Simulating the effects of vegetation and landscape structure on fire behavior in northeastern Portugal: the case of holm oak (Quercus rotundifolia)

O fogo é um processo frequente nas paisagens do norte de Portugal. Estudos anteriores mostraram que os bosques de azinheira (Quercus rotundifolia) persistem após a passagem do fogo e ajudam a diminuir a sua intensidade e taxa de propagação. Os principais objetivos deste estudo foram compreender e modelar o efeito dos bosques de azinheira no comportamento do fogo ao nível da paisagem da bacia superior do rio Sabor, localizado no nordeste de Portugal. O impacto dos bosques de azinheira no comportamento do fogo foi testado em termos de área e configuração de acordo com cenários que simulam a possível distribuição destas unidades de vegetação na paisagem, considerando uma percentagem de ocupação da azinheira de 2.2% (Low), 18.1% (Moderate), 26.0% (High), e 39.8% (Rivers). Estes cenários tiveram como principal objetivo testar 1) o papel dos bosques de azinheira no comportamento do fogo e 2) de que forma a configuração das manchas de azinheira podem ajudar a diminuir a intensidade da linha de fogo e área ardida. Na modelação do comportamento do fogo foi usado o modelo FlamMap para simular a intensidade de linha do fogo e taxa de propagação do fogo com base em modelos de combustível associados a cada ocupação e uso do solo presente na área de estudo, e também com base em fatores topográficos (altitude, declive e orientação da encosta) e climáticos (humidade e velocidade do vento). Foram ainda usados dois modelos de combustível para a ocupação de azinheira (áreas interiores e de bordadura), desenvolvidos com base em dados reais obtidos na região. Usou-se o software FRAGSATS para a análise dos padrões espaciais das classes de intensidade de linha do fogo, usando-se as métricas Class Area (CA), Number of Patches (NP) e Large Patches Index (LPI). Os resultados obtidos indicaram que a intensidade da linha de fogo e a taxa de propagação do fogo variou entre cenários e entre modelos de combustível para o azinhal. A intensidade média da linha de fogo e a taxa média de propagação do fogo decresceu à medida que a percentagem de área de bosques de azinheira aumentou na paisagem. Também foi observado que as métricas CA, NP e LPI variaram entre cenários e modelos de combustível para o azinhal, decrescendo quando a percentagem de área de bosques de azinheira aumentou. Este estudo permitiu concluir que a variação da percentagem de ocupação e configuração espacial dos bosques de azinheira influenciam o comportamento do fogo, reduzindo, em termos médios, a intensidade da linha de fogo e a taxa de propagação, sugerindo que os bosques de azinhal podem ser usados como medidas silvícolas preventivas para diminuir o risco de incêndio nesta região.

Modeling height-diameter relationship in pinus pinaster ait. in the forest intervention zone of Lomba, NE-Portugal

In this work, the relationship between diameter at breast height (d) and total height (h) of individual-tree was modeled with the aim to establish provisory height-diameter (h-d) equations for maritime pine (Pinus pinaster Ait.) stands in the Lomba ZIF, Northeast Portugal. Using data collected locally, several local and generalized h-d equations from the literature were tested and adaptations were also considered. Model fitting was conducted by using usual nonlinear least squares (nls) methods. The best local and generalized models selected, were also tested as mixed models applying a first-order conditional expectation (FOCE) approximation procedure and maximum likelihood methods to estimate fixed and random effects. For the calibration of the mixed models and in order to be consistent with the fitting procedure, the FOCE method was also used to test different sampling designs. The results showed that the local h-d equations with two parameters performed better than the analogous models with three parameters. However a unique set of parameter values for the local model can not be used to all maritime pine stands in Lomba ZIF and thus, a generalized model including covariates from the stand, in addition to d, was necessary to obtain an adequate predictive performance. No evident superiority of the generalized mixed model in comparison to the generalized model with nonlinear least squares parameters estimates was observed. On the other hand, in the case of the local model, the predictive performance greatly improved when random effects were included. The results showed that the mixed model based in the local h-d equation selected is a viable alternative for estimating h if variables from the stand are not available. Moreover, it was observed that it is possible to obtain an adequate calibrated response using only 2 to 5 additional h-d measurements in quantile (or random) trees from the distribution of d in the plot (stand). Balancing sampling effort, accuracy and straightforwardness in practical applications, the generalized model from nls fit is recommended. Examples of applications of the selected generalized equation to the forest management are presented, namely how to use it to complete missing information from forest inventory and also showing how such an equation can be incorporated in a stand-level decision support system that aims to optimize the forest management for the maximization of wood volume production in Lomba ZIF maritime pine stands.