Especificaciones del servicio de Mapeo de Peligro de Incendios (FDM)

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Descripción del servicio

El servicio de Mapeo de Peligro de Incendios (Fire Danger Mapping, FDM) es un servicio de apoyo a la toma de decisiones que estima el Peligro de Incendio. El Peligro de Incendio se calcula a nivel de píxel mediante la integración de variables estáticas y dinámicas derivadas de datos de Observación de la Tierra. Estas variables proporcionan una caracterización integral de las condiciones meteorológicas, la topografía y la vegetación, factores críticos que influyen en el peligro de incendio. La siguiente figura ofrece un ejemplo visual del proceso de cálculo, la apariencia del producto final y su leyenda correspondiente.

Este mapa geoespacial representa visualmente los niveles de peligro de incendio sobre el Área de Interés (AOI) y una fecha específica. El peligro de incendio se clasifica en categorías cualitativas, como:

• Bajo : Riesgo mínimo de incendio.

• Moderado : Las condiciones de incendio pueden desencadenarse bajo ciertas circunstancias.

• Alto : Mayor probabilidad de ignición y propagación del incendio.

• Muy Alto : Los incendios pueden iniciarse y propagarse rápidamente.

• Extremo : Peligro de incendio excepcional; se espera una propagación rápida e intensa del fuego.

El producto Peligro de Incendios se muestra en la interfaz de usuario (UI) utilizando los colores definidos anteriormente. Más información sobre la capa derivada del producto Peligro de Incendios aquí.

El servicio FDM ofrece una aplicación altamente personalizable que permite a los usuarios evaluar los niveles de peligro de incendio, adaptando el modelo a condiciones locales específicas. El servicio utiliza variables estáticas, como la cobertura del suelo, la altura de la vegetación y las probabilidades históricas de incendios, combinadas con datos dinámicos como el Índice de Clima de Incendios (FWI) obtenido del Sistema Global de Información sobre Incendios Forestales (GWIS). Estos insumos se estandarizan, reclasifican e integran mediante un algoritmo de promedio ponderado. El servicio permite ajustar los pesos de las variables de entrada, lo que permite que el proceso se adapte mejor a las características ambientales y meteorológicas de regiones específicas. Esta flexibilidad mejora la precisión del Índice de Peligro de Incendio (FDI), asegurando que la evaluación no solo sea relevante para la región, sino también sensible a las variaciones locales.

En términos de productos geofísicos, el servicio FDM genera, a partir de los conjuntos de datos de entrada:

• Mapas de Peligro de Incendios: Evaluaciones completas de riesgos que destacan las áreas en riesgo de incendio.

• Variables Intermedias Reprocesadas: Capas de datos utilizadas en el cálculo del FDI, proporcionando información sobre factores específicos que contribuyen al peligro de incendio.

Diagrama de flujo

El esquema mostrado en esta sección describe el flujo de trabajo de alto nivel del servicio FDM.

Primero, el servicio establece una conexión con las bases de datos que contienen las diversas variables involucradas en el proceso. Luego, procesa e integra estas variables para generar el Índice Integrado de Peligro, siguiendo una serie de pasos detallados como se describe a continuación.

Recopilación de datos

Las variables estáticas (DEM, Modelo de Altura de Dosel, Probabilidad de Incendio y Cobertura del Suelo) están almacenadas en el servidor y cubren toda la región de América Latina. Para el Índice de Clima de Incendios, la aplicación se conecta a los servidores del Sistema Global de Información sobre Incendios Forestales (GWIS) y recupera los datos a través de una consulta a sus servicios. Estos datos recopilados se pasan a la siguiente fase.

Subconjunto espacial y temporal

En este paso, el servicio extrae y preprocesa los datos. Todos los conjuntos de datos se recortan para coincidir entre sí. Posteriormente, los datos se reproyectan a una proyección espacial común, asegurando la consistencia entre todas las capas para su posterior análisis.

Estandarización de Variables para la Evaluación del Peligro

A su resolución original, cada conjunto de datos se reclasifica individualmente para generar una variable cualitativa que represente el nivel de peligro de incendio asociado con cada factor. Una vez reclasificados, todas las capas se muestrean a una resolución uniforme de 100 metros, para garantizar la consistencia espacial.

Cálculo del Índice de Peligro Ponderado

La integración de las variables se realiza utilizando un promedio ponderado, donde a cada variable se le asigna un peso específico. Los pesos predeterminados utilizados en el cálculo del Índice de Peligro Ponderado se establecieron mediante un análisis sistemático del comportamiento de las variables en diversas regiones de América Latina. Cada variable de entrada se reclasificó primero en niveles cualitativos de peligro según su influencia en la ignición y propagación del fuego. Estas variables reclasificadas luego se integraron utilizando el promedio ponderado, donde a cada variable se le asignó un peso específico para reflejar su importancia relativa. A continuación, detallamos los criterios utilizados para la reclasificación y la justificación detrás de los pesos predeterminados asignados:

• Tipo de Combustible en el Suelo (0.4): Los tipos de vegetación se agruparon en categorías de peligro de incendio según su combustibilidad y la disponibilidad de combustible. Por ejemplo, los pastizales secos y los matorrales se clasificaron como alto riesgo, mientras que los bosques con humedad significativa se clasificaron como riesgo moderado, y las áreas áridas o urbanas como bajo riesgo. El tipo de combustible en el suelo juega un papel dominante en la ignición y propagación del fuego, ya que determina la disponibilidad y combustibilidad del combustible. Este factor se asignó un peso alto (0.4) para reflejar su influencia principal sobre el peligro de incendio.

• Índice de Clima de Incendios (FWI) (0.65): El FWI se dividió en niveles de peligro que van desde bajo hasta extremo, según los umbrales comúnmente utilizados en meteorología de incendios (por ejemplo, humedad, temperatura, velocidad del viento y sequedad del combustible). Como una variable dinámica, el FWI es el principal motor del peligro de incendio. Incluso áreas con grandes cargas de combustible permanecen de bajo riesgo, a menos que las condiciones meteorológicas sean favorables para la ignición del fuego. Esto explica su peso dominante de 0.65.

• Altura de la Vegetación (0.18): La altura de la vegetación se utilizó como un indicador de la disponibilidad de biomasa. La vegetación más alta, como los bosques, se clasificó como alto riesgo debido a la mayor carga de combustible, mientras que la vegetación más baja, como los pastizales, se asignó a un riesgo moderado. Aunque es importante, la altura de la vegetación por sí sola no determina el peligro de incendio, ya que interactúa fuertemente con las condiciones meteorológicas. Su peso moderado refleja su importancia secundaria.

• Pendiente del Terreno (0.2): Los valores de pendiente se dividieron en categorías donde las pendientes más pronunciadas se asignaron a niveles de peligro más altos debido a su efecto sobre la propagación del fuego (los incendios se propagan más rápido cuesta arriba). El análisis demostró que la pendiente del terreno acelera significativamente la propagación del fuego, especialmente en regiones montañosas, lo que justifica su peso moderado.

• Orientación del Terreno (0.15): La orientación (o exposición solar del terreno) se clasificó en niveles de peligro basados en la exposición al sol. Las pendientes orientadas al sur (en el Hemisferio Norte) o al norte (en el Hemisferio Sur) reciben más luz solar, lo que lleva a condiciones más secas y un mayor riesgo de incendio. Aunque es importante, la orientación tiene una influencia más localizada en comparación con el clima y el tipo de combustible, por lo que se le asignó un peso ligeramente menor.

• Elevación del Terreno (0.1): La elevación se categorizó en función de los patrones de distribución de vegetación. Las altitudes más altas, donde la vegetación es escasa, se asignaron a bajo riesgo, mientras que las altitudes medias con vegetación significativa se clasificaron con mayor riesgo. La elevación tiene una influencia relativamente menor sobre el peligro de incendio en comparación con otros factores, por lo que se le asignó un peso bajo.

• Probabilidad Histórica de Incendios (0.3): Los datos sobre la ocurrencia de incendios históricos se agruparon en niveles de riesgo según su frecuencia. Las áreas con incendios pasados frecuentes se clasificaron como alto riesgo, mientras que las áreas con pocos o ningún incendio histórico se categorizaron como de bajo riesgo. Los patrones de incendios históricos a menudo coinciden con condiciones ambientales y climáticas propensas al fuego. Este peso refleja el fuerte, aunque no exclusivo, valor predictivo de la ocurrencia de incendios pasados.

Al adaptar los pesos a casos específicos, el índice de peligro de incendio resultante se ajusta mejor a la zona seleccionada. Esta personalización mejora la precisión al reflejar mejor las condiciones locales, como las características de la vegetación, las propiedades del terreno o los patrones históricos de incendios, lo que mejora la relevancia y fiabilidad de los resultados para la región objetivo.

Catalogar y Guardar Datos

Una vez completados los cálculos necesarios, los resultados se almacenan en el catálogo para su futura referencia. Posteriormente, los productos generados se ponen a disposición del usuario, garantizando su accesibilidad y usabilidad para análisis adicionales o toma de decisiones.

Input

El servicio FDM emplea un conjunto de datos de entrada estáticos y dinámicos que se enumeran a continuación.

Capas Estáticas

• Cobertura Global del Suelo (Copernicus GLC)¹: Proporciona información detallada sobre la vegetación y los tipos de cobertura del suelo a nivel mundial. Este producto clasifica la superficie terrestre en 23 clases distintas, siguiendo el esquema de clasificación de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Los mapas de cobertura del suelo están disponibles anualmente para los años 2015 a 2019, con una resolución espacial de 100 metros.

• Modelo de Altura de la Canopia (ETH Global Canopy Height 2020)²: Este modelo estima la altura y estructura de la vegetación a nivel mundial, proporcionando datos esenciales para evaluar la biomasa y la dinámica de los bosques. El modelo se basa en datos de 2020 y ofrece una resolución espacial de 10 metros.

• Probabilidad de Incendio: Esta capa se construye a partir de datos históricos de ocurrencia de incendios, utilizando series temporales completas de los sensores MODIS y VIIRS (2000-2024). Estos datos ayudan a identificar áreas con una mayor frecuencia de incendios en el pasado, lo que es crucial para evaluar los riesgos de incendios actuales y futuros.

• Topografía (FABDEM): El FABDEM (Forest And Buildings removed Copernicus DEM)³ es un modelo digital de elevación global que elimina la influencia de los edificios y la vegetación, proporcionando una representación precisa del terreno. Ofrece una resolución espacial de 30 metros y es esencial para analizar la influencia de la topografía en la propagación del fuego.

Capa Dinámica (actualizada diariamente)

• Índice de Clima de Incendios (Fire Weather Index - GWIS): Este índice, derivado del Global Wildfire Information System (GWIS)⁴, estima el peligro de incendio basado en condiciones meteorológicas como la humedad del combustible y el viento. Los datos están disponibles desde 2017 para análisis históricos, y se proporcionan pronósticos con tiempos de anticipación de hasta 10 días. Ambos tienen una resolución espacial de aproximadamente 8 km. El Índice de Clima de Incendios (FWI) se categoriza en seis niveles de peligro de incendio, que van desde bajo hasta extremadamente alto, y sirve como un insumo dinámico clave para evaluar el peligro de incendio tanto actual como futuro cercano.

Parametros

El servicio FDM requiere un conjunto específico de parámetros obligatorios que deben ser ingresados por el usuario o el operador del servicio.

Output

El servicio FDM proporciona en output los siguientes productos:

• PRODUCTO A - Mapa de Peligro de Incendio: Mapeo geoespacial de los niveles de peligro de incendio sobre una Área de Interés (AOI) definida y una fecha específica. El mapa clasifica las áreas en categorías cualitativas (por ejemplo, bajo, moderado, alto, muy alto, extremo) basadas en la integración de variables ambientales y meteorológicas, representando la probabilidad y la posible severidad de la ocurrencia de incendios forestales. Formato: archivo raster en formato COG. Proyección: WGS84 (Latitud, Longitud). Resolución espacial: 100 metros. Cobertura temporal: Fecha histórica o de pronóstico.

• PRODUCTO B - Variables Involucradas en el Cálculo del Peligro de Incendio: Capas geoespaciales individuales que representan las variables de entrada estandarizadas utilizadas para calcular el Índice de Peligro de Incendio. Estas variables incluyen cobertura del suelo, altura del dosel, probabilidad de incendio, topografía y condiciones meteorológicas de incendio, cada una contribuyendo a la evaluación general del riesgo de incendio. Formato: archivo raster en formato COG. Proyección: WGS84 (Latitud, Longitud). Resolución espacial: 100 metros. Cobertura temporal: Depende del producto. Desde anual hasta diario.

Proveedor del Servicio

El servicio es desarrollado por Indra.

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Bibliografía