Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/9790
Title: Caracterização espaço temporal e fatores humanos e biofísicos dos incêndios de vegetação em Portugal
Other Titles: Spatial and temporal characterization and the human and biophysical factors of wildfires in Portugal.
Authors: Parente, Joana Raquel Mendes Cação
Advisor: Pereira, Mario Jorge Modesto Gonzalez
Keywords: Wildfire
Human Factors
Issue Date: 6-Dec-2019
Abstract: Os incêndios são fogos descontrolados e/ou não planeados que ocorrem normalmente em áreas rurais e/ou nas interfaces rural-urbana (RUI), queimando florestas, matos e vegetação agrícola. As regiões mundiais mais propícias à ocorrência de incêndios vão desde as savanas tropicais às florestas boreais, e são caracterizadas por um conjunto de condições necessárias à atividade do fogo (FA). Esta atividade aumenta com a produção primária, fatores ambientais e humanos. Nos últimos 20 anos, os incêndios foram o 5º desastre mais dispendioso e o 6º mais frequente a nível mundial. No mesmo período, a Europa registou um elevado número de incêndios (NF) e de área ardida (BA) sobretudo concentrados na bacia Mediterrânica. Esta elevada incidência do fogo parece ser resultante das atividades humanas como: as mudanças no uso e ocupação do solo, e da ocorrência de condições meteorológicas extremas. Esta região tem tipo de clima e coberto vegetal propícios à FA, tendo registado 1,832,161 incêndios que queimaram 17,377,132 ha, entre 1980 e 2017. De entre os cinco países do sul da Europa, Portugal é constituído por uma área terrestre substancialmente menor (6% da soma da área terrestre destes países), mas apresenta 38% do total NF (TNF) e 26% da BA total (TBA) nesse período. A distribuição espácio-temporal da incidência do fogo em Portugal é muito heterogénea, e é sobretudo influenciada por fatores humanos e biofísicos. O foco principal desta tese consiste em estudar essa variabilidade espácio-temporal e os seus principais fatores. Com este objetivo em mente, foi estudada a distribuição espacial da incidência do fogo, identificados os fatores que mais influenciam essa variabilidade para incêndios de diferentes causas, nomeadamente negligente, que abrange o uso do fogo e/ou fogo acidental, e intencional, que compreende fogo estrutural e/ou incendiarismo. A análise da variabilidade temporal incidiu principalmente no caso dos incêndios de grandes dimensões (LW) e sua relação com condições atmosféricas extremas, como ondas de calor e seca. Os resultados principais espaciais incluem: (i) a existência de um gradiente sul-norte na distribuição dos incêndios com causa humana, mais significativo nos incêndios intencionais; (ii) os fatores humanos e biofísicos têm maior influência na distribuição dos incêndios intencionais, mais na região sul do que na região norte, e na BA normalizada (NBA=BA/área da região) do que no NF normalizado (NNF=NF/área da região); (iii) os principais fatores do NNF são a distância à estrada mais próxima (d), densidade populacional (pd) e a altitude (h) ão a distância à estrada mais próxima (d), densidade populacional (pd) e a altitude (h) x enquanto para a NBA são a h, d, o declive e a pd; (iv) 83% dos LW ocorreram na área afetada por uma onda de calor (HW); e, (v) todos os LW ocorrem áreas afetadas pela seca. O principal resultado geral da análise da distribuição temporal é que a variabilidade intra- e inter-anual dos LW está claramente associada à ocorrência de HW e seca. Especificamente, importa salientar que: (i) 97% dos LW estiveram ativos durante uma HW; (ii) 90% dos dias de LW foram também dias de HW; (iii) 82% dos LW tiveram a sua duração completa na duração de uma HW; (iv) 83% dos LW ocorreram durante uma HW; (v) a maioria dos LW (97% a 95%) e a correspondente BA (98% a 97%) ocorreram durante uma seca; (vi) a relação entre seca e a incidência do fogo é particularmente significativa para secas moderadas e severas quando estas são avaliadas com o SPI a 3 meses e o SPEI a 3 e 6 meses. Estes resultados podem ser complementados por estudos anteriores publicados por mim: (1) a região Norte apresenta maior FA que a região sul, sobretudo devido à existência de diferentes tipos de clima entre elas; (2) os padrões da FA e das datas de ignição são extremamente dependentes de variáveis biofísicas e humanas; e, (3) a BA dentro da RUI duplicou entre 1990 e 2012. As principais conclusões desta tese podem ser utilizadas para a gestão da floresta, da paisagem e do fogo uma vez que permitem: (1) identificar as áreas em cada região mais propensas a incêndios por causa intencional e por negligência, bem como onde ocorre a maior BA por esses incêndios; (2) identificar as regiões mais afetadas e os meses de maior incidência de seca e de HWs nos últimos anos; (3) avaliar o risco e perigo meteorológico/climático de incêndio atual, uma vez que a monitorização da seca é baseada em dados do passado recente, as HWs são bem estimadas pelos modelos atmosféricos atuais; e, (4) a definição de estratégias de adaptação e mitigação para os impactos das HWs e da seca no clima futuro, nomeadamente na saúde humana, produção de alimentos e ocorrência de incêndios, com base em projeções de cenários de clima futuro
Wildfires are uncontrolled and/or unwanted fires that usually occurred in rural areas or/and rural-urban-interface (RUI), and which normally burn forests, agricultural areas, and wildlands that included scrublands and abandoned agricultural areas. The world wildfire-prone regions range from tropical savannahs to boreal forests characterized by factors and conditions required for fire activity (FA). In fact, such activity increases with primary production and when human and environmental factors are gathered at the same place and time. In the last 20 years, wildfires were the 5th costliest and the 6th most frequent type of disaster in the world. In the same period, Europe experienced a high number of fires (NF) and burnt area (BA) mainly concentrated in the Mediterranean basin. This high fire incidence seems to be the result of human activities including land use/ land cover changes, and climate changes observed. The Mediterranean basin characterized by a fire proneness type of climate and vegetation cover has registered 1,832,161 wildfires events that have burnt 17,377,132 ha between 1980 and 2017. In comparison with the other Mediterranean countries, Portugal has a substantially smaller land area but presents 38% of total NF (TNF) and 26% of total BA (TBA) in that period. The spatial-temporal variability of the wildfires in Portugal is very heterogeneous, and mainly driven by human and biophysical factors. The main focus of this thesis is to study this spatial - temporal variability and their drivers. With this objective in mind, it was performed an identification and a thorough characterization of the spatial variability of fire incidence as well as its main drivers, in particular for different fire causes, namely negligent (comprising use of fire and/or accidental fire) and intentional (including structural fire and/or incendiarism) wildfires. The temporal variability analysis was the focus in the large wildfires (LW) and their relationship with extreme weather and climatic conditions, namely heat waves (HW) and droughts. The main spatial results comprises: (i) south-north gradient of spatial distribution of the human caused wildfires, with more significant for intentional wildfires; (ii) human and biophysical drivers’ influence is higher for intentional wildfires, for southern than for northern region and for normalized BA (NBA=BA/region area) than for normalized number of wildfires (NNF=NF/region area); (iii) the leading drivers of NNF are distance to the nearest road (d), population density (pd) and altitude (h) while of NBA are h, d, slope and pd; (iv) h, d, slope and pd influence is higher for intentional wildfires than for negligent wildfires; (v) 83% of LW occurred in the area affected by HW; and, (vi) all LW occurred in area affected by drought. The main result of the temporal analysis indicates that the spatial-temporal distribution of LW is clearly associated with the high/low inter-annual variability of HW/drought. More specific, it is important to highlight: (i) 97% of the total number of LW was active during an HW; (ii) 90% of the total LW days was also HW days; (iii) 82% of the LW had duration completely contained in the duration of an HW; (iv) 83% of LW occurred during a HW; (v) almost all LW (97% to 95%) and corresponding BA (98% to 97%) occurred during drought; and, (vi) the relationship between drought and fire incidence is particularly strong for moderate and severe drought assessed by 3-month SPI, 3- and 6-month SPEI. These results can be complemented with the author previous studies: (1) north region presents higher FA than southern region mainly promoted by the existence of different types of climate; (2) FA patterns and the ignition date are strongly dependent on many biophysical and human variables; and, (3) BA within RUI doubled from 1990 to 2012. The main findings of this thesis can be used for forest, landscape and fire management as they allow to: (1) identify the areas in each region where wildfires are most likely to be ignited intentionally and by negligence as well as where the largest BA by these wildfires occur; (2) identify the regions more affected and the months of higher incidence of drought and HWs in recent times; (3) assess the climatic fire hazard/risk since drought and HW monitoring is based on data from the recent past; and, (4) the definition of adaptation and mitigation strategies for the impacts of HW and drought events in the future climate, namely on human health, food production and fire occurrence based on the future projections.
Description: Tese de Doutoramento em Ciências Físicas Ramo de Física apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
URI: http://hdl.handle.net/10348/9790
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:DFIS - Teses de Doutoramento
TD - Teses de Doutoramento

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