ANEXO I

ANEXO I

Índice de peligro meteorológico de incendios forestales

En AEMET (Agencia Estatal de Meteorología) se ha venido prestando apoyo meteorológico a la prevención de incendios forestales en España desde el año 1993 hasta la pasada campaña de 2010 con los valores y mapas del índice IRIF (Índice Meteorológico de Riesgo de Incendios Forestales), basado en el Sistema NFDRS (National Fire Danger Rating System, USA, 1988). El índice IRIF se caracteriza porque estima una probabilidad de ignición pero no informa sobre el comportamiento del fuego. Su valor es puntual y se obtiene mediante tablas de entrada sucesiva a partir de datos de temperatura, humedad relativa, dirección y velocidad del viento, observados a las 12 UTC y pronosticados para la misma hora del día siguiente. Se generaliza a una zona de gran extensión, definida en función de los límites autonómicos y provinciales, los accidentes geográficos y la vegetación.

Durante los años 2006 a 2009 se desarrollaron1 un conjunto de programas informáticos con el fin de mejorar y actualizar este apoyo y obtener el análisis y pronóstico diario del riesgo meteorológico de incendio forestal mediante seis índices y subíndices que forman en conjunto el Sistema FWI (Fire Weather Index System). Además, se llevó a cabo la calibración requerida para generar las clases o niveles de riesgo adecuados al área de aplicación: todo el territorio nacional.

1 María Allúe Camacho y Candelas Peral García (Cuerpo Facultativo de Meteorólogos del Estado), AEMET, Departamento de Desarrollo y Aplicaciones, Área de Aplicaciones.

El Sistema FWI es el resultado de muchos años de investigación llevados a cabo en Canadá. Este Sistema es considerado un subsistema del Sistema CFFDRS (Canadian Forest Fire Danger Rating System, 1970), y actualmente tiene una gran aceptación internacional. Se aplica en Australia, Nueva Zelanda, Indonesia, Malasia, parte de Estados Unidos, Argentina, México, Suecia, Portugal y en algunos países mediterráneos como Francia, Italia, Croacia y Grecia. En España, AEMET lo aplica desde 2011.

El Sistema FWI se caracteriza porque los datos que intervienen en los cálculos se obtienen a partir de estaciones meteorológicas y de un modelo, medidos a las 12 UTC del mismo día del cálculo, siendo las variables de entrada:

– temperatura del aire seco T (ºC),

– humedad relativa del aire Hr (%),

– velocidad del viento Vv (km/h) y

– precipitación registrada en las últimas 24 horas Pp (mm).

Conviene aclarar que los datos del análisis y pronóstico se refieren a las 12 UTC con el fin de obtener el valor de máximo riesgo, lo que sucede en torno al mediodía, y que su valor tiene validez varias horas antes y después de las 12 UTC. El índice FWI es considerado un índice acumulativo pues los datos de entrada incluyen los índices calculados el día anterior, es decir, en un día cualquiera se tiene en cuenta información de ese mismo día y de días pasados.

En AEMET los datos que intervienen en el cálculo del índice FWI proceden de su red de estaciones sinópticas y automáticas y del modelo HINM 0.05 (resolución espacial de 0.05º y ventana de trabajo de 47.367 puntos de grid). Cada punto de grid se sitúa en el centro de un cuadrado o píxel de 5 km de lado, por tanto, las variables de cálculo son representativas de un área de 25 km2 o 2500 ha. AEMET tiene previsto la puesta en operación de un nuevo modelo meteorológico, HARMONIE (resolución espacial de 2,5 km. y mejora en los procesos físicos), que sustituirá al HINM. AEMET incorporará sistemáticamente mejoras en el cálculo del índice.

Así, a un incendio cualquiera se le puede atribuir los datos del modelo en el punto de grid que le corresponda por latitud y longitud geográficas, aunque ello implique que el mismo valor de las variables en el resto del área del píxel corresponda a un área no ardida.

Los mapas de índices que se generan son de alta resolución espacial y de representación continua, con límites autonómicos y provinciales, aunque en un futuro próximo se pretende que las zonas definidas como de riesgo de incendio forestal sean las mismas que las utilizadas en el actual Sistema de Avisos de Meteoalerta de AEMET.

El Sistema FWI fue desarrollado originalmente para las condiciones meteorológicas y estructurales de los extensos bosques de pino de Canadá. En el esquema de la Fig.1 se muestran las variables meteorológicas de entrada y el orden en que se obtienen los subíndices e índices que lo forman.

Fig.1. Estructura del Sistema FWI y orden secuencial en el cálculo del índice FWI

Los tres primeros subíndices (FMMC, DMC, DC) se refieren al contenido de humedad del combustible considerando tres capas de suelo orgánico de diferente profundidad, lo que permite medir diferentes velocidades de desecación y una mayor eficacia en la ignición. Su denominación se debe al estándar de los bosques canadienses que tienen un significativo estrato orgánico subyacente a la capa de hojarasca, siendo este estrato bastante menor en las zonas forestales de España.

– FFMC (Fine Fuel Moisture Code) o Código de Humedad de los Combustibles Ligeros o Finos Muertos: Este código o subíndice estima el contenido de humedad de los combustibles ligeros muertos y de la materia orgánica de una capa de suelo de unos 1.2 cm de profundidad y un peso de materia seca de unos 0.25 kg/m2.

Su valor en un día cualquiera depende de la temperatura, la humedad relativa, la velocidad del viento y la precipitación acumulada en las últimas 24 horas, así como del índice del día anterior (FMMC0). La precipitación necesaria para modificar su valor es de 0.5 mm; por debajo de este umbral se considera interceptada por la vegetación. Este subíndice es un buen indicador de la probabilidad de ignición de que un incendio sea producido por partículas incandescentes o que tenga origen antrópico, ya que este tipo de materiales son muy susceptibles de ser inflamados.

– DMC (Duff Moisture Code) o Código del Contenido de Humedad de la Hojarasca: Estima el contenido de humedad de los combustibles de tamaño mediano con diámetro entre 3.8 y 7.6 cm y de la materia orgánica de una capa del suelo de unos 7 cm de profundidad y un peso de materia seca de unos 5 kg/m2. Depende de la temperatura, la humedad relativa del aire, la precipitación acumulada en 24 horas y de su valor del día anterior (DMC0). En este caso la precipitación necesaria para modificarlo es de 1.5 mm. En su formulación empírica interviene también la duración del día a través de coeficientes tabulados.

– DC (Drought Code) o Código de Sequía: Estima el contenido de humedad de los combustibles de gran tamaño con un diámetro entre 12.7 y 17.8 cm y de la materia orgánica de una capa del suelo de unos 18 cm de profundidad y un peso de materia seca de unos 25 kg/m2. Su valor depende de la temperatura del aire, la precipitación registrada en las últimas 24 horas, el valor del subíndice del día anterior (DC0) y de la duración del día. La precipitación necesaria para modificarlo es de 2.8 mm. Es un buen indicador de los efectos estacionales de la sequía en los combustibles de gran tamaño.

Sus valores numéricos dependen no sólo del contenido de humedad del estrato sino de otros factores no incluidos en la formulación, por ello requieren una calibración específica en cada país. Los tres subíndices se utilizan como indicadores para la planificación e identificación de las condiciones ideales en las que podrían hacerse quemas controladas, y unidos a datos de la velocidad del viento dan lugar a dos índices intermedios (ISI, BUI) con los que finalmente se obtiene el índice FWI, de gran utilidad en la predicción de posibles incendios y en la planificación de su extinción.

– ISI (Initial Spread Index) o Índice de Propagación Inicial: Mediante una combinación del subíndice FMMC y de la velocidad del viento se estima la velocidad de propagación del fuego en el frente de llamas, en terreno llano y en ausencia de medidas de extinción, sin la influencia de la variabilidad debida al combustible.

– BUI (Build-Up Index) o Índice de Combustible Disponible: Se obtiene con una combinación de los índices DMC y DC. Estima el combustible total disponible (partículas medias y gruesas) para la combustión y propagación del fuego, incluyendo los combustibles pesados que se hallan en el suelo y que pueden alimentar el fuego.

– FWI (Fire Weather Index) o Índice Meteorológico de Incendios Forestales: Se obtiene combinando linealmente un indicador de la velocidad de propagación del incendio (ISI) y un indicador del combustible disponible (BUI); es decir, el FWI constituye una buena medida de la probabilidad de ignición, relacionada a su vez con el contenido de humedad de los combustibles, la posible extensión del incendio y con la dificultad de su extinción. El índice FWI representa la intensidad de propagación del fuego, medida como energía desarrollada por unidad de longitud del frente del incendio, y puede ser considerado como un índice de comportamiento del fuego.

Debido a los numerosos efectos que intervienen en el cálculo del índice FWI, se podría obtener un mismo valor del índice pero en condiciones muy diferentes. Así, un valor alto de FWI puede deberse a un ISI alto (velocidad de propagación inicial alta) o a una probabilidad de ignición alta (elevada intensidad del viento) o a ambos; pero un valor alto de FWI puede deberse también a un BUI alto (capas del subsuelo muy secas).

– DSR (Daily Severity Rating) o Índice de Severidad Diaria: Este es un subíndice posterior que se obtiene mediante una función exponencial del FWI. Se considera una medida de la dificultad existente para controlar un incendio.

La calibración

La calibración (Fig. 2 a 5) se llevó a cabo con los valores diarios del FWI obtenidos con datos de 134 estaciones meteorológicas de AEMET, los registros históricos de área quemada y con los datos de los incendios ocurridos en el entorno de dichas estaciones en el periodo de 10 años (1997-2006), considerando sólo los meses de junio a octubre.

Es decir, para cada una de las 134 estaciones se obtuvieron 4 valores umbrales (5 estratos o niveles de alerta) que determinaron una estratificación diferente en cada una de ellas, hecho que queda reflejado en los mapas de las Fig. 2 a 5. No es lo mismo el cálculo del FWI en el norte de la península que en el sur.

Normalmente el valor del índice FWI se halla dentro del rango (0 100) aunque en la práctica se estratifica en cinco clases o niveles de riesgo estimados a partir del método de calibración ideado por Alexander (1994), separadas entre sí por los umbrales calculados, más adecuado para la comprensión del público en general, cuyas características principales son las siguientes:

– Clase 1: Bajo (0 - umbral 1).

La humedad de los combustibles superficiales no mantiene los incendios que puedan iniciarse. La ignición puede tener lugar cerca de intensas y prolongadas fuentes de calor, y en general, el fuego resultante no se propaga lejos del punto de origen; si lo hace, se consigue el control con facilidad. Con suficiente déficit de humedad, el combustible puede arder lentamente sin llamas, bajo las cenizas. Por ejemplo, en lugares bien drenados con un DC > 300 y/o un BUI > 40 pueden esperarse incendios subterráneos o superficiales. La altura de la llama no es visible.

– Clase 2: Moderado (umbral 1 - umbral 2).

Los combustibles pueden sostener la ignición y la combustión de los tizones inflamados y no inflamados. El avance del fuego en superficie será lento. El control de este tipo de incendios es relativamente fácil, pero pueden causar problemas al personal de extinción y producir pérdidas cuantiosas. La altura de la llama puede llegar hasta 1.3 metros.

– Clase 3: Alto (umbral 2 - umbral 3).

Es muy probable que se produzcan incendios de rápido y vigoroso avance y que el control del incendio se haga gradualmente más difícil si no se ataja en su comienzo. La altura de la llama puede llegar a ser de 1.4 a 2.5 metros.

– Clase 4: Muy Alto (umbral 3 - umbral 4).

Las condiciones del incendio son críticas y puede observarse una intensa superficie con árboles ardiendo, incluso en las copas. La altura de la llama puede llegar a ser de 2.6 a 3.5 metros.

– Clase 5: Extremo (> umbral 4).

La situación es explosiva o supercrítica, con incendios violentos (elevada velocidad de propagación, incendios en copas de árboles, focos secundarios, pavesas, columnas de convección y grandes paredes de llamas). La altura de la llama es superior a 3.5 metros.

FWI: Umbral 1

Fig. 2. Mapa de los valores del índice FWI que determinan el umbral 1 de la calibración.

FWI: Umbral 2

Fig. 3. Mapa de los valores del índice FWI que determinan el umbral 2 de la calibración.

FWI: Umbral 3

Fig. 4. Mapa de los valores del índice FWI que determinan el umbral 3 de la calibración.

FWI: Umbral 4

Fig. 5. Mapa de los valores del índice FWI que determinan el umbral 4 de la calibración.

Finalmente, se incluye un ejemplo completo de la salida gráfica del modelo:

Fig. 30. Mapas previstos H + 24 del: (a) Índice FWI; (b) Nivel de riesgo.

Fig. 31. Mapas previstos H + 24 del: (a) Índice ISI; (b) Índice BUI.

Fig. 32. Mapas previstos H + 24 del: (a) Subíndice FFMC; (b) Viento medido a 10 m sobre el suelo.

Fig. 33. Mapas previstos H + 24 del: (a) Subíndice DMC; (b) Subíndice DC.

Fig. 34. Mapas previstos H + 24 de: (a) Temperatura medida a 2 m sobre el suelo; (b) Humedad relativa medida a 2 m sobre el suelo

Fig. 35. Mapa previsto H + 24 de Precipitación acumulada en 24 horas

Islas Canarias

Nivel de riesgo:

Para las Islas Canarias el nivel de riesgo se ha estratificado en cinco clases desde un punto de vista únicamente climatológico. Cada clase o nivel se corresponde con un rango de valores del FWI entre distintos percentiles. Así el nivel bajo de riesgo de incendio forestal se corresponde con los valores de FWI que se encuentran por debajo de su percentil 40, el nivel moderado se corresponde con los valores de FWI que se encuentran entre su percentil 40 y 65, el nivel alto, entre 65 y 85, el nivel muy alto entre 85 y 95 y el nivel extremo por encima del percentil 95. Es importante señalar que el nivel de riesgo que aquí se proporciona únicamente tiene en cuenta los factores meteorológicos y climatológicos del riesgo. Por tanto, si se quiere dar una idea real del riesgo de incendio forestal, será necesario combinarlo con otros factores que influyen en la ocurrencia de incendios forestales, como pueden ser el tipo, cantidad y distribución de la vegetación, el tipo de suelo, la causalidad, etc.

Figura 36. Mapa de los valores del índice FWI que determina el umbral 1 de la calibración.

Figura 37. Mapa de los valores del índice FWI que determina el umbral 2 de la calibración.

Figura 38. Mapa de los valores del índice FWI que determina el umbral 3 de la calibración.

Figura 39. Mapa de los valores del índice FWI que determina el umbral 4 de la calibración.

Figura 40. Mapa previstos H+24 d: (a) Subíndice DD y (b) Subíndice BUI.

Figura 41. Mapa previstos H+24 d: (a) Subíndice DMC y (b) Subíndice FFMC.

Figura 42. Mapa previstos H+24 d: (a) Subíndice FWI y (b) Humedad relativa.

Figura 43. Mapa previstos H+24 d: (a) Subíndice ISI y (b) Precipitación Acumulada.

Figura 44. Mapa previstos H+24 d: (a) Temperatura a 2 m y (b) Viento a 10 m.

Figura 45. Mapa previstos H+24 d: Nivel de riesgo.