Prédire l'allumage d'un feu de forêt induit par un conducteur dynamique se balançant sous des vents forts

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3998 (2023) Citer cet article

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Lors d’événements de vents violents et de conditions météorologiques sèches, les systèmes électriques peuvent être à l’origine d’incendies de forêt catastrophiques. En particulier, le contact conducteur-végétation a été reconnu comme la principale cause d’inflammation des incendies de forêt liés aux services publics. Il existe un besoin urgent d’une analyse précise des risques d’incendies de forêt pour soutenir la prise de décision opérationnelle, comme la gestion de la végétation ou les coupures d’électricité préventives. Ce travail étudie le mécanisme d'inflammation provoqué par le déplacement du conducteur de transmission vers la végétation voisine et entraînant un contournement éclair. Plus précisément, l’état limite étudié est défini comme le conducteur empiétant sur la clairance minimale prescrite de la végétation. Les caractéristiques stochastiques de la réponse de déplacement dynamique d'une ligne de transmission à travées multiples sont dérivées d'une analyse spectrale efficace dans le domaine fréquentiel. La probabilité d'empiétement en un emplacement spécifié est estimée en résolvant un problème classique de première excursion. Ces problèmes sont souvent résolus à l’aide de modèles statiques équivalents. Cependant, les résultats montrent que la contribution des secousses aléatoires du vent au déplacement dynamique du conducteur est appréciable sous des vents forts turbulents. Négliger cette composante aléatoire et dynamique peut conduire à une estimation erronée du risque d’inflammation. La durée prévue de l’événement de vent fort est un paramètre important pour déterminer le risque d’inflammation. De plus, la probabilité d’empiétement s’avère très sensible au défrichement de la végétation et à l’intensité du vent, ce qui souligne la nécessité de données à haute résolution pour ces quantités. La méthodologie proposée offre une voie potentielle pour une prévision précise et efficace de la probabilité d’inflammation, ce qui constitue une étape importante dans l’analyse des risques d’incendies de forêt.

Les incendies de forêt, également appelés feux de brousse, peuvent se produire en cas de conditions météorologiques défavorables (faible humidité, température élevée, vents violents, etc.) combinées à un combustible végétal sec. Au cours des dernières décennies, les incendies de forêt sont devenus une menace grave dans le monde entier, notamment dans le sud de l’Europe, en Amérique du Nord et dans le sud-est de l’Australie1,2,3. Les incendies de forêt dans différentes régions présentent des caractéristiques régionales, car les conditions locales affectent les causes typiques d'inflammation, le comportement des incendies, etc. Aux États-Unis, les incendies de forêt constituent un risque particulièrement important en Californie, qui souffre de fréquents incendies de forêt dévastateurs. Le Département des forêts et de la protection contre les incendies de Californie (CAL FIRE) a signalé une moyenne annuelle de 3 217 incendies de forêt et 624 728 acres brûlés en Californie entre 2016 et 20204. Même si les incendies de forêt peuvent être déclenchés par une grande variété de causes (par exemple, la foudre, les incendies criminels, le tabagisme, etc.), il a été démontré que les lignes électriques sont la seule source d'inflammation qui ne diminue pas5. Les statistiques ont montré que sur les 20 incendies de forêt les plus destructeurs en Californie, au moins cinq ont été déclenchés par des systèmes électriques, y compris l'incendie de camp de 2018, qui a détruit 18 804 structures et fait 85 morts6. En fait, les incidents déclenchés par les réseaux électriques sont plus susceptibles de se transformer en incendies de forêt de grande ampleur, en raison de leur relation particulière avec des conditions météorologiques extrêmes. Un réseau électrique, composé de nombreux composants et équipements, peut connaître une forte augmentation des pannes/défauts en cas de vents forts7,8. Avec l'apport d'air chaud et sec, divers mécanismes d'inflammation peuvent être déclenchés et des incendies peuvent se déclencher là où des combustibles sont présents. De plus, des vents forts peuvent grandement faciliter la propagation du feu, tout en entravant les efforts de lutte contre l’incendie. Le vent est le facteur météorologique déterminant pour l’allumage des lignes électriques. Cela a été démontré par la survenue conjointe d’incendies de forêt liés aux lignes électriques et de vents extrêmes saisonniers en Californie9,10. Ces vents de foehn (appelés vents de Diablo ou vents de Santa Ana) se caractérisent par une intensité et des rafales remarquables.