Ecology, meteorology and simulation of large wildland fires

Abstract

Extreme-temperature events are known to favor large wildland fires and have consequences for human health and mortality, forest disturbance patterns, agricultural productivity, and the economic repercussions of these consequences combined. To gain insight into whether extreme-temperature events are changing in light of global climate dynamics, the annual numbers of high-temperature days (those with temperatures higher than 20, 22.5, and 25 ºC at 850 hPa) were analyzed across southern Europe from the years 1978 to 2012. A significant increase in the frequency of these days was found in many areas over the time period analyzed, and patterns in the spatial distribution of these changes were identified. Additionally, this work analyzes the effects of high temperature days on medium and large fires from 1978 to 2010 in Spain and other areas (Sardinia, Italy). A high temperature day was defined as being when air temperature at 850 hPa was higher than the 95th percentile of air temperature at that elevation from June to September across the study period. Temperature at 850 hPa was chosen because it properly characterizes the state of the lower troposphere. The effects of high temperature on forest fires were remarkable and significant in terms of fire number (15 % of total large fires occurred under high temperature days), burned area (25 % of the total burned area occurred under high temperature days). Fire size was also significantly higher under 95th percentile air temperature at 850 hPa and a large part of the largest fires in the past 20 years were under these extreme conditions. Additionally, both burned area and fire number only decreased under non-high temperature days in the study period and not under high temperature conditions. The worst consequence of wildland fires is the loss of human lives, a regular phenomenon over the last few decades worldwide. This work analyzes all recorded wildland fires in Spain with victims between 1980 and 2010. We classified causality causes during wildland fires to study the most frequent causes of fatalities and how they were related to regions, fire size, and extreme weather conditions (i.e., high temperature days). Trends in number of both injured and killed individuals were analyzed. We observed that the annual number of victims did not decrease in the study period. Entrapment is the most frequent cause of death within the fire suppression employees. Fire size is a key factor in the occurrence of victims because 95% of fatalities in wildland fires (not counting aerial casualties) happened in fires larger than 100 ha. High temperature days also were important because 60% of entrapments were produced in this kind of days.

Los eventos con temperaturas extremas favorecen la ocurrencia de grandes incendios forestales y tienen consecuencias en la salud y mortalidad humana, los patrones de perturbación forestal, la productividad agrícola y las repercusiones económicas de estas consecuencias combinadas. Para conocer si los eventos de temperaturas extremas están cambiando bajo la dinámica de cambio global, se analizaron las cifras anuales de días de alta temperatura (aquellos con temperaturas superiores a los 20, 22,5 y 25 ºC a 850 hPa) en el sur de Europa en el periodo 1978-2012. Un aumento significativo en la frecuencia de este tipo de días se encontró en muchas áreas durante el período de tiempo analizado, y se identificaron patrones en la distribución espacial de estos cambios. Además, este trabajo analiza los efectos de días de alta temperatura en incendios forestales medianos y grandes en España desde 1978, así como en otras áreas (Cerdeña, Italia). Un día de alta temperatura se define cuando la temperatura del aire a 850 hPa es mayor que el percentil 95 de la temperatura del aire a 850 hPa de junio a septiembre en todo el período de estudio. Elegí la temperatura a 850 hPa porque caracteriza adecuadamente el estado de la baja troposfera. Los efectos de las altas temperaturas sobre los incendios forestales fueron notables y significativos en términos de número de incendios (el 15% del total de los grandes incendios ocurrieron bajo días de alta temperatura) y área quemada (25% del total de área quemada se produjo bajo días de alta temperatura). El tamaño de los incendios también fue significativamente mayor en condiciones de alta temperatura y gran parte de los incendios más grandes en los últimos 20 años fueron en este tipo de condiciones extremas. Además, tanto el número de incendios como el área quemada solamente disminuyeron bajo días de no alta temperatura en el período de estudio. La peor consecuencia de los incendios forestales es la pérdida de vidas humanas, un fenómeno que se ha producido con regularidad durante las últimas décadas en todo el mundo. Este trabajo analiza todos los incendios forestales en España con víctimas registradas entre 1980 y 2010. Los incendios se clasificaron por la causa que provocó la muerte de las víctimas durante los incendios forestales con el objetivo de estudiar las causas más frecuentes en accidentes mortales y cómo se relaciona con distintas regiones geográficas, el tamaño de los incendios, y las condiciones climáticas extremas (es decir, días de alta temperatura). Se analizaron tendencias temporales en el número de individuos heridos y muertos en el periodo de estudio. Se observa que el número anual de víctimas no disminuyó en el período de estudio. El atrapamiento es la causa más frecuente de muerte dentro de los empleados de extinción de incendios. El tamaño de los incendios es un factor clave en la aparición de las víctimas ya que el 95% de las muertes en incendios forestales (sin contar las bajas aéreas) ocurrió en incendios mayores de 100 ha. Los días de alta temperatura también fueron claves debido a que el 60% de atrapamientos se produjo en este tipo de días.

Els esdeveniments amb temperatures extremes afavoreixen l’aparició de grans incendis forestals amb conseqüències en la salut i mortalitat humana, els patrons de pertorbació forestal, la productivitat agrícola i les repercussions econòmiques d’aquestes conseqüències combinades. Per conèixer si els esdeveniments de temperatures extremes estan canviant amb la dinàmica de canvi global, es van analitzar les xifres anuals de dies amb altes temperatures (aquells dies amb temperatures superiors als 20, 22.5 i 25ºC a 850hPa) al sud d’Europa en el període 1978-2012. Un augment significatiu en la freqüència d’aquest tipus de dies es va trobar en moltes àrees durant el període de temps analitzat, i es van identificar patrons en la distribució espacial d’aquests canvis. A més, aquest treball analitza els efectes de dies d’alta temperatura en incendis forestals mitjans i grans a Espanya des de 1978, així com en altres àrees (Cerdenya, Itàlia). Es defineix un dia d’alta temperatura quan la temperatura de l’aire a 850hPa és més gran que el percentil 95 de la temperatura de l’aire a 850hPa de juny a setembre en tot el període d’estudi. Vaig triar la temperatura a 850hPa perquè caracteritza adequadament l’estat de la baixa troposfera. Els efectes de les altes temperatures sobre els incendis forestals van ser notables i significatius en termes de nombre d’incendis (el 15% del total dels grans incendis es van produir en dies d’alta temperatura) i àrea cremada (el 25% del total d’àrea cremada es va produir en dies d’alta temperatura). Les dimensions dels incendis també van ser significativament més grans en condicions de temperatura i gran part dels incendis més grans en els últims 20 anys van ser en aquest tipus de condicions extremes. A més, tant el nombre d’incendis com l’àrea cremada només van disminuir en dies de no alta temperatura en el període d’estudi. La pitjor conseqüència dels incendis forestals és la pèrdua d’éssers humans, un fenomen que s’ha produït amb regularitat durant les últimes dècades a tot el món. Aquest treball analitza tots els incendis forestals d’Espanya amb víctimes registrades entre els anys 1980 i 2010. Els incendis es van classificar per la causa que va provocar la mort de les víctimes durant els incendis forestals amb l’objectiu d’estudiar les causes més freqüents en accidents mortals i la seva relació amb les diferents regions geogràfiques, les dimensions dels incendis, i les condicions climàtiques extremes (és a dir, dies d’alta temperatura). Es van analitzar tendències temporals en el nombre d’individus ferits i morts en el període d’estudi. L’atrapament és la causa més freqüent de mort dins dels empleats d’extinció d’incendis. Les dimensions dels incendis són un factor clau en l’aparició de les víctimes, ja que el 95% de les morts en incendis forestals (sense tenir en compte les baixes aèries) es van produir en incendis que afectaven més de 100 ha. Els dies d’alta temperatura també van ser claus pel fet que el 60% d’atrapaments es van produir en aquest tipus de dies.