UC Irvine: Waldbrand-Risikokarte zeigt, welche Häuser brennen

Wenn ein Waldbrand durch ein Wohngebiet zieht, wirken die Verluste oft wie grausamer Zufall: Ein Haus bleibt unversehrt, während das Nachbarhaus bis auf die Grundmauern abbrennt.

Dieser Eindruck der Willkür täuscht jedoch weitgehend. Ein Team der University of California, Irvine (UC Irvine) wertete mehr als 100.000 Gebäudeinspektionen nach Bränden aus und stellte fest, dass die Schäden klaren Mustern folgen.

Der aussagekräftigste einzelne Hinweis war weder Wetter noch Gelände, sondern das Gebäude selbst.

Waldbrandschäden waren nicht zufällig

Somnath Bar und sein Team analysierten 100.230 Inspektionsdatensätze, die zwischen 2013 und 2024 in Kalifornien erhoben wurden.

Die Daten stammen vom California Department of Forestry and Fire Protection (CAL FIRE). Dessen Einsatzkräfte erfassen nach einem Brand jedes einzelne Gebäude.

Die Untersuchungen umfassten 22 Brände. Von den begutachteten Gebäuden wurden 53.879 zerstört; 86 Prozent der beschädigten Objekte lagen dort, wo Wohnbebauung auf offene Vegetation trifft – einem Bereich, den Fachleute als Wildland-Urban Interface bezeichnen.

„Wir haben vorhersagbare Merkmale dafür entdeckt, wie Gebäude bei kalifornischen Waldbränden zerstört werden. Das zeigt, dass das Schadensmuster nicht zufällig ist“, sagte Bar, Postdoktorand für Bau- und Umweltingenieurwesen.

„Wir haben festgestellt, dass wir durch die Bestimmung der exakten Kombination beteiligter baulicher, umweltbedingter und meteorologischer Faktoren ein umfassendes, physikalisch interpretierbares Rahmenwerk schaffen können, um zu erklären, zu modellieren und vorherzusagen, welche Gebäude mit größter Wahrscheinlichkeit beschädigt oder durch Feuer zerstört werden.“

Warum manche Häuser zuerst Feuer fangen

Bars Team speiste die Datensätze in ein Modell des maschinellen Lernens ein und ergänzte anschließend schrittweise Wetter- und Geländedaten, um die wichtigsten Einflüsse zu bestimmen. An erster Stelle stand die Brennbarkeit des jeweiligen Gebäudes.

Die Forschenden bewerteten die einzelnen Bauteile jeder Struktur. Zaunmaterialien hatten mit 16 Prozent den größten Einfluss, gefolgt von Außenverkleidungen mit 15 Prozent, dem Baujahr mit 14 Prozent, Dachmaterialien mit 13 Prozent und Dachüberständen mit 10 Prozent.

Holzzäune und Holzverkleidungen können Glut auffangen und das Feuer anschließend zur dahinterliegenden Wand weiterleiten. Bei älteren Häusern, offenen Dachüberständen und ungeschützten Lüftungsöffnungen gelangt zudem mehr Glut an Holzteile.

„Das Brandrisiko verstärkt sich, wenn diese Bauweisen auf Umweltfaktoren wie atmosphärische Trockenheit, hohe Temperaturen, Wind und trockene Brennstoffe wie Bäume, Sträucher und Gräser treffen“, sagte Tirtha Banerjee, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der UC Irvine.

Trockene Luft erhöhte die Wahrscheinlichkeit

Auch die Umweltfaktoren lieferten ein eigenes deutliches Signal. In einer zweiten Analyse trennte das Team Ursache und Zufall voneinander; trockene Luft zeigte dabei den stärksten Effekt aller Einzelfaktoren.

Die Trockenheit wurde über das Dampfdruckdefizit bestimmt, also darüber, wie viel Feuchtigkeit die Luft Pflanzen und Holz entziehen kann. Ein Anstieg dieser Trockenheit um ein Perzentil erhöhte die Schadenswahrscheinlichkeit um etwa zwei Prozent.

An den heißesten, trockensten und windigsten Tagen war die Wahrscheinlichkeit am größten, dass Häuser brannten. Niedrige Taupunkte und starke Winde verschärften die Gefahr zusätzlich.

Waldbrand-Risikokarte sagt Schäden voraus

Aus den Ergebnissen entwickelte das Team eine landesweite Karte, den Wildfire Building Damage Risk Index. Er bewertet für Rasterzellen von etwa 100 Metern Breite im gesamten Bundesstaat die Wahrscheinlichkeit von Schäden.

Die umfassendste Modellversion sagte Schäden mit 88 Prozent Genauigkeit voraus. Eine abgespeckte Fassung, die ausschließlich Gelände und Landbedeckung ohne Wetter- oder Gebäudedaten nutzte, erreichte nur 74 Prozent.

Um die Belastbarkeit der Karte zu prüfen, hielten die Forschenden drei große Brände vor dem Modell zurück und ließen es deren Folgen vorhersagen: den CZU Lightning Complex und die Hennessey-Brände von 2020 sowie den Bear Fire von 2024.

Bei Bränden, die das Modell zuvor nicht kannte, erkannte die umfassendste Version Schäden weiterhin in 76 bis 82 Prozent der Fälle korrekt.

„Kommunen und Hauseigentümer können die WBDRI-Karte nutzen, um Inspektionen des verteidigungsfähigen Raums und Investitionen zur Verringerung von Brennmaterial in Gebieten zu priorisieren, in denen die Schadenswahrscheinlichkeit 0,55 übersteigt – dem Schwellenwert, bei dem sich bauliche Härtung und Vegetationsmanagement am stärksten auszahlen“, sagte Bar.

Wo weiterhin gebaut wird

Ein großer Teil des Risikos hängt damit zusammen, wo neue Häuser entstehen.

In den gesamten Vereinigten Staaten wuchs die Wildland-Urban Interface zwischen 1990 und 2010 um etwa 33 Prozent; dabei kamen mehr als 12 Millionen Gebäude hinzu.

Kalifornien dehnte die Bebauung in diese Zone weiter aus. Zwischen 2020 und 2022 entstanden mehr als 80 Prozent der neu gebauten Häuser des Bundesstaates in Gebieten mit hohem Waldbrandrisiko.

Die Palisades- und Eaton-Brände im Januar 2025 machten die Folgen sichtbar: Santa-Ana-Winde trieben die Flammen in Wohnviertel von Los Angeles und zerstörten mehr als 16.000 Gebäude.

Die abgebrannten Häuser lagen häufig in mittleren Höhenlagen von rund 520 Metern und an sanften Hängen, die den Wind bündeln.

Gräser, Chaparral und Eichenwald in ihrer Umgebung lieferten schnell entzündlichen Brennstoff.

Maßnahmen für Hauseigentümer

Der Inspektionsdatensatz weist Lücken auf. Er umfasst 22 Brände statt aller Brände, berücksichtigt keine kleineren Feuer außerhalb des Zuständigkeitsbereichs von CAL FIRE und enthält für 2018 überhaupt keine Einträge.

Die Genauigkeit sank außerdem, als das Team das Modell auf Regionen des Bundesstaates übertrug, mit denen es nicht trainiert worden war.

Kaliforniens vielfältige Landschaften – von Küstenwäldern bis zur Wüste – erschweren es, eine einzige landesweite Regel überall gleichermaßen anzuwenden.

„Der starke Einfluss der Gebäudebrennbarkeit auf Schäden vermittelt uns eine ermutigende Erkenntnis: Hauseigentümer und Gemeinden sind nicht machtlos“, sagte Bar.

„Der Austausch von Holzzäunen, die Umrüstung von Außenverkleidungen auf nicht brennbare Materialien, die Nachrüstung von Dachüberständen und der Einbau glutfester Lüftungsöffnungen können die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gebäude bei einem Waldbrand verloren geht, erheblich verringern.“