Ανάλυση και διαχείριση πυρκαγιών κόμης σε δάση χαλεπίου πεύκης

Abstract

The objective of this study was to investigate the pyric environment that influences the crown fire initiation and spread in Aleppo pine forests in Greece. Regression equations that predict the canopy fuel load by diameter class were developed for Aleppo pine in northern Evia, Greece. The log/log transformation of the allometric model y=axb gave the best fit for all crown fuel components except the branches with diameter >7.5 cm. The R2 values were between 0.82 and 0.88 and SEE were small. Forty Aleppo pine trees were classified into groups according to their expected available canopy fuel load, by applying multivariate statistical methods (Hierarchical Cluster Analysis and Canonical Discriminant Analysis) on the values of their most significant dendrometric characteristics (diameter at breast height, total height, live crown length, crown width). Inventory of the critical canopy fuel characteristics that influence the initiation and spread of crown fires was conducted in representative Aleppo pine stands in the Kassandra peninsula, Greece. Vertical profiles of available canopy fuel load, canopy base height and canopy bulk density are presented. Aleppo pine crown fuel complexes are characterized by low canopy base height, while available canopy fuel load and canopy bulk density values are similar with other conifer fuel types worldwide. Crown fire behavior (probability of crown fire initiation, fire type, crown fire rate of spread, fireline intensity and flame length) in Aleppo pine stands with various surface fuel types and under various meteorological conditions, was simulated with modern and field-tested models of crown fire prediction. The simulation results indicated that crown fires in Aleppo pines forests cover a wide range of expected fire behavior. The probability of crown fire initiation was found high and passive crown fires and high intensity active crown fires were observed in uneven aged and even aged stands, respectively. Assessment of potential crown fire behavior is required in regional fire management planning and suppression tactics. Nomographs for the calculation of the pyric parameters (probability of crown fire initiation, active crown fire rate of spread, fireline intensity and flame length) of crown fires burning in the Aleppo pines stands in Greece were created. Fuel complexes typical of Aleppo pine forests were comprised and used as inputs to recent models of crown fire prediction, in order to calculate the pyric parameters under a wide range of environmental conditions. The results are considered as realistic, based on common experience of crown fire behavior in conifer forests, worldwide. Such nomographs are presented for the first time in Greece and are expected to offer substantial help to fire management practice. Fuel treatments that affect crown fire behavior in Aleppo pine stands were simulated under extreme and normal fuel moisture conditions. Treatments were simulated by adjusting surface fuels (total load, load-by-size class, depth) and canopy fuels (available canopy fuel load, canopy base height, canopy bulk density). Under typical conditions, stand thinning followed by prescribed burning and/or controlled grazing with slash removal avert crown fire initiation in most cases. Restoration of Aleppo pines ecosystems must include an analysis of how proposed treatments affect fuel structures. Fuel treatments must be incorporated in the forest management plan of Aleppo pine forests in Greece.

Σκοπός της εργασίας είναι να αναλυθούν οι πυρικές παράμετροι που συνεπιδρούν στο φαινόμενο των πυρκαγιών κόμης σε δάση χαλεπίου πεύκης στην Ελλάδα. Δημιουργήθηκαν μοντέλα παλινδρόμησης με ανεξάρτητη μεταβλητή τη στηθιαία διάμετρο για την εκτίμηση του φορτίου της εναέριας καύσιμης ύλης ανά κατηγορία διαμέτρου, σε άτομα χαλεπίου πεύκης στη Βόρεια Εύβοια. Το αλλομετρικό μοντέλο, y=axb, που χρησιμοποιείται ευρέως σε σπουδές βιομάζας, έδωσε την καλύτερη προσαρμογή για όλες τις κατηγορίες διαμέτρου εκτός από την κατηγορία >7.5 cm. Οι τιμές του R2adj κυμάνθηκαν από 0.82 έως 0.88 και τα τυπικά σφάλματα εκτίμησης ήταν στατιστικά αμελητέα. Τα μοντέλα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση του διαθέσιμου φορτίου της εναέριας καύσιμης ύλης σε συστάδες χαλεπίου πεύκης στην Ελλάδα. Σαράντα άτομα χαλεπίου πεύκης ομαδοποιήθηκαν σε τρεις ομάδες σύμφωνα με το διαθέσιμο φορτίο εναέριας καύσιμης ύλης, εφαρμόζοντας πολυμεταβλητές στατιστικές μεθόδους (ανάλυση σε συστάδες, διαχωριστική ανάλυση) σε σχέση με κοινά δενδρομετρικά χαρακτηριστικά (στηθιαία διάμετρος, ύψος δένδρου, μήκος κόμης, πλάτος κόμης). Πλήρης απογραφή των παραμέτρων των συστάδων και των χαρακτηριστικών της εναέριας καύσιμης ύλης που επηρεάζουν την έναρξη και τη διάδοση πυρκαγιών κόμης, διενεργήθηκε σε αντιπροσωπευτικές συστάδες χαλεπίου πεύκης στη Κασσάνδρα Χαλκιδικής. Εκτιμήθηκε η κάθετη κατανομή του φορτίου της διαθέσιμης εναέριας καύσιμης ύλης καθώς και το ύψος έναρξης και το πορώδες της εναέριας καύσιμης ύλης απεικονίζονται γραφικά. Τα δάση χαλεπίου πεύκης χαρακτηρίζονται από χαμηλό ύψος έναρξης της εναέριας καύσιμης ύλης, ενώ το διαθέσιμο φορτίο και το πορώδες κυμαίνεται σε τιμές παρόμοιες με άλλα κωνοφόρα είδη. Τα παραπάνω χαρακτηριστικά της εναέριας καύσιμης ύλης μπορούν να χρησιμεύσουν ως εισαγωγικά στοιχεία σε μοντέλα προσομοίωσης πυρκαγιών κόμης. Έγινε προσομοίωση της συμπεριφοράς των πυρκαγιών κόμης (πιθανότητα έναρξης πυρκαγιών κόμης, τύπος πυρκαγιάς, ταχύτητα διάδοσης πυρκαγιάς κόμης, θερμική ένταση και μήκος φλόγας πυρκαγιάς κόμης) σε δάση χαλεπίου πεύκης με διαφορετικούς τύπους υπορόφου βλάστησης και κάτω από διαφορετικές μετεωρολογικές συνθήκες, με τα πλέον πρόσφατα και δοκιμασμένα παγκοσμίως μοντέλα πρόβλεψης πυρκαγιών κόμης. Παρατηρήθηκε μεγάλο εύρος συμπεριφοράς πυρκαγιών κόμης. Η μετάδοση από την επιφάνεια του εδάφους στην κόμη είναι συχνό φαινόμενο, ενώ παθητικές και ενεργητικές πυρκαγιές κόμης παρατηρούνται συχνά σε ανομήλικες και ομήλικες συστάδες, αντίστοιχα. Η πρόγνωση των πυρικών παραμέτρων των πυρκαγιών κόμης σε δάση χαλεπίου πεύκης βοηθάει στη λήψη ορθολογικών μέτρων τόσο για την επιτυχή πρόληψη όσο και την αποτελεσματική καταστολή των πυρκαγιών κατά τη διάρκεια του αντιπυρικού αγώνα.