Efficient knowledge retrieval to calibrate input variables in forest fire prediction

Forest fires are a serious threat to humans and nature from an ecological, social and economic point of view. Predicting their behaviour by simulation still delivers unreliable results and remains a challenging task. Latest approaches try to calibrate input variables, often tainted with imprecision, using optimisation techniques like Genetic Algorithms. To converge faster towards fitter solutions, the GA is guided with knowledge obtained from historical or synthetical fires. We developed a robust and efficient knowledge storage and retrieval method. Nearest neighbour search is applied to find the fire configuration from knowledge base most similar to the current configuration. Therefore, a distance measure was elaborated and implemented in several ways. Experiments show the performance of the different implementations regarding occupied storage and retrieval time with overly satisfactory results.

Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Sostenibilitat de la fusta al PNAP: certificació FSC a la forest 141

Estudiant el sistema de certificacions, concretament el PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification) i el FSC (Forest Stewardship Council), s’ha analitzat la forest CUP 141 (catalogada d'utilitat pública) Sarredo-Manyero per a identificar-ne les mancances documentals en el Projecte d’Ordenació del PNAP (Parc Natural de l’Alt Pirineu). Dels resultats se’n desprèn un major grau de sostenibilitat del sistema FSC enfront del PEFC, fet que ha estat decisiu en l’elecció del primer com a certificació a estudiar al parc. Per altra banda, s’han constatat les discrepàncies existents quant a política forestal entre propietaris de les forests i l’administració del parc. Aquest fet té una incidència negativa si es vol revitalitzar el sector de la fusta a la zona. Finalment, i un cop avaluada la documentació de la CUP 141 amb els estàndards del sistema FSC, s’ha detectat que caldria completar aproximadament el 40% de la documentació necessària per a obtenir la certificació. Per tant, s’ha dissenyat un Protocol que serveixi de guia per a un nou Projecte d’Ordenació i que permeti obtenir la certificació de les forests del parc.

Estudio de la estructura y composición de carbonales (Acacia pennatula) en dos estadios de desarrollo. Diseño de protocolo para el seguimiento de la dinámica de la vegetación en el CIEA "El Limón", Estelí (Nicaragua)

Los carbonales son un tipo de bosque secundario originados por el abandono de un sistema de producción silvopastoril. Estos parches de bosque ocupan una superficie importante de la zona de amortiguamiento de la Reserva Natural del Tisey-La Estanzuela, área del bioma más amenazado del mundo, el Bosque Seco Tropical. La principal especie que compone esta comunidad vegetal es la Acacia pennatula, conocida comúnmente como carbón. Actualmente no hay muchos estudios sobre los carbonales, por lo que el presente proyecto pretende caracterizar la estructura y composición de la comunidad y describir algunos índices ecológicos básicos, en dos estadios diferentes. El análisis de los datos proporciona información de las principales diferencias en cuanto a estructura y composición que tienen lugar en los carbonales. La disminución natural de la densidad de individuos de A. pennatula con los años, parece tener un efecto positivo sobre la diversidad, composición y estructura de la comunidad. En base a estos datos, se ha diseñado un protocolo para realizar un estudio experimental de estas comunidades en el CIEA “El Limón”. En el protocolo, mediante diferentes tratamientos de tala en estadios tempranos, se obtendrán áreas de estudio que presenten un gradiente en la variable densidad de individuos de A. pennatula. El objetivo principal es describir y comparar la estructura, composición y dinámica del carbonal a lo largo del tiempo, y determinar que efecto tiene sobre la comunidad modificar esta variable. Los resultados obtenidos en el protocolo pueden utilizarse como base para desarrollar un plan de manejo para los carbonales que facilite la restauración del Bosque Tropical Seco y el aprovechamiento forestal.

Interaccions arbre-arbust al límit superior del bosc i efectes de gradients bioclimàtics en la vegetació

Durant el periode d’elaboració d’aquesta tesi hem aprofundit en el coneixement dels factors que controlen les dinàmiques espacio-temporals del límit superior del bosc. Aquest ecotò se situa entre el límit superior del bosc i els prats alpins i és susceptible a canvis ambientals, fet que provoca que fluctuï altitudinalment i latitudinalment en funció d’aquests canvis. Els motius d’aquesta dinàmica s’ha estudiat sovint des d’un punt de vista climàtic, però mai fins ara s’havia estudiat des d’un punt de vista de les interaccions entre organismes. Per aquest fet hem estat evaluant l’efecte de les interaccions planta-planta en la regulació de la dinàmica supraforestal. L’estudi l’hem emmarcat en un context alpí (als Pirineus Catalans) i en un context subàrtic (Lapònia, Suècia), fet que ens ha permès fer un estudi comparatiu en dos ecotons contrastats però homòlegs ecològicament. Hem desenvolupat una sèrie d’experiments considerant diversos factors (augment de temperatura, quantitat de nutrients, presència d’arbust, posició en l’ecotò); en les dues zones d’estudi hem fet una plantació de plançons dels arbres formadors del límit del bosc en les diverses situacions derivades de la combinació d’aquests factors, i hem fet el seguiment fenològic dels plançons durant tres periodes de creixement. Els resultats dels experiments ens han permès veure que les interaccions entre organismes tenen una gran importància en la regulació de la dinàmica supraforestal, tant als Pirineus com a Lapònia. Les interaccions planta-planta i planta-herbívors determinen el reclutament de plançons i per tant l’estructuració de les comunitats supraforestals. Per altra banda, la posició en l’ecotò evidencia la presència d’un gradient bioclimàtic; les manipulacions ambientals de temperatura i nutrients originen una resposta generalment positiva en el desenvolupament dels plançons, indicant que canvis en aquestes variables pot suposar alteracions notables de l’estructura forestal del límit del bosc. Per altra banda en aquest projecte també hem aprofundit en temes relacionats amb l'efecte dels gradients altitudinals en la distribució de plantes vasculars als Pirineus Catalans.

Interaccions arbre-arbust al límit superior del bosc i efectes de gradients bioclimàtics en la vegetació

Durant el periode d’elaboració d’aquesta tesi hem aprofundit en el coneixement dels factors que controlen les dinàmiques espacio-temporals del límit superior del bosc. Aquest ecotò se situa entre el límit superior del bosc i els prats alpins i és susceptible a canvis ambientals, fet que provoca que fluctuï altitudinalment i latitudinalment en funció d’aquests canvis. Els motius d’aquesta dinàmica s’ha estudiat sovint des d’un punt de vista climàtic, però mai fins ara s’havia estudiat des d’un punt de vista de les interaccions entre organismes. Per aquest fet hem estat evaluant l’efecte de les interaccions planta-planta en la regulació de la dinàmica supraforestal. L’estudi l’hem emmarcat en un context alpí (als Pirineus Catalans) i en un context subàrtic (Lapònia, Suècia), fet que ens ha permès fer un estudi comparatiu en dos ecotons contrastats però homòlegs ecològicament. Hem desenvolupat una sèrie d’experiments considerant diversos factors (augment de temperatura, quantitat de nutrients, presència d’arbust, posició en l’ecotò); en les dues zones d’estudi hem fet una plantació de plançons dels arbres formadors del límit del bosc en les diverses situacions derivades de la combinació d’aquests factors, i hem fet el seguiment fenològic dels plançons durant tres periodes de creixement. Els resultats dels experiments ens han permès veure que les interaccions entre organismes tenen una gran importància en la regulació de la dinàmica supraforestal, tant als Pirineus com a Lapònia. Les interaccions planta-planta i planta-herbívors determinen el reclutament de plançons i per tant l’estructuració de les comunitats supraforestals. Per altra banda, la posició en l’ecotò evidencia la presència d’un gradient bioclimàtic; les manipulacions ambientals de temperatura i nutrients originen una resposta generalment positiva en el desenvolupament dels plançons, indicant que canvis en aquestes variables pot suposar alteracions notables de l’estructura forestal del límit del bosc. Per altra banda en aquest projecte també hem aprofundit en temes relacionats amb l'efecte dels gradients altitudinals en la distribució de plantes vasculars als Pirineus Catalans.

El riesgo de depredación y la competencia intraespecífica alteran el comportamiento de dispersión de semillas por parte de roedores

Los roedores tienen un importante papel como dispersores/depredadores de bellotas en los bosques Mediterráneos de Quercus spp. Existe abundante información del efecto de factores intrínsecos de las semillas (tamaño, composición) en la selección de las bellotas por estos animales, mientras que la influencia de otros procesos como el riesgo de depredación o la competencia intraespecífica han estado mucho menos estudiados. En un bosque mixto de encina y roble en el Parque Natural de Collserola, se ha investigado el patrón de dispersión/depredación de bellotas por parte del ratón de campo (Apodemus sylvaticus) en función del riesgo de depredación por parte de jineta (Genetta genetta) y la competencia intraespecífica (mediante un experimento en el que estos factores se simulaban a partir de olores). Un censo previo determinó que la población de roedores presente en el área de estudio estaba formada principalmente por Apodemys sylvaticus. Éstos respondieron al tratamiento de olor pues se observó un retraso significativo en la manipulación de bellotas de jineta respecto a los otros dos tratamientos. Asimismo, respecto a la distancia de dispersión se observó que las bellotas del tratamiento con olor a ratón eran dispersadas a menor distancia, a una distancia intermedia las de jineta y a mayor distancia las del tratamiento control. En todos los tratamientos, las bellotas dispersadas a zonas de microhábitat abierto fueron menos depredadas. Este trabajo sugiere que el patrón espacio temporal de dipersión/depredación de bellotas en bosques de encina y roble puede tener una elevada complejidad, a la vez que subraya el interés de mantener la integridad de las redes tróficas por sus efectos directos e indirectos sobre las poblaciones de organismos situados a diferentes niveles.

Hyperbolic reaction-diffusion equations for a forest fire model

Forest fire models have been widely studied from the context of self-organized criticality and from the ecological properties of the forest and combustion. On the other hand, reaction-diffusion equations have interesting applications in biology and physics. We propose here a model for fire propagation in a forest by using hyperbolic reaction-diffusion equations. The dynamical and thermodynamical aspects of the model are analyzed in detail

Efectos de la aplicación de cenizas de caldera de biomasa en el modelo jerárquico de agregación de un suelo forestal bajo condiciones oceánicas

Se ha estudiado los efectos que tiene la aplicación de cenizas de caldera de biomasa, en el modelo jerárquico de agregación (Tisdall y Oades, 1982) y en la estabilización del C orgánico en un suelo forestal situado en la zona templada del País Vasco. Para ello, se aplicaron 3 tratamientos con diferentes dosis de ceniza en muestras de suelo tamizadas a 250 μm procedentes de un huerto semillero de pinus radiata. Estas muestras fueron incubadas durante 3 meses y fraccionadas los días 29, 44, 64, 78 y 92 con la intención de separar los macroagregados grandes (LMagg), de los macroagregados pequeños (Magg), microagregados (magg), limos (silt) y arcillas (clay). Todas las fracciones fueron analizadas para determinar su contenido en C orgánico. Los resultados mostraron que con la aplicación de cenizas, el modelo jerárquico de agregación de suelo se cumple para las fracciones LMagg, Magg y magg, pero no para la fracción silt. Además se ha observado que las cenizas promueven la formación de microagregados aumentado así la capacidad de secuestro de C del suelo, pero en cambio disminuye la proporción de macroagregados, hecho que podría acarrear una disminución en la calidad estructural del suelo.

The housing boom and forest fires

This paper provides evidence that the combination of land-use restrictions and anincreasing demand for housing can create incentives to induce forest fires as a means tocircumvent regulation and increase the supply of land available for residential construction.I estimate the effect of the price of housing on the incidence of forest fires using Spanishdata by region for 1991-2005. The results suggest that higher house prices led to asignificant increase in the incidence of forest fires in a region. I also find that the increasedincidence of forest fires led to a subsequent reduction in forest area and an increase in urbanland area. This evidence supports the claims often found in the media that propertyspeculators trying to build in forest land may be behind the recent increases in the incidenceof forest fires in Mediterranean countries.

Forest fires: Evaluation of government intervention measures

The purpose of this paper is to examine the relation between government measures, volunteer participation, climate variables and forest fires. A number of studies have related forest fires to causes of ignition, to fire history in one area, to the type of vegetation and weathercharacteristics or to community institutions, but there is little research on the relation between fire production and government prevention and extinction measures from a policy evaluation perspective.An observational approach is first applied to select forest fires in the north east of Spain. Taking a selection of fires with a certain size, a multiple regression analysis is conducted to find significant relations between policy instruments under the control of the government and the number of hectares burn in each case, controlling at the same time the effect of weather conditions and other context variables. The paper brings evidence on the effects of simultaneity and the relevance of recurring to army soldiers in specific days with extraordinary high simultaneity. The analysis also brings light on the effectiveness of twopreventive policies and of helicopters for extinction tasks.

Dewaterability of sewage sludge by ultrasonic, thermal and chemical treatments

Sludges resulting from wastewater treatment processes have a characteristically high water content, which complicates handling operations such as pumping, transport and disposal. To enhance the dewatering of secondary sludge, the effect of ultrasound waves, thermal treatment and chemical conditioning with NaOH have been studied. Two features of treated sludges were examined: their rheological behavior and their dewaterability. The rheological tests consisted of recording shear stress when the shear rate increases and decreases continuously and linearly with time, and when it increases and decreases in steps. Steady-state viscosity and thixotropy were obtained from the rheological tests, and both decreased significantly in all cases with increased treatment intensity. Centrifugation of ultrasonicated and thermally treated sludges allowed the total solid content to be increased by approximately 16.2% and 17.6%, respectively. These dewatered sludges had a lower viscosity and thixotropy than the untreated sludge. In contrast, alkali conditioning barely allowed the sludge to be dewatered by centrifugation, despite decreasing its viscosity and thixotropy.

Active packaging containing nisin and high pressure processing as post-processing listericidal treatments for convenience fermented sausages

Listeria monocytogenes was inoculated on the surface of sliced fermented sausages with no added sodium salt. The pathogen was progressively inactivated during the product shelf life (90 days). Antimicrobial packaging of fermented sausages with PVOH films containing nisin induced a more pronounced reduction of L. monocytogenes counts during refrigerated storage. HPP alone (600 MPa, 5 min, 12 °C) had no antimicrobial effect against L. monocytogenes at the studied conditions. Combination of HPP with antimicrobial packaging did not produce any extra protection against L. monocytogenes compared to antimicrobial packaging alone. The lack of effect of HPP on L. monocytogenes was attributed to a protective effect exerted by the low water activity of the product and its lactate content. These results reflect that antimicrobial packaging with the inclusion of nisin as a natural antimicrobial could be considered as an effective method to reduce the levels of L. monocytogenes in sliced fermented sausages with no added sodium salt

Advances in UAS for forest fire fighting

Peer reviewed

Project SKY-EYE: applying UAVs to forest fire fighter support and monitoring

Peer reviewed