötige Aufwand mit der Zeit exponentiell wächst. Deshalb werden Patrouillen oder in Feuerwachtürmen stationierte Brandwächter eingesetzt.

Waldbrandindex

In Deutschland wird die Gefahr eines Waldbrandes nach einem je nach Bundesland vier- oder fünfstufigen Waldbrandindex ermittelt. Je bekannter diese Gefährdungslage ist, desto größer wird die Wahrscheinlichkeit, Waldbrände zu verhindern, jedoch hat die Erfahrung gezeigt, dass viele Brandstifter sich durch bekannte Waldbrandwarnungen zum Zündeln animiert sehen.

Darüber hinaus werden aus Präventionsgründen in waldbrandgefährdeten Gebieten entsprechende Wasservorräte angelegt. So wurden in Niedersachsen nach der Waldbrandkatastrophe 1975 an vorhandenen Seen, Fischteichen oder Kiesgruben Löschwasser-Entnahmestellen eingerichtet und in besonders gefährdeten Gebieten Löschwasserteiche angelegt, um eine schnelle und effiziente Wasseraufnahme durch Löschfahrzeuge zu ermöglichen. Wo Fließgewässer zur Wasserentnahme fehlten, legte man ausgediente Heizöltanks als Löschwasser-Vorratstanks mit jeweils zwischen 20.000 und 100.000 Liter Wasser in die Erde.[Beleg?]

Waldbrandgefahr und Waldbrandwarnung

Warntafel (tschechisch-deutsch)

Zur Berechnung der Gefährdungslage von Waldbränden verwendet man Wetterwerte wie Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchte, der Windgeschwindigkeit, Niederschlagsrate und die kurz- und langfristigen Niederschlagssummen, sowie kurz- und langwellige Strahlung.

Aber nicht allein meteorologische Parameter sind ausschlaggebend für die Waldbrandgefahr, sondern auch der Vegetationsstand. Zeigerpflanzen (sie zeigen bestimmte Umweltbedingungen, wie den Stickstoffgehalt des Bodens, Luftverschmutzung oder Nässe bzw. Trockenheit an) spielen eine wichtige Rolle. Mit ihnen wird die phänologische Entwicklung des Waldbodenbewuchses und des Kronenraums abgeschätzt. Wenn das frische Ergrünen der Bodenvegetation und die Belaubung der Kronen abgeschlossen sind, wird die Ausbreitung der Waldbrände gedämpft und die Gefahr niedriger bewertet. Nicht alle Baumarten sind gleichermaßen zündanfällig. Waldbrandstatistiken zeigen, dass unterschiedliche Bestandstypen in unterschiedlichem Maße von Waldbränden bedroht sind. Es hat sich deshalb als sinnvoll und ausreichend erwiesen, die Waldlandschaften – je nach ihrer Zünd- und Brennfähigkeit – zu beurteilen. Die mit dieser Klassierung verbundenen Gefährdungskorrekturen werden bei der abschließenden Bewertung des lokalen Waldbrandrisikos berücksichtigt.

Einstufungssysteme sind beispielsweise:

  • Fire Weather Index (FWI/Indice forêt météo, IFM) von Météo-France und Meteorological Service of Canada: auf meteorologischen Kenngrößen, Index bis zu 30, oder sechsstufige Skala (very low bis extreme, EFFIS); zugrundeliegende Werte sind Fine Fuel Moisture Code (FFMC), Duff Moisture Code (DMC), Drought Code (DC), Buildup Index (BUI), Initial Spread Index (ISI); dazu kommt noch das Daily Severity Rating (DSR) und andere Einstufungen
  • Waldbrandrisikostufe (Waldbrandgefahrenklasse) der EU-Kommission, sie klassifizierte die Wälder Europas in verschiedene Stufen der Gefährlichkeit (dreistufig: A/hohes, B/mittleres, C/geringes Risiko)
  • Waldbrandgefährdung, Deutsches System des DWD: aus Waldbrandgefahrenklasse (nach Gebiet, vier), Waldbrandgefahrenindex (WBI/M-68, vier/fünf), Waldbrandgefahrenwarnstufe (vier/fünf)

Warnsysteme (und Webseiten):

  • Meteoalarm: für ganz Europa, übernimmt die nationalen Warnstufen in das vierstufige Gesamtsystem Grün – Gelb – Orange – Rot; Flurbrand (Gras-, Schilf-, Heidebrand und Ähnliches) werden unter dieser Warnstufe miterfasst.
  • EFFIS (European Forest Fire Information System): Das gemeinsame europäische Warnsystem, gibt das französisch-kanadische Einstufungssystem
  • ALPFFIRS (Alpine Forest Fires): Warnverbund des Alpenraumes

Folgen

Neben den unmittelbaren Folgen wie Freisetzung von Treibhausgasen (CO2), die lokale Zerstörung der Vegetation, Beeinträchtigung der Fauna, Verlust der Erholungsfunktion für einige Jahre, wirtschaftliche Einbußen für die Forstwirtschaft und den Tourismus und eventuell erhebliche Schäden an angrenzendem Kulturland gehören auch die mittelbaren. Diese sind erhöhte Erosion wegen der fehlenden Bäume, vermehrte Flutereignisse unterhalb des Brandortes und Beeinträchtigung der Wasserqualität durch die natürlich entstandene inorganische Schadstoffbelastung mit Folgen für die Wasserversorgung wie für die Gewässer-Ökologie, während organische Schadstoffe (z. B. polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) eher nur kurzfristig problematisch in Erscheinung treten. Eine häufig vermutete verminderte Wasserspeicherkapazität des Bodens nach einem Waldbrand wird kontrovers diskutiert.

Forschung

Verbrannter Wald nahe Kastro / Insel Thasos
Detail eines bei einem Buschfeuer ausgebrannten Baumes im Okavangodelta (2019)

Das Global Fire Monitoring Center in Freiburg im Breisgau ist seit 1998 die einzige europäische Forschungsstelle zur Sammlung von Daten im Zusammenhang mit Waldbränden. Leiter dieser Zweigstelle des Max-Planck-Instituts für Chemie ist Johann Georg Goldammer, der im Auftrag der Vereinten Nationen (UN International Strategy for Disaster Reduction (UN-ISDR)) am Global Fire Monitoring Center (GFMC) u. a. im Rahmen seiner Professur für Feuerökologie mit Hilfe seiner Forschung Strategien zur globalen Waldbrandbekämpfung entwickelt.

Im alpinen Raum wurde das Projekt „ALP FFIRS“ (Alpine Forest Fire Warning System) durchgeführt. Ziele des Projektes waren vorbeugende Maßnahmen zur Verringerung von Schäden im Zusammenhang mit Waldbränden. Dazu wurde ein gemeinsames Warnsystems für den Alpenraum unter Berücksichtigung der jeweils aktuellen Wetterbedingungen entwickelt. Die Hauptaufgabe bestand in der Bereitstellung einer Entscheidungshilfe für die Behörden und Feuerwehren. Ein einheitlicher Gefährdungsindex soll die alpinweite Vergleichbarkeit der Warnstufen ermöglichen. Projektpartner waren 14 öffentliche Institutionen wie Wetterdienste, Universitäten, regionale und nationale Behörden aus dem Alpenraum (5 aus Italien, 3 aus der Schweiz, 2 aus Österreich, 2 aus Slowenien, je 1 aus Frankreich und Deutschland).

An der Universität für Bodenkultur Wien wurde im Rahmen der Österreichischen Forschungsinitiative Waldbrand (AFFRI – Austrian Forest Fire Research Initiative) die Häufigkeit, Verteilung und die Gefahr von Waldbränden in Österreich untersucht. In Abhängigkeit von Vegetation, Klima und menschlichem Einfluss soll das Auftreten und Verhalten von Waldbränden in gefährdeten Waldökosystemen modellhaft beschrieben werden. AFFRI verfolgte die beiden Ziele, „hot spots“ für Waldbrände in Österreich in Abhängigkeit von Vegetation, Klima und Lage zu identifizieren und einen Waldbrand-Simulator für österreichische Verhältnisse zu entwickeln.

Im Rahmen von AFFRI sowie von ALP FFIRS und FIRIA wurde eine öffentlich zugängliche Waldbrand-Datenbank für Österreich erstellt. Sie umfasst sämtliche an der Universität für Bodenkultur in Wien, Institut für Waldbau, erhobenen Vegetationsbrände seit 1993.

In Australien beschäftigt sich das Buschfeuer-Forschungszentrum mit sozialen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen von Buschfeuern.

In der Literatur

Die seinerzeit berühmte Erzählung Der Waldbrand von Leopold Schefer schilderte einen Riesenwaldbrand in Kanada im Jahre 1827. Norman Maclean beschreibt in Junge Männer im Feuer (1994) den Mann-Gulch-Waldbrand 1949 in Montana, der 13 Männer das Leben kostete.