CREAF i CTEF han desenvolupat un model matemàtic per ajudar a predir quin tipus d’incendi patirà cada paisatge.

• El projecte
• En aquest estudi els focs s’han classificat d’acord amb els factors que formen el triangle del foc (Rothermel 1991; Castellnou et al. 2009)
• Es fan unes validacions temporals (de la dècada de 1990 fins a la dècada de 2000) per aportar solidesa i que donen resultats vàlids i comprovats.
• Autors

El projecte

Un equip d’investigadors del CREAF, del Centre Tecnològic Forestal de Catalunya (CTFC) i de la unitat tècnica GRAF dels Bombers de la Generalitat de Catalunya ha trobat la fórmula per saber la probabilitat que té un paisatge de patir un tipus d’incendi o un altre, segons les característiques de la seva vegetació, el tipus de terreny i les condicions climàtiques.

L’estudi pot tenir un gran impacte en la recerca dels règims d’incendis en un escenari de canvi global. Els autors del estudi, que s’ha publicat a la revista International Journal of Wildland Fire, conclouen que estem en un context en què no sabem com evolucionaran els incendis en un futur. El que sí sabem és que els canvis ambientals, com canvis en l’ús del sòl o en la coberta vegetal, canviaran l’estructura dels boscos i, per tant, també pot variar la dinàmica dels incendis.

Aquest estudi es va dissenyar per tractar principalment dos temes:

1. Avaluar la capacitat predictiva dels patrons de propagació del foc que tenen els models de correlació, en una regió afectada per grans focs. Aquests focs s’han classificat d’acord al patró dominant de propagació que està en relació amb els tres factors que formen el triangle del comportament del foc: clima, topografia i vegetació.
2. Analitzar la contribució relativa d’aquests factors ambientals per a cada tipus de patró de propagació amb la finalitat de provar la hipòtesi de que cada patró s’associa amb combinacions específiques d’aquests factors.

  Segons els mecanismes dominants, els patrons de propagació d'incendis, esperàvem que els incendis convectius estarien més fortament relacionats amb els paràmetres que descriuen l'estructura de bosc. També es va predir que els focs de patró topogràfic figuren en una gamma més amplia d’ambients on els altres factors, com ara el vent o la càrrega de combustible, no tenen prou preeminència per fer aparèixer els altres tipus de focs. Aquests dos factors poden superar els efectes de la topografia i transformar un foc impulsat inicialment per la topografia en un altres de convectiu o impulsat pel vent. Per tant, aquells incendis només basats en la topografia són més propensos a ocórrer en situacions menys específiques.

A Catalunya, que és l’àmbit d’estudi, en el període 1942-2002 es van enregistrar 8.121 focs que van cremar 477.982 h forestals; així doncs, la mitjana anual d’àrea cremada fou la corresponent al 0,75% de la superfície forestal de Catalunya. Ara bé, gran part de les zones cremades (67%) la van causar el 2% dels focs, dels quals gran part van produir-se a l’estiu. (Grans incendis, que abasten àrees més grans de 500 h). L’estratègia predominant per combatre els focs ha estat apagar-los i la inversió en aquest aspecte ha augmentat 6 cops des de la dècada de 1980,  tot i que hi ha estudis que determinen que aquesta pràctica és efectiva en focs petits, afavoreix la homogeneïtzació de combustible forestal i, per tant, la predisposició per tenir grans focs.

En aquest estudi els focs s’han classificat d’acord amb els factors que formen el triangle del foc (Rothermel 1991; Castellnou et al. 2009)

 

• Impulsats per l’orografia. El foc està dominat per les corrents locals atmosfèriques, pricipalment per corrents locals de calefacció i refrigeració (brises entre el mar i la terra i vents de vall i pendent) .
• Impulsats pel vent. El vent d’origen atmosfèric porta les flames al combustible més frec i accelera, així, la propagació en direcció del vent, forçant  la radiació i la convecció per transferència de calor. El foc es propaga pel sotabosc i per les capçades i assoleix intensitats elevades.
• Convectius o de ploma impulsats pel combustible. Són focs dominats pels corrents d’aire que es creen per la convecció causada pel foc. Un foc convectiu sorgeix com a conseqüència de les combinacions particulars de càrregues de combustible i condicions atmosfèriques concretes, normalment relacionades amb estratificació atmosfèrica, baixa circulació de vent general i baixa humitat. La massa d’aire calent situada a la part superior de l’incendi s’eleva per convecció i nous vents freds entren a l’àrea de convecció reactivant l’activitat del foc i augmentant la seva intensitat. El camí del foc ja es independent de la topografia i el vent predominant es propaga pel sotabosc i les capçades, assolint elevades intensitats.

  Pel que fa a la modelització, s’ha introduït la variabilitat espacial en la modelització de patrons de propagació del foc, per fer projeccions espacials i temporals. Aquests factors (el triangle del foc) s’introdueixen al model en format ràster a 250 m de resolució. A més de les característiques que recull localment cada píxel, també s’hi inclouen les dels veïns per tenir condicions de contorn al voltant de la ignició en el model, emprant la finestra mòbil d’1 km de radi al voltant del centre del píxel.  Temporalment parlant, es consideren les dades que aporta el mapa de cobertes del 1989 i del 2000, ja que dels quatre que hi ha a la sèrie són els dos en què hi ha un inventari forestal complert.

La modelació s’ha fet amb el programari de MaxEnt (Philips et al. 2006) que empra un algorisme (en què només es modela la presència) d’aprenentatge basat en la entropia màxima per modelar la distribució geogràfica d’espècies, atès que la distribució dels punts d’ignició del foc es considera que segueix patrons similars a la presència d’espècies, tenint en compte que no es pot donar preeminència a cap àrea davant d’altra per determinar el punt d’inici d’un foc, a banda de considerar la presència d’espècies com la única característica per donar el tret de sortida al procés d’aprenentatge. A més, aquest tipus d’algorismes s’han mostrat especialment flexibles en el maneig de dades heterogènies (que no tenen cap patró de distribució específic i modelable), com així ho determinen algunes publicacions (ex: ignicions d’incendis; Bar Massada et al. 2013).  MaxEnt  treballa estimant la distribució de màxima entropia tenint en compte el conjunt de restriccions que reflecteix una distribució incompleta com la que referim de distribució d’espècies. Les unitats que proporciona el simulador mostren el índexs d’hàbitats de més a menys atraients que es construeixen emprant el rang i el contrast entre aquells hàbitats que acullen espècies en relació amb tot el paisatge. Al llarg del procés l’algorisme proporciona un guany, quan hi ha un augment en la probabilitat d’ignició en els punts d’entrenament, la qual cosa és anàloga a la desviació en models generalitzats additius i en models lineals.

Incendi topogràfic, Salo (Bages) juliol 2013

Incendi conduït pel vent, La Riba (Alt Camp) juliol 2011

Incendi convectiu, Cardona (Bages) maig 2005

Es fan unes validacions temporals (de la dècada de 1990 fins a la dècada de 2000) per aportar solidesa i que donen resultats vàlids i comprovats.

 

• La correlació entre variables és substancial  atès que les grans masses de vegetació depenen tant de les condicions climàtiques com de les topogràfiques.
• De vegades amb efectes perniciosos, perquè aquesta dependència pot amagar contribucions que només proporcionen una de les  característiques. Per corregir aquest fet, s’empra l’anàlisi variacional de particions de variables.
• També s’uneixen en una sola variable, factors que no són controlables: topografia i clima.
• Amb tota aquesta estructura variacional es desenvolupen diferents models i s’obté, aplicant el guany regularitzat en l’entrenament, la millora per a cada grup de variables com un percentatge relatiu del model general. Cal determinar l’aportació de cadascun a aquest guany general, de manera separada o per correlació entre grups.

  A banda que no tots els models aconseguits proporcionen valors predictors elevats, es poden extreure les conclusions següents:

• Els focs impulsats per la topografia són difícils de preveure, la qual cosa indica que la combinació de variables no és apropiada per explicar aquest fenomen. No és sorprenent, ja que ocorren en una gamma més àmplia de situacions. Són focs generalistes.
• Els focs impulsats pel vent estan fortament associats amb la mitjana anual de la velocitat del vent, tot i que a aquesta variable no se li pot assignar la variabilitat d’aquest vector, la qual cosa indica una possibilitat de refinar el model amb el registre d’aquestes variacions. Una altra hipòtesi és que aquests tipus de focs no depenen de les variables associades a la vegetació; en canvi, aquest fet no es pot validar amb el model i les observacions que provenen incendis dels Pirineus a la dècada del 2000.
• La predicció de focs convectius assoleix unes cotes elevades d’èxit. El paisatge que és més propens a protagonitzar aquest tipus de focs està compost per coníferes, amb sotabosc dens. Boscos on les capçades elevades no poden actuar contra la proliferació del sotabosc. En aquests focs la temperatura acumulada i la radiació solar tenen un pes important, tot i que la càrrega de massa forestal (combustible potencial) és la variable determinant. Tanmateix, la temperatura i la humitat poden determinar-ne el patró d’evolució.  D’altra banda, el vent té un efecte negatiu en l’aparició d’aquests focs.

Comparació de l'interval de confiança mitjana, error estàndard i el 95% (CI)

Autors

Redactat per: Margarita Torre . Per saber-ne més: Marina Torres