Fire Behavior Predicting Models Efficiency in Brazilian Commercial Eucalypt Plantations

Ribeiro

et al. 2016

CERNE

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Modeling forest fire behavior is an important task that can be used to assist in fire prevention and suppression operations. However, according to previous studies, the existing common worldwide fire behavior models used do not correctly estimate the fire behavior in Brazilian commercial hybrid eucalypt plantations. Therefore, this study aims to build new empirical models to predict the fire rate of spread, flame length and fuel consumption for such vegetation. To meet these objectives, 105 laboratory experimental burns were done, where the main fuel characteristics and weather variables that influence fire behavior were controlled and/or measured in each experiment. Dependent and independent variables were fitted through multiple regression analysis. The fire rate of spread proposed model is based on the wind speed, fuel bed bulk density and 1-h dead fuel moisture content (r 2 = 0.86); the flame length model is based on the fuel bed depth, 1-h dead fuel moisture content and wind speed (r 2 = 0.72); the fuel consumption proposed model has the 1-h dead fuel moisture, fuel bed bulk density and 1-h dead dry fuel load as independent variables (r 2 = 0.80). These models were used to develop a new fire behavior software, the "Eucalyptus Fire Safety System". MODELOS MATEMÁTICOS EMPÍRICOS PARA DESCREVER O COMPORTAMENTO DO FOGO EM PLANTAÇÕES COMERCIAIS DE EUCALIPTO NO BRASILRESUMO: A modelagem do comportamento do fogo consiste em uma importante tarefa que pode ser utilizada para atividades de prevenção e combate. Entretanto, com base em estudos anteriores, os modelos comumente utilizados em outros países não o estimam corretamente nos plantios de eucalipto híbrido no Brasil. Sendo assim, este estudo teve por objetivo construir novos modelos empíricos para estimar a velocidade de propagação, comprimento das chamas e consumo do material combustível para o fogo dentro da respectiva vegetação em questão. Para tal, 105 queimas laboratoriais foram realizadas em que as principais características meteorológicas e do material combustível que poderiam interferir no comportamento do fogo foram controladas e/ou medidas. Variáveis dependentes e independentes foram correlacionadas por meio da regressão multivariada. O modelo para a velocidade de propagação proposto baseou-se na velocidade do vento, densidade do leito e no teor de umidade do material combustível de 1h de timelag (r 2 = 0,86); o modelo para o comprimento das chamas baseou-se na espessura do leito, no teor de umidade do material combustível de 1h de timelag e na velocidade do vento (r 2 = 0,72); o modelo para o consumo do material combustível teve como variáveis independentes o teor de umidade do material combustível de 1h de timelag, a densidade do leito e a carga do material combustível de 1h de timelag (r 2 = 0,80). Os modelos construídos serviram de base para o desenvolvimento do software "Eucalyptus Fire Safety System".

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Modelos Matemáticos Empíricos Para Descrever O Comportamento Do Fogo Em Plantações Comerciais De Eucalipto No Brasil

Ribeiro

et al. 2016

CERNE

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“…Also, empirical models such as the FWI that are built based on experimental observations, generally have their use restricted to areas with similar characteristics from where the experiments were conducted (WHITE, 2018). It is always recommended to evaluate the efficiency of fire risk or fire behavior models before using them operationally in a certain region, especially if the climate and vegetation characteristics are different from which the models were developed (WHITE et al, 2016).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…The new model has as input three variables (air humidity, rainfall amount and days without rainfall) that have already been proved to have a substantial effect on the fine dead fuel moisture content ( VAN WAGNER, 1974;RAY et al, 2010;WHITE et al, 2016). Despite several authors consider that the processes involving rainfall are too complex for modelling the FMC (MATTHEWS et al, 2010), the new model presented good statistical parameters.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Estimating Fine Dead Fuel Moisture Content Under Equatorial Climate Conditions

Silva

2021

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The measurement of the fine dead fuel moisture content (FDFMC) is extremely important for forest fire prevention and suppression activities, as it has a great influence on the ignition probability and fire behavior. The Fine Fuel Moisture Code (FFMC) from the Fire Weather Index (FWI), is one of the most used models to estimate the FDFMC. Nevertheless, studies that assess the efficiency of this model in Brazil or in low latitude regions are rare. The present study aimed to evaluate the efficiency of the FFMC in an equatorial climate area and to develop a new model capable of estimating the FDFMC with greater precision. For this purpose, 861 random samples of fine dead fuel had their moisture content determined through oven drying. The obtained values were compared with those estimated by the FFMC and correlated with meteorological parameters to build a regression model. The results obtained show that the FDFMC was overestimated by the FFMC. The independent variables with the greatest influence on the FDFMC were, in decreasing order of significance: air relative humidity, air temperature, amount of rainfall in the last 24 hours and number of days without rainfall. The developed model presented good statistical parameters (r2 = 0.86; p <0.0001; RMSE = 0.22) and can be used, in areas with similar characteristics of the study area, to estimate the daily fire risk and to determine ideal conditions for prescribed burns.

“…Este resultado é de certa forma preocupante, já que subestimativas do comportamento do fogo oferecem um maior risco de vida ao brigadista responsável pelo seu combate. Esta tendência do modelo de Rothermel (modelo matemático utilizado pelo BP) em subestimar a velocidade de propagação do fogo já foi reportada por diversos outros autores como, por exemplo, McCaw (1995) em vegetação arbustiva na Austrália; Stephens et al (2008) e Weise et al (2016) em vegetações na Califórnia; e, White et al (2016b) em liteira de eucalipto no litoral norte da Bahia, Brasil. De acordo com White et al (2013b) em um trabalho de revisão da literatura sobre o uso do BP, a maioria das publicações afirmam que este software subestimou a velocidade de propagação e o comprimento das chamas das queimas reais.…”

Section: Discussõesunclassified

“…Sendo assim, é impossível que um modelo matemático de previsão do comportamento do fogo tenha 100% de acerto durante suas simulações. Infelizmente, ainda não existe um valor médio do que seria um erro aceitável para simulações envolvendo a estimativa de parâmetros relativo ao comportamento do fogo (WHITE et al, 2016b). De acordo com os mesmos autores, as simulações devem ser avaliadas somente por pessoas experientes em pesquisa ou manejo do fogo e que saibam quando os dados gerados são ou não condizentes com as características do fogo que serão observadas na natureza.…”

Section: Discussõesunclassified

Avaliação E Simulação Do Comportamento Do Fogo Em Diferentes Fitofisionomias De Uma Área De Mata Atlântica Do Nordeste Brasileiro

Oliveira

Ribeiro

2017

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ResumoIncêndios florestais constituem um dos maiores problemas ambientais do mundo moderno. Eles podem reduzir a biodiversidade, contribuir com a emissão de gases do efeito estufa e alterar as propriedades químicas e físicas do solo. Em busca de novos conhecimentos que auxiliem os trabalhos de prevenção e combate aos incêndios, novos estudos vêm sendo desenvolvidos baseando-se na modelagem do comportamento do fogo. O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros como velocidade de propagação do fogo, comprimento das chamas e consumo do material combustível em diferentes fitofisionomias presentes no Refúgio de Vida Silvestre Mata do Junco, Capela, Sergipe, Brasil. Para tal, foram coletadas amostras de material combustível superficial que foram levadas ao laboratório para realização de 45 queimas experimentais. Os dados obtidos em laboratório foram comparados às simulações realizadas pelos softwares Eucalyptus Fire Safety System e BehavePlus buscando-se avaliar a eficiência dos mesmos. Foram observadas diferenças significativas nos parâmetros do comportamento do fogo entre os ambientes selecionados para o estudo. Nas fitofisionomias de bambuzal e vegetação regenerante, o fogo apresentou maior velocidade de propagação e comprimento das chamas quando comparado com as áreas de mata fechada. O consumo do material combustível foi maior nos bambuzais. Em relação aos softwares utilizados, houveram diferenças significativas entre os valores reais e os simulados por ambos. Os resultados obtidos demostram a necessidade de se construir ou ajustar modelos matemáticos que estimem com maior eficiência o comportamento do fogo a fim de se auxiliar os trabalhos de prevenção e combate. Palavras-chave: Incêndios florestais; BehavePlus; Eucalyptus Fire Safety System. Abstract Evaluation and Simulation of Fire Behavior in Different Vegetation Types in an Atlantic Forest Area of Northeast Brazil.Wildfires are one of the most important environmental problems of the modern world. They represent a threat to the preservation of biodiversity, increase the release of greenhouse gases and change the chemical and physical properties of the soil. The knowledge of how the fire will behave can be used to assist fire prevention and suppression activities, that is why new studies have been done trying to describe and model fire behavior parameters. The aim of this work was to evaluate parameters such as rate of spread, flame length and fuel consumption in different vegetation types from the Mata do Junco Wildlife Refuge, Capela, Sergipe, Brazil. For this purpose, surface fuel load samples were collected in different vegetation types and brought to the laboratory to perform 45 experimental burns. The data from the burns were compared with simulations done in the software Eucalyptus Fire Safety System and BehavePlus in order to assess their efficiency. Significant differences in the fire behavior parameters was verified in the three different vegetation types. In the bamboo fields and regenerating vegetation, the fire had higher rate of spread and f...