martes, 22 de abril de 2014

El arte de prevenir incendios

Mis lectores habituales ya saben lo que es una quema prescrita (#RXFire), sus beneficios y antecedentes históricos. No soy gestor ni bombero forestal, siendo mis conocimientos puramente académicos aderezados con alguna asistencia técnico-científica a quemas experimentales, como las ejecutadas recientemente por @SEIF_Cuenca en el contexto de un proyecto del MAGRAMA y TRAGSA. Así que sin ánimo de ser exhaustivos en esta entrada analizaremos lo que Kevin C. Ryan, ingeniero forestal experto en quemas prescritas en EEUU, denomina "el arte de quemar". Si se quieren hacer cumplir una multiplicidad de objetivos preventivos que además sean compatibles con la sostenibilidad del sistema forestal, la línea entre la eficacia y el daño al ecosistema puede llegar a ser muy delgada. Es aquí donde la ciencia entra a apoyar a la técnica y en el caso de las quemas prescritas, sobre todo las ejecutadas bajo arbolado, la prescripción y la ejecución debe ser especialmente cuidadosa para evitar daños al suelo, raíces, troncos y a las copas de los árboles, así como a las especies del sotobosque que se desee proteger.

Quema prescrita  bajo arbolado de Pinus nigra ejecutada por @SEIF_Cuenca
en proyecto MAGRAMA-Tragsa (Cuenca, España)
El Dr. Ingeniero de Montes José Antonio Vega y su equipo del CIF-Lourizán, llevan trabajando desde finales de los años 1970s en la introducción de quemas prescritas bajo arbolado en España, sus implicaciones en la fertilidad del suelo y los ciclos de nutrientes, tema principal de su tesis doctoral. La lectura de más de 700 páginas de exhaustiva información analizada científicamente y discutida con el máximo rigor hace temblar las piernas al más común de los mortales investigadores y a la vez te hace disfrutar de la profesión científica (aquello de "yo de mayor quiero ser como..."). Este trabajo, refrendado por posteriores artículos científicos también referidos a efectos de los incendios en el suelo, nos ha hecho a todos ser más prudentes en la aplicación de quemas prescritas y sobre todo más cuidadosos en su prescripción para minimizar, en lo posible, los efectos negativos asociados, aprovechando las importantes ventajas de esta técnica. 

El suelo se ha mostrado como la parte más sensible de un sistema sometido a quemas prescritas. Cuando se quema parte o la totalidad de la capa superficial de hojarasca y mantillo estamos eliminando también gran parte de los microorganimos que contribuyen al ciclo de nutrientes y que los hacen disponibles para las plantas. Por tanto el aumento de fertilidad tras la quema por efecto de las cenizas y en el que se basan muchas de las prácticas tradicionales es efímero y sólo se refiere al momentáneo incremento de algunos macronutrientes (si acaso el primer año tras la quema) que además no suelen ser limitantes en muchos de los sistemas forestales (por ejemplo de Potasio K, Calcio Ca y Magnesio Mg). Sin embargo los nutrientes más importantes para las plantas y poco disponibles en muchos de nuestros ecosistemas como el Nitrógeno (N) y el Fósforo (P) dependen mucho de la presencia de materia orgánica y una capa de hojarasca en descomposición. 

De entre las abundantes conclusiones de esta tesis destacaremos las siguientes en relación con las mejoras en las prescripciones para evitar daños al suelo:
  1. La parte más sensible del suelo es la primera capa de mantillo que contiene más materia orgánica y actividad microbiana, siendo un elemento clave del ciclo de nutrientes. Por tanto se debería evitar en lo posible su calentamiento por encima de determinado umbral de temperatura máxima y sobre todo de un excesivo tiempo por encima de 60 ºC, que supondría  la muerte de los microorganismos presentes y un exceso de volatilización de N.
  2. La humedad de los estratos orgánicos en el momento de la quema es un buen indicador del consumo de combustible. Las temperaturas del mantillo y la capa superficial de suelo se reducen drasticamente cuando se quema con cierto nivel de humedad en estas zonas, por tanto la humedad del mantillo y el suelo antes de la quema disminuyen la severidad y son una garantía del control de la reducción del combustible deseado. Por tanto un consumo moderado de hojarasca tras la quema y/o la ausencia de subida de temperatura del suelo a 2 cm de profundidad, son buenos indicadores para asegurar un impacto bajo de la quema sobre el suelo
  3. La reducción del espesor de hojarasca predice en gran medida la intensidad lineal y la velocidad de propagación con lo que la sencilla evaluación de este parámetro ayudaría a evaluar la prescripción de cara a futuras quemas en la misma zona
  4. Según el seguimiento realizado en áreas quemadas bajo arbolado (Pinus pinaster) en Galicia, el período estimado de recuperación del ciclo de N es de unos 10 años, con lo que períodos inferiores de repetición de quemas comprometerían la estabilidad del sistema forestal. Como en la mayoría de las zonas forestales españolas la recuperación de la vegetación bajo copas es inferior a este período hay que asumir entonces la convivencia con cierto peligro de incendios hasta poder realizar la siguiente intervención compatible con el ciclo del N. Si se quiere usar el fuego para gestionar el combustible y prevenir incendios es fundamental una labor de planificación y ordenación de los programas de quema a nivel de paisaje. Así las distintas áreas tratadas tendrían un período de recurrencia suficiente para que el sistema se recupere y no se perdería eficacia en la reducción del peligro de incendio.
  5. Según lo anteriormente mencionado los momentos más adecuados para realizar una quema bajo arbolado serían los días siguientes a una lluvia con la hojarasca superior seca, temperatura del aire alta y un ligero viento. La técnica de encendido que mejor ayuda a hacer cumplir estas prescripciones es la quema por fajas, que permite un control de la intensidad de llama y que también obliga al frente de llama a ir a favor del viento y/o pendiente, generando un avance más rápido, con menos tiempo de residencia en el suelo y evitando por tanto su recalentamiento, consumo excesivo de materia orgánica y subida de temperatura.
Muestras de suelo quemadas con diferentes humedades
mostrando diferentes niveles de severidad
(Laboratorio de incendios forestales del INIA)
Ejemplo de suelo quemado con muy baja severidad debido
a la alta humedad de la capa de mantillo y suelo mineral
(Laboratorio de incendios forestales del INIA)

Estos condicionantes aseguran además reducir los daños a los troncos, raíces y copas de los árboles, ya que, al igual que para el suelo, la variable más crítica en estos casos es la permanencia en el tiempo de temperaturas altas que puedan afectar a las partes vivas (por encima de 60ºC). En anteriores entradas vimos cómo el fuego bajo arbolado "abraza" a los troncos de los árboles a su paso. La corteza es la que protege al cambium, la capa de células que se encuentra entre la corteza y la madera encargada de llevar la savia a la copa de los árboles. Si la llama permanece en contacto mucho tiempo con el tronco, genera un chamuscado excesivo y/o su combustión. En general las cortezas de árboles mediterráneos evitan dicho calentamiento con fuegos de baja intensidad pero incluso en estos casos, la residencia de la llama en el entorno del tronco podría provocar la muerte del ejemplar. Por tanto la solución más aconsejable es, de nuevo, una prescripción de fuego poco intenso pero rápido. De la misma manera ello genera columnas de convección (humo) que permanecen menos tiempo bajo el dosel y por tanto soflaman en menor medida las partes vivas de la copa.

Los fuegos de baja intensidad no suelen causar daños al tronco
 y raíces de los árboles si los tiempos de residencia de llama son bajos, 
que se corresponden con fuegos rápidos (quemas a favor de viento y/o pendiente)
Temperaturas en el exterior (corteza en contacto con aire) e interior (bajo la corteza a la profundidad 
del cambiumdurante una quema prescrita de baja intensidad con bajo tiempo de residencia de llama (Cuenca, España)

El cumplimiento de las prescripciones para evitar daños al suelo, 
tronco y raíces suele evitar también los daños a la parte aérea
 por efecto de la columna de convección (soflamado de las copas)

Lo expuesto parece sencillo pero supone un esfuerzo importante en mejorar las prescripciones y planes de quema para hacerlas compatibles con la sostenibilidad del sistema forestal. Se debe por tanto huir en lo posible del uso de técnicas de encendido "en contra", que aunque más seguras para el personal y la planificación del dispositivo, la ciencia ha demostrado que son mucho más perjudiciales para el sistema que deseamos proteger. Necesitamos técnicos que lleguen a ser "artistas" de la prescripción para que las quemas bajo arbolado se conviertan en una solución ecológica y viable en la gestión de nuestros combustibles. Y necesitamos que estos programas de quema se realicen en colaboración gestión-investigación ya que la ciencia forestal estaría perdiendo una valiosa información que podría revertir en la mejora de los programas de quema en el futuro, la respuesta a muchos interrogantes sobre las adaptaciones al fuego de las especies mediterráneas y la inclusión del fuego como parte integrante de la gestión de nuestros ecosistemas.


"La aplicación de quemas prescritas bajo bosques es un arte. Podemos convertirnos en mejores artistas estudiando cuidadosamente el trabajo de grandes artistas y practicando regularmente nuestro arte, pero no seremos nunca artistas perfectos

                                     Kevin C. Ryan (2000) En: "Técnicas para establecer                                                                                     prescripciones que minimicen o reduzcan la mortalidad del arbolado"                                                             Cuadernos de la SECF nº 9, pp. 59-70.

Bibliografía:

José Antonio Vega Hidalgo (2001). Efectos del fuego prescrito sobre el suelo en pinares de Pinus pinater Ait. de Galicia. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Madrid. 417 pp.

Licencia Creative Commons
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10 comentarios:

  1. Muy buen entrada, si señor. Una pregunta, que me surge al ver la figura de temperaturas: por lo que se ve, parece que la temperatura en el cambium apenas varía, aunque fuera esté a más de 200 grados. Una cierta amortiguación de la temperatura ya me esperaba, pero es que parece que el cambium ni se entera de que fuera hay un fuego!! ¿Tenéis datos de cómo afecta el espesor de corteza a estos valores?
    Un saludo!

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  2. Gracias Aitor por tu pregunta y tus retuits que siempre le dan un gran impulso a las lecturas de mis entradas (no es peloteo tenías que ver la curva de visitas después de tu RT de ayer, eres un tío muy influyente en RRSS, je,je). En relación a tu pregunta sí que hay en general una respuesta en el aumento de la temperatura del cambium que no se aprecia en la figura por efecto de la escala del eje de ordenadas. La gráfica presentada pertenece a un laricio con una corteza media de unos 5 cm con lo que la temperatura del cambium sólo aumentó de unos 18ºC a un máximo de 30ºC. En otros casos puede subir a 40-45ºC si la residencia de llama es algo mayor o el espesor de corteza menor. Hay bibliografía americana con algunos modelos de temperaturas en cambium o mortalidad de arbolado según diámetros del fuste que estarían relacionados con los de corteza y donde tiene también mucha influencia el efecto Bernouilli que comenté en anteriores entradas: a menos diámetro el fuego "abraza" más eficazmente al árbol y lo calienta más. En cambio hay poca información de modelos de transmisión de calor a través de cortezas de árboles. Has dado en el clavo, el efecto del espesor de corteza parece crítico en la susceptibilidad al fuego de los ejemplares, en ello estamos. Exploraremos también el posible efecto de la especie ¿la corteza de pinos transmite el calor de forma diferente que los quejigos o sabinas o sólo el espesor es suficiente para indicar la resistencia al calentamiento del cambium? Estos resultados nos podrían dar pistas para mejorar las prescripciones. Espero haber respondido a tu pregunta. Un abrazo

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  3. Enhorabuena por el blog.
    Muchas Gracias por la interesante información que compartís.
    Desde luego hay que probar las cosas y desmostrar o desmontar las teorias.
    Manejar el fuego con los diferentes tipos y estados de combustible es todo un "arte".
    Seguiremos "Aprendiendo a prender" jeje.
    Saludos.

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    1. Gracias!, estamos probando pero sobre todo estamos experimentando, estamos intentando hacer ciencia para mejorar la técnica! Lo de desmontar teorías...eso lo dejamos para los de la ciencia básica que saben mucho más que nosotros, je,je. Me alegro ver que os interesa, seguiré machacando la red con "fuego bueno" para luchar contra los incendios forestales. Saludos.

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  4. Buenos días y una preguntilla inocente...¿Que criterios son los que determinan, la localización concreta donde se realiza una quema prescrita, el número de ellas que se necesita realizar en un sistema, la extensión que han de tener o la cantidad de biomasa que se necesita eliminar?

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    1. Hola Julián, gracias por tu nada inocente sino oportuna pregunta. Efectivamente mucha gente piensa que las quemas prescritas es quemar por quemar, por quitarnos el gusanillo de ver fuego a los que nos gustan estas cosas. Nada más lejos de la realidad. La localización, número, extensión de las quemas y su prescripción que determinará el combustible consumido, dependen principalmente del objetivo de las quemas y de cómo se incluyen en la gestión y planificación forestal e incluso me atrevería a decir territorial y de usos y aprovechamientos agrarios de la comarca donde se trabaja. Todas las quemas tienen un objetivo intrínseco de prevención de incendios puesto que estamos ordenando y gestionando los combustibles forestales, pero los objetivos principales son muy diversos: fomento de la regeneración natural de especies arbóreas, aumento o diversificación de la riqueza florística, mejora del hábitat de fauna, mejora de pastizales para ganado doméstico o silvestre, mejora de accesos a zonas forestales en explotación, etc. Estos objetivos principales que puede tener cada quema a nivel de rodal, pueden confluir todos juntos a escala paisaje con lo que es imprescindible un plan de quema a nivel comarcal que ordene y planifique estas operaciones en el espacio y en el tiempo (es la labor fundamental de un ingeniero de montes, en este caso aplicado a la gestión de los combustible). Por supuesto lo ideal es que estas técnicas se complementen con otras como los desbroces y sobre todo con la ganadería extensiva, lo que permite ordenar adecuadamente la biomasa de combustible disponible en verano (combustible muerto consumido por las quemas y combustible vivo, matorral, consumido por el ganado). La idea no es dejarlo todo "como una patena" sino que estas actuaciones deben ser compatibles con los ecosistemas evitando en lo posible los inevitables impactos negativos de cualquier actuación que deben compensarse con los importantes impactos positivos de actuar a nivel paisaje (es mucho más impactante un gran incendio en verano que pequeñas quemas de otoño-invierno). Después existen otros criterios puramente operativos para decidirse por una o otra parcela como la existencia de puntos de anclaje de las lineas de control para reducir costes (presencia de pistas, cortafuegos), evitar zonas con excesiva pendiente si es posible, evitar vaguadas que pueda complicar la seguridad y las vías de escape en caso de emergencia, etc. Los modelos de simulación nos predicen la cantidad de biomasa que queremos eliminar en función de un comportamiento deseado que sea seguro y compatible ecológicamente. Se elabora una "ventana de prescripción" que nos diría qué condiciones meteorológicas se tendrían que cumplir para cubrir los objetivos deseados. No obstante la evaluación posterior nos debe informar sobre el cumplimiento de las predicciones (biomasa finalmente consumida) para poder mejorar las prescripciones en el futuro. Es difícil resumir estos temas sin entrar en detalles técnicos pero espero haberte respondido. Un saludo.

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  5. Buenas noches Javier,

    Muchas gracias por haber participado en la Edición Selenio del Carnaval de Química, con una entrada muy novedosa y distinta a las demás. Siempre he defendido que la Ciencia es un arte, tú aquí lo llevas todavía más allá. Me encuentro realizando la segunda parte del resumen de la edición, ¡en breve se podrá disfrutar! La primera está aquí: http://molesdequimica.wordpress.com/2014/05/15/retransmision-de-la-edicionse-del-carnaval-de-quimica-primera-parte-del-partido/

    Un saludo,
    Jesús

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    1. Gracias a ti Jesús, se nota que vives con pasión la química y así nos lo has transmitido en esta edición del Carnaval #Se que tanto te has currado ¡con convocatoria fotográfica y todo! Me ha encantado tu enfoque didáctico y participativo. Gracias por tus alabanzas a la entrada pero como sabes no soy químico, sólo la uso para justificar lo que proponemos, y por tanto no paso de ser un mero aficionado por eso os leo para seguir aprendiendo con vuestras frikadas, que en ocasiones se mezclan con las mías y me da la oportunidad de mostraros algunas de las aplicaciones de la química poco conocidas para el público. Lo dicho, enhorabuena y hasta el próximo Carnaval, nos vemos en las RRSS.

      Saludos

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  6. Saludos!
    Vengo a esta entrada aconsejado por ti (Soy @IngEnCamino) y me ha parecido muy interesante que expliques tan bien todos los aspectos que se tienen en cuenta cuando se realizan estas quemas prescritas. No obstante me surgen varias dudas, en primer lugar dices que interesan fuegos con poca intensidad y muy rápidos, eso quiere decir que los combustibles sobre los que se aplican seran finos muertos. Teniendo en cuenta que estos tienen una buena capacidad de ignición a las pocas horas de una lluvia (por el pequeño diametro que tienen basicamente) por qué esperar a que pasen algunos días desde una lluvia? De hecho incluso se podría jugar con la propia humedad y aplicar riegos previos a la zona (siempre que las condiciones de la zona lo admitiesen) para evitar tanta condicionalidad por parte de las lluvias.
    Mi segunda duda era sobre la intensidad del fuego. Es lo suficientemente grande para activar las piñas serotinas? Podrían utilizarse estas quemas prescritas para forzar una dispersión de semillas?
    Un saludo!

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  7. Gracias David por tus preguntas y comentarios. Los combustibles finos muertos no suelen estar disponibles hasta dos días después de la última lluvia, aunque si interesa se puede quemar con más humedad, depende del objetivo. Una quema tan húmeda dificulta el avance de las líneas de encendido. En cuanto a las lluvias el limitante suele ser encontrar la ventana de prescripción, ese balance entre quemar con cierta humedad y no poder quemar porque están fuera de ventana, por eso Kevin Ryan hablaba de "arte". Efectivamente si interesara quemar fuera de ventana y disminuir los daños al suelo una opción es regar el día antes, por ejemplo, pero esto sólo sería factible en parcelas pequeñas y parece poco realista.
    Las quemas prescritas no suelen afectar a las copas del arbolado con lo que la convección no suele ser suficiente para abrir piñas serótinas aunque sí podría ser suficiente para abrir piñas no serótinas. Estamos trabajando con esta hipótesis en GEPRIF para saber si las quemas de primavera u otoño pudieran favorecer la dispersión de P. pinaster y P. nigra.
    Saludos!

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