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Workshop Novas Tecnologias em Gestão Florestal Sustentável - A gestão do risco de incêndio e a gestão da cadeia de valor, 25-26 Out. 2010, Instituto Superior de Agronomia
Desenvolvimento experimental de modelos
de comportamento do fogo para apoio à
gestão florestal
Paulo M. Fernandes
Esquema
1. O comportamento do fogo e a gestão florestal
2. Predição do comportamento do fogo: aplicações e alternativas
3. Comportamento do fogo: dados de entrada e qualidade da predição
4. Programa experimental em pinhal bravo
5. Conclusão
Aquilo que o fogo faz
Desloca-se, consome combustível, produz calor
O comportamento do fogo e a gestão florestal
Características
Velocidade de propagação, dimensões e geometria da chama,
intensidade, tipo de fogo, fenómenos extremos
O comportamento do fogo e a gestão florestal
Perigo de incêndio (FAO)
“Avaliação dos factores (fixos e variáveis) do piro-ambiente que
determinam a facilidade de ignição, velocidade de propagação,
dificuldade de controlo e o impacto do fogo”
Combustível
Piro-ambiente
Comportamento
do fogo
A avaliação (modelação) do comportamento do fogo dá uma
base objectiva e quantitativa para formular prescrições de
silvicultura preventiva e de gestão do combustível florestal
Efeitos
do fogo
O comportamento do fogo e a gestão florestal
É muito escassa a evidência empírica do impacto quantitativo da
silvicultura preventiva no comportamento do fogo
Efeito da desramação
Predição do comportamento do fogo: aplicações
Análise de alternativas de arborização
Planeamento espacial da gestão de
combustíveis: análise de efectividadee optimização
Análise e cartografia do perigo de incêndio
Fogosuperficial
Fogo passivode copas
Fogo activode copas
Selecção entre alternativas de tratamento do combustível
Desenvolvimento de prescrições de silvicultura preventiva
0
4
8
12
16
1 10 19 28 37 46 55
Vel. do vento, km/h
MW
/m
750 arv./ha, Hc=6 m
750 arv./ha, Hc=7.5 m
500 arv./ha, Hc=6 m
500 arv./ha, Hc=7.5 m
5 t/ha, 150 arv./ha, Hc=7.5 m
Planeamento de fogo controlado
Predição do comportamento do fogo: alternativas
Software do USDA Forest Service
Baseado no modelo de propagação do fogo de Rothermel
(1972), que combina o princípio da conservação de
energia com relações empíricas derivadas a partir de
queimas em laboratório
O uso de modelos de combustível confere flexibilidade e
permite aplicação universal
http://www.fire.org
18 modelos de combustível
descrevem os espaços florestais
de Portugal Continental
Quercus robur
RoS = 0.3688 m/min
Hf = 0.3 m
Eucalyptus globulus
RoS = 0.3846 m/min
Hf = 0.7 m
Pinus pinaster
RoS = 0.3358 m/min
Hf = 0.6 m
Quercus suber
RoS = 0.1844 m/min
Hf = 0.2 m
POCI/AGRI/61164/2004
Predição do comportamento do fogo: alternativas
Descrevem condições naturais
Heterogeneidade ambiental implícita
Utilização fácil
Melhor desempenho
Predição do comportamento do fogo: alternativas
Modelos empíricos
Análise estatística de dados de campo
Limites à amostragem de dados
Não devem ser extrapolados para lá do
intervalo de condições experimentais.
InputsComportamento
do fogo
?????
Modelos
Comportamento do fogo: input e qualidade da predição
Qualidade das estimativas é mais afectada pelos dados de
entrada do que pelos modelos (garbage in… garbage out)
Conhecer os pressupostos e limitações dos modelos/tecnologias
Exemplo 1
Predição do comportamento de um fogo
experimental de Verão em pinhal bravo:
efeito da opção de selecção do
modelo de combustível
t = 2
t = 3
t = 28 t = 13
Fernandes et al. (2004), Ann. For. Sci.
Comportamento do fogo: input e qualidade da predição
Velocidade de propagação
MAE = 2,0 m/min
MA%E = 95,4%
MBE = -1,5 m/min
Mod. NFFL
MAE = 1,0 m/minMA%E = 54,3%MBE = -0,8 m/min
Mod. Portugal
Comportamento do fogo: input e qualidade da predição
Comprimento da chama
Ocorrência de fogo de copas
Mod. NFFL
Exactidão = 41%
Mod. Portugal
Exactidão = 65%
Mod. NFFL
MAE = 2,7 m
MA%E = 69,2%
MBE = 2,7m
MAE = 1,7 m
MA%E = 43,5%
MBE = 1,7m
Mod. Portugal
Comportamento do fogo: input e qualidade da predição
Exemplo 2 (Fernandes 2009, Can. J. For. Res.)
Simulação do comportamento do fogo para analisar a persistência do
efeito do fogo controlado em pinhal bravo:
erro associado ao uso de modelos de combustível não calibrados
A análise estatística do comportamento dos fogos experimentais (n=36)
mostrou que 10 anos após o tratamento o comprimento da chama era
25% inferior em relação ao pinhal não tratado.
A simulação resultou em comprimentos de chama quase idênticos
para as duas situações.
Comportamento do fogo: input e qualidade da predição
Programa experimental em pinhal bravo
Medição das características de comportamento do fogo e dos seus
efeitos de 1º ordem em fogos de superfície (Novembro – Junho) no
Norte de Portugal em três tipos estruturais de combustível
Declive (o) -6 - 17
Velocidade do vento a 1.7-m (km h-1) 0.5 - 22.0
Temperatura ambiente (oC) 2 - 30
Humidade relativa (%) 24 - 96
Humidade do combustível morto fino (%) 3.7 - 41.7
Humidade da folhada inferior (%) 7.3 - 296.1
Humidade do combustível vivo (%) 82.3 -157.6
Intervalo de condições ambientais
IB=243 kW/m
IB=519 kW/m IB=1250 kW/m
Programa experimental em pinhal bravo
Resultados (modelos)
Probabilidade de propagação do fogo
Características de propagação do fogo
(“contra” e “a favor” do vento/declive)
• Velocidade de propagação
• Altura e comprimento da chama
• Intensidade da frente de chamas
Redução do combustível
fino (por estrato)
Avaliação (pós-fogo) da severidade
Altura de copa dessecada
Fernandes et al. (2008), Can. J. For. Res.; Fernandes et al. (2009), Int. J. Wildland Fire
Avaliação dos modelos
?
Declive <15o
Aplicabilidade
Condições mais secas e ventosas: fogo de copas
Condições de queima suaves conducentes a fogo de intensidade reduzida a moderada
Programa experimental em pinhal bravo
dados de desenvolvimento
dados de avaliação
0
2
4
6
8
10
12
14
Pre
dic
ted
0 2 4 6 8 10 12 14
Observed
O
E
Velocidade de propagação (m/min)
Programa experimental em pinhal bravo
Programa experimental em pinhal bravo
Os resultados reflectem as
condições locais do combustível
e do povoamento
Programa experimental em pinhal bravo
Programa experimental em pinhal bravo
Programa experimental em pinhal bravo
Calibração robusta de modelos de
combustível (Cruz & Fernandes 2008, Int. J. Wildland Fire)
Sistema de modelos PPPY(Cruz et al. 2008, Aust. For.)
Calibração do índice meteorológico
de perigo de incêndio (FWI)
(Palheiro et al. 2006, 5th ICFFR)Análise da longevidade do
efeito do fogo controlado
(Fernandes 2009, Can. J. For. Res.)
Conclusão
Não usar um modelo como uma caixa negra.
Os dados de entrada são tão importantes quanto os modelos.
Abordagens de modelação diferentes para necessidades e objectivos
diferentes (base física versus base empírica).
Independentemente da opção de modelação do comportamento do
fogo é essencial dispor de dados experimentais ou casos de estudo.
Os modelos actuais são suficientemente sólidos para orientar a
silvicultura preventiva, mas o seu desempenho no desenvolvimento
de prescrições é incerto.
É necessário compreender melhor a modificação do piro-ambiente
causada pela silvicultura preventiva e a gestão de combustíveis, e o
impacto que têm no comportamento e severidade do fogo.