Fire risk assessment using geospatial information systems and remote sensing tools.

Abstract

We live in a world with numerous risks, both natural and anthropogenic. Among them, forest fires are of increasing concern to society and are on the rise in certain regions. Year after year these events affect thousands of hectares and endanger numerous rural populations, as well as having an impact on the environment. The countries of the Mediterranean region and southern Europe suffer severely from their impacts and consequences. Historically, fire has been used as a vegetation management tool. Studying the causes of its development, particularly its uncontrolled development, is not an easy task, since it there is no single cause but rather various different factors which interact with one another. The main factors involved in forest fires include climate, demographics and land management. Climate change, rural abandonment and depopulation are making it increasingly difficult to manage the areas with the highest fire risk. In recent years, Mediterranean countries have experienced episodes with serious consequences for the population. The forest fires in Portugal and the Spanish region of Galicia in 2017, Greece in 2018, Spain in 2022 and southern Italy in 2023 are clear examples of how these events can seriously affect the civilian population, with 181 deaths and a large number of people injured and evacuated. Particularly large one-off forest fire events known as "mega-fires" are becoming more voracious every year, affecting larger areas in less time. This results in the homogenisation of the landscape in subsequent years if it is not managed, thus providing a future landscape conducive to more fires. This research has two main goals. The first is to address the problem of fires in Galicia, and more specifically in the Galician territory of the Gerês-Xures Transboundary Biosphere Reserve. To that end, potential factors and trends in the territory where fires occur are studied. In both cases, the work is based on fire cartography and statistical and mathematical methods aimed at finding the main parameters of forest fires. The second part of the thesis focuses on fuel modelling in forest ecosystems. This is of the utmost importance as it is extremely helpful to know the state of vegetation susceptible to fire. The tools used range from field sampling (as the basis of the studies) to the use of remote sensing technologies, including satellite images and in-house sensors, that scan the study areas using LiDAR technology. This research has been structured in various international scientific publications in prestigious journals to advance scientific knowledge and improve existing tools for managing a problem that requires solutions beyond mere fire extinguishing. This also ensures greater dissemination of the results in terms of the progress made.

Esta tesis persigue la evaluación de los sistemas de teledetección y geoespaciales (Lidar movil multiespectral (MS-MLS) e imágenes satélite), con el fin de evaluar su capacidad para cuantificar el contenido de humedad de la biomasa en condiciones reales de trabajo de campo, lo que podría resultar de utilidad para el análisis y evaluación del riesgo de incendio forestal. Las campañas de obtención de datos MS-MLS se llevarán a cabo en la Reserva Transfronteriza de la Biosfera (RTB) Geres-Xurés, al igual que la recolección de muestras en campo de diferentes tipos de combustibles. Esto se realizará de manera continuada durante un período de tiempo para así poder modelizar la humedad de los diferentes tipos de vegetación.

Vivimos nun mundo con numerosos riscos, naturais e antropoxénicos. Entre eles, os incendios forestais cada vez preocupan máis á sociedade e van en aumento en determinadas rexións. Ano tras ano estes sucesos afectan a miles de hectáreas e poñen en perigo numerosas poboacións do rural, así como o impacto que supoñen para o medio ambiente. En países da rexión mediterránea e sur de Europa, sofren os seus impactos e consecuencias de maneira severa. Historicamente o lume utilizouse como unha ferramenta de xestión da vexetación. Estudar as causas que propician o seu desenvolvemento e descontrol non resulta unha tarefa fácil, debido a que non se trata dunha soa resposta senon diferentes factores, que á súa vez interaccionan, influindo nas devanditas causas. Entre os factores principais que interveñen nos incendios forestais atópanse aqueles relacionados co clima, demografía e xestión do territorio. Debido ao contexto de cambio climático, sumado ao abandono e despoblacón do rural, cada vez vólvese máis difícil xestionar aquelas zonas de maior risco de incendio. Nos últimos anos, en países do mediterráneo vivíronse episodios con graves consecuencias na poboación. Os incendios forestais de Portugal e Galicia en 2017, Grecia en 2018, España en 2022 ou o sur Italia en 2023 son claros exemplos de cómo estes eventos poden afectar seriamente á poboación civil, con 181 falecidos e un gran número de feridos e evacuados. Os eventos puntuais coñecidos como “megaincendios” ou grandes incendios forestais, cada ano son máis voraces, afectando máis superficie en menos tempo. Isto ten como consecuencia a homoxeneización da paisaxe en anos posteriores se non se xestiona, proporcionando así unha futura paisaxe propicia para os incendios. Os obxectivos desta investigación enmárcanse en dous bloques principais. O primeiro consiste en abordar a problemática dos incendios en Galicia e no territorio galego da Reserva da Biosfera Transfronteiriza Gerês-Xurés. Para iso, estúdanse os posibles factores e tendencias presentes no territorio onde teñen lugar os incendios. En ambos os casos trabállase apoiados na cartografía dos incendios e en métodos estatísticos e matemáticos destinados á procura dos parámetros principais dos incendios forestais. O segundo bloque da tese enfócase na modelización do combustible dos ecosistemas forestais. Isto é de suma importancia xa que é importante coñecer o estado da vexetación susceptible de arder. As ferramentas utilizadas para este fin van desde a mostraxe de campo, como base dos estudos, ao uso das tecnoloxías de teledetección, tanto imaxes satélite como sensores propios que escanean as zonas de estudo no momento, a través de tecnoloxía LiDAR. Esta investigación estruturouse en diferentes publicacións científicas internacionais en revistas de recoñecido prestixio, co fin de que se poida avanzar no coñecemento científico e mellorar as ferramentas existentes para a xestión dun problema que demanda solucións máis aló da extinción.