Modelo de monitoreo hídrico para la prevencion contra incendios en el bosque de la Vallesa (Valencia)

Abstract

[ES] El cambio climático produce alteraciones al medio ambiente, en el mediterráneo provoca largas sequías, perdida de ecosistemas y aumento de incendios forestales, entre otros. En el futuro las condiciones del clima que estimulan estos fenómenos se agudizaran, extendiendo el tiempo de sequía e influenciando un incremento de la frecuencia y magnitud de los incendios forestales. El control y prevención de incendios es un tema que ha tomado importancia en los últimos años, debido a que en España se ha permitido urbanizar cerca de masas forestales, como en el caso del Bosque de la Vallesa (Valencia) que hace parte de la reserva natural del rio Turia, esta masa arbórea colinda con zonas urbanizadas, incrementando el riesgo potencial de pérdidas materiales y de vidas humanas, frente a un incendio. La biomasa es el combustible en un incendio forestal, su hidratación disminuye las posibilidades de ignición, por tanto, el agua en la vegetación, es una característica primordial en el comportamiento de un incendio, así como un indicador de la salud del bosque. En esta investigación se pretende elaborar un modelo sobre la dinámica del continuo suelo-planta-atmosfera del Pinus halepensis, de tal forma que se pueda establecer el comportamiento del bosque a la implementación de diferentes riegos, señalados como medida preventiva en la lucha contra la propagación de los incendios forestales. Para lograr esto, se crea un nuevo concepto llamado Eco-Hidro-Voxel (EHV), que permite cuantificar el volumen unitario de agua para el suelo y la planta por m2 frente al ingreso de una precipitación o de un riego determinado. Un dato de entrada del EHV es el LFMC (sus siglas en ingles Live Fuel Moisture Content) o contenido de humedad del combustible vivo, es una métrica que indica el contenido de agua sobre la materia seca analizada, en este caso finos menores a 3 mm, correspondientes a ramillos y acículas. Durante esta investigación se realizaron 18 campañas de campo para extraer manualmente los datos del LFMC, sin embargo, para el cálculo del EHV es necesario contar con valores diarios, es por esto, que se realiza un modelo con las variables atmosféricas y los datos de los sensores instalados en campo. Por otro lado, y con el objetivo de extrapolar la información obtenida a nivel de bosque, se elabora un segundo modelo para hallar nuevamente el valor del LFMC, pero a partir de imágenes satelitales. Se realizó un monitoreo continuo en el bosque de La Vallesa, en dos parcelas de 50m x 50m, allí se han instalado sensores de humedad en el suelo a diferentes profundidades, sensores de humedad en el tronco de algunos árboles, sensores de velocidad de flujo de savia en tronco y se han recolectado manualmente datos de humedades de acículas y ramillos en varios árboles, también se ha instalado una estación meteorológica. Toda la información se registra en un datalogger y se guarda cada 10 minutos, los datos se han recolectado desde agosto del año 2020 hasta mayo del año 2021; las medidas manuales se han tomado cada dos ó tres semanas. Los resultados muestran valores máximos y mínimos de la variación de la humedad en diferentes secciones del bosque (suelo, tronco, ramas y finos) para distintos periodos estacionales (seco, húmedo e intermedio), con este análisis se obtiene la variación unitaria del volumen de agua para cada sección y por tanto será posible determinar el nivel de hidratación del bosque frente a la presencia de un riego determinado. Este estudio se enmarca dentro del proyecto europeo Guardian en donde se pretende frenar la expansión de los incendios forestales hacia las áreas urbanas, hidratando cordones verdes con agua proveniente de depuradora. El proyecto pretende determinar cuándo y cuánto regar para conseguir hidratar la vegetación adecuadamente.

[EN] Global climate change generates environmental disturbance, in the Mediterranean coast it causes long droughts, loss of ecosystems and high amount of forest fires, among others. In the future, the climate conditions that stimulate these phenomena will worsen, extending the time of drought and influencing an increase in the frequency and magnitude of forest fires. The control and prevention of forest fires is an issue that has taken on importance in recent years, because in Spain it has been allowed to urbanize near forest masses, as in the case of the Vallesa Forest (Valencia) which is part of the river Turia natural reserve, this arboreal mass borders urbanized areas, increasing potential risk of material losses and human lives, in the face of a fire. Biomass is the fuel in a forest fire, its hydration reduces the possibilities of ignition, therefore, the water in the vegetation is a fundamental characteristic in the behavior of a fire, as well as an indicator of forest health. This research aims to develop a model on the dynamics of the soil-plant-atmosphere continuum of Pinus halepensis, thereby behavior of the forest can be set by implementing different irrigations considered as a preventive action against the spread of forest fires. In order to achieve this, a new concept called Eco-hydro-voxel (EHV) is created, which allows quantifying the unit volume of water for the soil and the plant per m2 compared to the entry of a precipitation or a determined irrigation. An input data of the EHV is the LFMC (Live Fuel Moisture Content) or moisture content of live fuel, this metric indicates the water content on the dry matter analyzed, in this case fines less than 3 mm , corresponding to twigs and needles. During this research, 18 field campaigns were carried out to manually extract the LFMC data, however, for the calculation of the EHV it is necessary to have daily values, due to this reason a model is created with the atmospheric variables and the data of the field installed sensors. On the other hand, and with the objective of extrapolating the information obtained at the forest level, a second model is elaborated to find again the value of the LFMC, but from satellite images. Continuous monitoring was carried out in the La Vallesa forest, in two plots of 50m x 50m, it has been installed humidity sensors in the soil at different depths, humidity sensors in the trunk of some trees, flow velocity sensors of sap in the trunk and humidity data of needles and twigs have been manually collected in several trees, a meteorological station has also been installed. All the information is recorded in a datalogger and saved every 10 minutes, the data has been collected from August 2020 to May 2021; manual measurements have been taken every two to three weeks. The results show maximum and minimum values of the variation of humidity in different sections of the forest (soil, trunk, branches and fines) for different seasonal periods (dry, humid and intermediate), with this analysis is caught the unit variation of the volume of water for each section and therefore it will be possible to determine the level of hydration of the forest in the presence of a specific irrigation. This study is part of the European Guardian project, which aims to stop the expansion of forest fires into urban areas, hydrating green ridges with water from a sewage treatment plant. The project aims to determine when and how much to water in order to properly hydrate the vegetation.