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SEGÚN UNA INVESTIGACIÓN DEL GOA: GRANDES INCENDIOS EN CANADÁ AFECTAN A LA ATMÓSFERA DE CASTILLA Y LEÓN

Fuente: Gabinete de Comunicación de la UVa

En el verano de 2013 acaeció en la atmósfera de Castilla y León un evento “extraordinario”. Entonces, se dispersaron en los cielos de la meseta Norte emisiones de partículas de la industria europea y otras procedentes de un incendio forestal en Arribes del Duero y de otros grandes fuegos, pero de bosques muy lejanos en Canadá.

Cada una de las tres fuentes aportaba al aire distintos compuestos de material particulado que fueron registrados por aparatos ópticos de la Universidad de Valladolid (UVa).

Ha sido la primera vez que en esta parte de España se detectó un incendio de esta “enorme magnitud” de origen tan lejano, mediante este tipo de instrumental científico.

La información ordenada que se ha extraído puede contribuir ahora a tomar medidas más efectivas frente a la contaminación de fondo.

La coincidencia fue “sorprendente” e “inusual”, según lo califican investigadores del Grupo de Óptica Atmosférica (GOA) en un artículo publicado recientemente en la revista científica Atmospheric Environment.

Los aerosoles atmosféricos son objeto de estudio en recientes décadas debido a su papel en la modificación del clima o en la calidad del aire. Se trata de partículas sólidas aproximadamente del tamaño de una millonésima parte de un metro.

Forman parte de los componentes naturales de la atmósfera, pero en ocasiones proceden de emisiones antropogénicas. Desde la Revolución Industrial, se han incrementado progresivamente los aerosoles asociados a la actividad humana.

Tres estaciones en Castilla y León

Para registrar estos aerosoles, el equipo investigador empleó medidas ópticas. El GOA participa junto a otras universidades y centros de investigación en una red para el estudio de aerosoles denominada AERONET.

A través de dos estaciones radiométricas propias en Valladolid y Palencia y otra gestionada por la Junta de Castilla y León en Peñausende (Zamora), el grupo midió la presencia de estas partículas en la atmósfera aquellos días del verano de 2013.

Se midió la radiación solar, ya que estas partículas sólidas y gases (como el vapor de agua o el ozono) que componen la atmósfera modifican con su presencia la llegada de la luz a la superficie terrestre.

La atenuación producida sobre la radiación solar proporciona información sobre la presencia de partículas atmosféricas y sus principales características.

Con este estudio, se pudo describir el aporte de un gran incendio originado en Canadá, a tres mil metros de altitud en la atmósfera.

Desde la provincia canadiense de Terranova y Labrador, una especie de columna con las emisiones de un gran incendio forestal cruzó el Atlántico y alcanzó la península Ibérica.

Aunque no es la primera vez que se registra con elementos ópticos este tipo de episodios en el mundo, este fue “espectacular” por sus altísimos valores en el registro de datos. Aquellos días, según se observó a través de instrumentos ópticos, fueron algo más oscuros. Entre el 2 y el 5% menos de las habitualmente despejadas jornadas del verano en Castilla y León.

“No fue observable por el ojo humano ni afectó a la salud pública”, especifica Victoria Cachorro, corresponsable del equipo científico.

Confluencias

En la península Ibérica pueden confluir emisiones de aerosoles naturales como el polvo desértico del Sáhara, incendios forestales en la cuenca mediterránea o incluso América y de la polución de la industria europea.

“No obstante, no es fácil discernir el origen de las fuentes si los eventos suceden a la vez”, advierte Cachorro, catedrática de Física Aplicada en el Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentales en la Facultad de Educación y Trabajo Social de la UVa.

El equipo científico tiene una gran experiencia en la caracterización de aerosoles en lugares como en la isla ártica noruega de Svalbard, Cuba y una base científica argentina en la Antártida.

El grupo realiza tareas de calibración óptica de estas estaciones radiométricas en la ciudad de Valladolid, siendo una referencia mundial a este respecto.

LA UVa Y LA ULE PRECISAN EL DAÑO DE LOS INCENDIOS FORESTALES CON IMÁGENES DE DOS SATÉLITES

Fuente:  UVadivulga Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Valladolid

Cuatro ojos ven más que dos. La premisa es sencilla, pero a más de 700 kilómetros del objeto de observación, esos ojos, aunque sea por duplicado, tienen que ser muy precisos.

A esa distancia orbitan los satélites Landsat 8 y Sentinel 2. A través de sus fotografías, ambos proveen de información valiosa en la gestión forestal de las zonas incendiadas.

Las universidades de Valladolid y León han desarrollado un proyecto de investigación para tener una mejor visión de los sistemas forestales tras los fuegos e integran esta información gráfica satelital para ayudar a los gestores a tomar mejores decisiones en la evaluación del daño, la reforestación y otras acciones de recuperación.

La familia de satélites estadounidenses Landsat observan la Tierra desde 1972. En 2013 se lanzó la octava generación, un dispositivo que proporciona imágenes en las que cada píxel representa 30 metros cuadrados de la superficie terrestre. Es una precisión considerable si se tiene en cuenta que sobrevuela el suelo a 705 kilómetros de altura.

El aparato revisita la misma zona del globo cada 16 días y capta información en diferentes longitudes de onda, desde el visible del ojo humano al infrarrojo cercano y medio del espectro electromagnético.

Cuando se produce un incendio forestal, se puede comparar la situación previa con la posterior, y así establecer el grado de afectación del terreno. Por su veteranía, se ha convertido en un estándar en este tipo de operaciones.

“A pesar de su precisión, el sistema se puede mejorar. A veces, hay nubes u otras condiciones ambientales que reducen las posibilidades de comparar dos imágenes.

Esperar dieciséis días a otra pasada del satélite reduce la información, puesto que la vegetación puede cambiar en ese tiempo. Se hacía necesario buscar una alternativa mejor”, explica Carmen Quintano, coautora de la investigación y profesora del Departamento de Tecnología Electrónica y del Instituto de Gestión Forestal Sostenible del campus de la UVa en Palencia.

El equipo investigador se fijó en el programa europeo Sentinel. Más reciente que el estadounidense, se considera uno de los programas de observación terrestre más importantes de la actualidad. El subprograma Sentinel 2 está basado en dos satélites gemelos, lanzados en 2015 y 2017.

O uno u otro pasan por el mismo punto del globo terráqueo cada cinco días y su resolución espacial es de entre diez y veinte metros.

Este subprograma trabaja en las mismas longitudes de onda que el programa Landsat, por lo que añade longitudes situadas en el límite del rojo, entre el visible y el infarrojo cercano, y por lo tanto, complementarias a las del satélite estadounidense.

Incendio de Acebo
En un trabajo publicado en la revista internacional International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, el equipo castellano y leonés emplea datos de ambos satélites en un caso real, el incendio forestal de Acebo (Cáceres) de agosto de 2015.

En esta zona de la sierra de Gata, el fuego arrasó aproximadamente 8000 hectáreas, en un paisaje dominado por pinos (Pinus pinaster) y rebollos (Quercus pirenaica).

Al combinar las imágenes de ambos satélites, el equipo científico observó que, aunque la precisión final de la estimación de daños en la vegetación fuera un poco menor que la obtenida basadas exclusivamente en datos del satélite estadounidense, había más información para comparar la situación previa y la posterior a aquel desastre ambiental.

Este trabajo permite abrir nuevas perspectivas en la gestión del territorio, especialmente en situaciones como las de los incendios forestales. “A partir de mapas de severidad precisos, se pueden establecer políticas de recuperación del terreno que incluyan repoblaciones o evaluación del daño del suelo más adecuadas”, indica Quintano.

Además de esta línea de investigación, la Universidad de Valladolid también trabaja aplicando modelos de mezclas espectrales para evaluación del daño provocado por los incendios forestales.

Esta técnica emplea todas las bandas del espectro electromagnético, y frente a las dos o tres bandas empleadas en las estimaciones basadas en índices espectrales.

Investigan la mejora de los métodos de teledetección que permiten evaluar la gravedad de un incendio

Fuente: Gabinete de Comunicación de la UVa

Los incendios son un fenómeno frecuente en los ecosistemas forestales mediterráneos. En España, cada año se queman miles de hectáreas, lo que constituye un grave problema ecológico. En este sentido, la clasificación exacta precisa del nivel de afectación por el fuego es fundamental para planificar la rehabilitación de las zonas afectadas.

Por ello, un equipo científico del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (IUGFS), centro mixto de la Universidad de Valladolid (UVa) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), y del Departamento de Ingeniería y Ciencias Agrarias de la Universidad de León, ha estudiado la mejora de los métodos de teledetección habitualmente utilizados para evaluar la gravedad de un incendio.

Según detalla una de las participantes en el estudio, Carmen Quintano, profesora del Departamento de Tecnología Electrónica de la UVa e investigadora del IUGFS, cuando se trata de estimar la severidad de un incendio a partir de imágenes de satélite habitualmente se emplean métodos estandarizados basados en índices espectrales. Los dos índices principalmente empleados son el índice NDVI o índice de vegetación de diferencia normalizada ‐un indicativo de la presencia y condición de la vegetación‐ y el NBR o cociente normalizado de área quemada.

“En este estudio hemos diseñado nuevas versiones mejoradas de estos dos índices. Queríamos ver si se podían mejorar de alguna manera las estimaciones y para ello incluimos en las ecuaciones un nuevo parámetro, la emisividad de la superficie terrestre (LSE, por sus siglas en inglés)”, detalla la investigadora, quien añade que estos índices se relacionaron también con medidas de severidad tomadas en campo, para cuyo cálculo se utiliza también un estándar denominado CBI o índice compuesto de quemadura.

En concreto, se tomó como estudio de caso el grave incendio que tuvo lugar en el noroeste de España en agosto de 2012, en las inmediaciones de la localidad leonesa de Castrocontrigo. Los investigadores analizaron 111 parcelas y establecieron tres niveles de severidad en la zona quemada (bajo, medio y alto) siguiendo el protocolo CBI, que tiene en cuenta diferentes parámetros como el grado de quemadura de las ramas o el tronco de los árboles o el suelo.

Una mejora del 16’22%
Utilizando modelos de regresión, el equipo científico pudo comprobar que la inclusión de la emisividad en los índices calculados a partir de imágenes Landsat mejoró, concretamente, el comportamiento del método NBR en un 16’22%, mientras que en el índice NDVI no se detectó mejoría. Asimismo, a partir de análisis de varianzas se determinó que los índices mejorados del NBR permitían distinguir dos niveles de severidad de la quemadura, baja y moderada‐alta. Por el contrario, el NDVI solo distinguía entre quemado y no quemado, sin poder establecer una clasificación del nivel de severidad.

“Una vez que se produce un incendio nos interesa estimar con la mayor precisión posible el área afectada y el nivel de afectación, una información muy importante de cara a la regeneración de la superficie. Así, el objetivo final de estos métodos es no tener que acudir al área incendiada a realizar mediciones, sino establecer una metodología que permita estimarlas de forma fiable a partir de imágenes de satélite, como las de Landsat, imágenes que tienen una resolución espacial muy adecuada y que la NASA distribuye gratuitamente cada 16 días”, apunta Carmen Quintano.

El estudio, publicado en la revista ‘Remote Sensing Letters’, se enmarca en un proyecto del Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad coordinado por la Universidad de León y en el que participa la investigadora del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible, titulado GESFIRE ‘Multi-scale tools for the post-fire management of fire-prone ecosystems in the context of global change’. El propósito de este proyecto, de cuatro años de duración (2014‐2018), es analizar la severidad de los incendios en todo el eje de transición mediterráneo‐atlántico a partir de tres zonas de estudio en León, Galicia y Valencia.

Referencia bibliográfica:
Fernández‐Manso, A., y Quintano, C. (2015). “Evaluating Landsat ETM+ emissivity‐enhanced spectral indices for burn severity discrimination in Mediterranean forest ecosystems”. Remote Sensing Letters, 6(4), 302‐310.

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