Antecedentes

La clasificación y cuantificación de las características de la vegetación de un territorio resultan esenciales desde el punto de vista ecológico y de la gestión de los recursos naturales. Sin embargo, dada la inmensa variedad de situaciones que se presentan en la realidad, esas tareas constituyen verdaderos retos científicos y técnicos. Esa dificultad es aún mayor cuando se trata de evaluar específicamente los atributos de la vegetación que influyen en el comportamiento del fuego, es decir, cuando se considera a aquella como combustible. De hecho, los que designamos como combustibles forestales no son más que agrupaciones espaciales de partes de vegetales vivas y muertas, en todas sus variantes, formando parte integral de los biomas vegetales y por ello un componente fundamental de los ecosistemas forestales. Juegan un papel primordial en procesos capitales para la vida en la tierra, tales como la fijación de carbono, intercambio gaseoso con la atmósfera y reciclado de nutrientes, estos últimos a través de la acción de consumidores y descomponedores de los ecosistemas que dependen estrechamente de ellos. Forman parte central del hábitat de multitud de especies animales, suministrando también fibra, madera y bioenergía para el uso humano. Son consecuencia de procesos naturales que regulan su producción, senescencia, abscisión, deposición, descomposición y acumulación. Todo ello bajo una constante presión humana y la acción de variados tipos de perturbaciones.

Entre esas perturbaciones el incendio forestal destaca por constituir simultáneamente un factor ecológico de primer orden en la evolución y dinámica de la vegetación, y por tanto de los combustibles, al tiempo que es percibido también por el hombre como un reto para la conservación de los recursos naturales, por su profundo impacto en la vegetación, suelo, fauna y paisaje, su decisiva contribución a las emisiones de gases de efecto invernadero y sus relevantes consecuencias económicas y sociales.

Los combustibles forestales son la fuente de energía para el desarrollo del incendio, que no sería posible sin su concurso, y uno de los elementos clave en el comportamiento del fuego y en sus efectos, modulando su intensidad y severidad (Byram 1959; Chandler et al. 1983; Pyne et al. 1996; Johnson y Miyanishi 2001; Bradstock et al. 2002; Arnaldos et al. 2004; Vélez 2009; Bowman et al. 2009; Belcher 2013; Scott et al. 2014). Por ello, una mejora del conocimiento de las características de los combustibles forestales siempre ha resultado crítica para las tareas de planificación de acciones preventivas, la extinción del fuego y la restauración de áreas quemadas. Esto parece aún más necesario en un territorio como el de Galicia, sometido a una presión de incendios de las más elevadas en el ámbito europeo, y en donde los altos crecimientos de biomasa propician acumulaciones de bio y necromasa susceptibles de desarrollar comportamientos extremos del fuego.

En ese contexto, cobran importancia los sistemas de clasificación de combustibles. En los últimos años varios autores han revisado en detalle y discutido ampliamente las ventajas e inconvenientes de diferentes aproximaciones a esa tarea (e.g. Sandberg et al. 2001; Keane 2001; Chuvieco et al 2003; Cocero et al. 2004; Allgower et al. 2007; Arroyo et al. 2008; Lutes 2009; Kristov et al. 2009; Gould y Cruz 2012; Keane 2013; Weise y Wright 2014; Keane 2015). Una gran cantidad de métodos se están usando actualmente con esos fines, basados en clasificaciones de la vegetación, reconocimientos e inventarios de campo e información obtenida por diferentes tipos de sensores, tanto desde tierra, como portados por aeronaves, tripuladas o no, o instalados en satélites, o combinación de todos ellos. Esta temática constituye un campo muy activo de investigación que está ayudando a incrementar notablemente nuestro conocimiento sobre los combustibles forestales y la capacidad para cartografiarlos. Aunque está fuera de los objetivos de este trabajo realizar un análisis pormenorizado de los sistemas de clasificación de los combustibles forestales, podemos, siguiendo a Keane (2015), -ligeramente modificado- incluirlos en diferentes categorías:

1. Asociados a las clasificaciones de vegetación (e.g. Wilson et al. 1994, Hawkes et al. 1995, Reinhardt et al. 1997, Keane et al. 2000).

2. Basados en inventario en campo de características de estratos de combustible o no y definición subjetiva de tipos de combustibles (Proyecto Prometheus 1999, Ottmar et al. 2007a, Morfin al. 2007 a, b, fernandes et al. 200b, Hines et al. 2010, Clifford et al 2013, Pearce 2013).

3. Desarrollados mediante algoritmos basados en información obtenida con sensores remotos (e.g. Riaño et al.2002, Chuvieco et al.2003, Flores-Garnica y Omi 2003, Lasaponara y Lanorte 2006, 2007, Lanorte y Lasaponara 2008, Mitsopoulos et al. 2014) testados ó no con datos de campo.

4. Definidos por agrupaciones construidas por métodos estadísticos de datos de inventarios nacionales forestales (Fernandes 2009a, Flores et al. 2010, Chávez et al. 2014, Kean et al. 2015), características de combustibles (Dimitrakopoulos 2001, 2002, Fogarty 2001, Sikkink et al. 2009, Gould et al. 2011) ó simulaciones de variables ligadas al comportamiento del fuego o sus efectos (e.g. Lutes et al. 2009 a,).

5. Creadas como colecciones de datos numéricos sin existencia real, por técnicas estadísticas como algoritmos genéticos, backtracking etc. para servir de inputs a determinados modelos de propagación y conseguir que las predicciones de estos últimos se ajusten razonablemente a la realidad (e.g Anderson 1982, Scott y Burgan 2005, Cruz et al.2008, Ascoli et al. 2015).

Sin embargo, prácticamente ninguna clasificación de combustibles se basa solo en una de esas aproximaciones sino que se apoya en la integración de varios métodos y herramientas, particularmente cuando se persigue cartografiar los combustibles( Keane et al. 2000, 2001, Riaño et al. 2002, Flores et al. 2010, Nadeau et al. 2005, Mutlu 2008, Mallinis et al 2008, ,Gould y Cruz 2012, Mitsopoulos et al. 2014, Keane et al. 2015, Chen et al. 2016). Un ejemplo del empleo de la combinación de diferentes métodos puede ser el del proyecto de Mapa de combustibles de Europa (Camia 2012), que se está desarrollando por el Centro europeo de investigación conjunta (EJRC) , en el marco del EFFIS-Sistema Europeo de Información de Incendios Forestales-(San Miguel et al. 2012 ). La Figura 2, muestra los principales rasgos de la aproximación usada y el flujo de información para establecer una clasificación de los combustibles forestales europeos. Información más detallada sobre el proceso empleado puede encontrarse en Sebastian-Lopez et al. (2002), Tokiloglou et al. (2013) Mitsopoulos et al. (2014) y Bonazountas et al. (2014).

Siguiendo esa metodología de trabajo (Fig. 2) se han definido, 209 complejos de combustible y 42 tipos de combustibles, por ahora, considerados más bien como una base general de referencia, a una escala bastante amplia.
Otro ejemplo de integración de factores es el del sistema de clasificación de combustibles de Australia, actualmente en desarrollo avanzado (Gould y Cruz, 2012, Hollis et al. 2015). A grandes rasgos, presenta una estructura jerarquizada con tres niveles: El primero considera unos tipos de combustible amplios, ligados a descripciones de vegetación basadas en rasgos estructurales. El segundo precisa más esa tipología, diferenciando complejos de combustible por la identificación de los principales estratos de combustible a través de los que se propaga el fuego, descritos cualitativamente como clases amplias. El tercero se basa en la cuantificación de los atributos de un número de estratos de combustible del sotobosque. Diferentes tecnologías pueden usarse para alimentar esos niveles. El proyecto LANDFIRE (Rollins et al. 2009, Reeves et al 2009, Ryan y Opperman 2013) que integra un conjunto de opciones de modelos de combustibles a nivel de todo Estados Unidos es otro ejemplo de integración de métodos. Finalmente, la aproximación de FUELMANAGER (http://capsis.cirad.fr), creado para alimentar métodos numéricos de simulación del comportamiento del fuego por medio de modelos físicos, representa otro ejemplo de aproximación. Utiliza información de bases de datos de inventarios y algoritmos basados en autómatas celulares para generar situaciones o escenarios aleatorizados de combustibles con un alto nivel de detalle espacial (Pimont et al. 2016).

Uno de los métodos disponibles más extendidos para clasificar y estimar las características principales de la estructura de los combustibles forestales, consiste en el uso de foto-guías o foto-series de imágenes de complejos de combustible, ordenadas con diferentes criterios.

Básicamente se construyen seleccionando un conjunto de parcelas en áreas representativas de una gama de formaciones vegetales, abarcando un rango de sus principales características, que son fotografiadas. Seguidamente, esas parcelas son medidas y muestreadas de forma destructiva, para obtener, tras los correspondientes trabajos en laboratorio con esas muestras colectadas, una información cuantitativa de las características principales de los combustibles presentes. Forman parte, por tanto, de la segunda de las metodologías indicadas en el punto anterior. Se considera un sistema abierto porque van incorporando de forma continua nuevas categorías de combustible.

Las primeras foto-series fueron desarrolladas por Maxwell y Ward (1976 a, b) para evaluar los residuos naturales en masas de coníferas del oeste de Estados Unidos, mientras Koski y Fisher (1979) se centraron en restos de claras. Poco después, Maxwell y Ward (1980 a) describieron más detalladamente cómo se realizaron estas series fotográficas y ampliaron su representatividad, incluyendo residuos naturales en esa misma región (Maxwell y Ward 1980b). Por su parte Fisher (1981a) presentó la metodología seguida en las construidas para los restos leñosos caídos en bosques de coníferas de Montana (Fisher, 1981 a, b, c). Posteriormente, este trabajo se ha ido ampliando a otros muchos ecosistemas, (Ottmar et al. 1998, 1999, 2000, 2002, 2003, 2004, 2007b). En Estados Unidos las foto-series han obtenido un amplio desarrollo y se han incorporado en el sistema FFCS (Fuel Characteristics Classification System), elaborado en el Laboratorio de incendios forestales, en Seattle(Washington), perteneciente a la estación de investigación del Pacífico Noroeste del Servicio Forestal (Ottmar et al. 2007; Riccardi et al. 2007; Berg 2007; McKenzie et al. 2007). Existen numerosos trabajos enfocados a la clasificación e inventario de combustibles forestales por este método en la mayor parte de ecosistemas naturales y masas forestales de ese país (e.g.Brose 2008; Wright et al. 2006, 2012, 2014, Stebleton y Bunting 2009). Digital Photo series, desarrollada a partir de las foto-guías es una aplicación desarrollada en el Laboratorio mencionado anteriormente donde consultar bases de datos digitalizados de una gran cantidad de combustibles clasificados en Estado Unidos siguiendo el sistema FFCS.

Esta aproximación se ha extendido a otros países, como Canadá (Lavoie et al. 2010; Kidnie 2010), Méjico (Morfín-Rios et al. 2007; Alvarado et al. 2008), Brasil (Ottmar et al. 2004) y, combinado con otras tecnologías, propuesto como un sitema globald e cartografá de combustibles (Pettinari y Chuvieco 2016). También ha inspirado otras guías específicas de ciertos ecosistemas, como por ejemplo ecualiptales de Australia, que utilizan rasgos y características estructurales de esos combustibles para establecer niveles de riesgo asociados a ellos (Gould et al. 2007 a; Hines et al. 2010). Estos últimos se utilizan como parámetros de entrada en modelos de comportamiento del fuego (Gould et al. 2007a, 2007b).También en plantaciones de P. radiata (Cruz et al. 2011) y Eucalyptus spp. (De Mar 2011) en el hemisferio austral.

En nuestro país, el antiguo Instituto para la Conservación de la Naturaleza (ICONA) desarrolló una extensa guía fotográfica de combustibles forestales por regiones (ICONA, 1987 y 1990), recogiendo una amplia muestra de situaciones de combustibles superficiales que se adscribieron a los denominados “trece modelos estándar de combustible forestales”, siguiendo la metodología de Anderson (1982). Estos modelos fueron desarrollados en el Laboratorio de Fuegos forestales de Missoula, del Servicio Forestal de Estados Unidos ( Rothermel, 1972, Albini 1976) y presentados luego por Anderson (1982) mediante una serie de ayudas visuales para su selección. Su objetivo era servir como inputs en el modelo de propagación del fuego de superficie de Rothermel (1972). Estos modelos, con la ayuda del mapa de usos y coberturas vegetales (Corine Land Cover, imágenes de satélite de diferente resolución, Sig-Pac, y muestreos de campo en los Inventarios Forestales Nacionales (III y IV) se han ido incorporando en nuestro país al Mapa Forestal digital y a cartografías digitales de combustibles realizadas en diferentes regiones, constituyendo una herramienta muy útil para los usos señalados líneas más arriba. Burgan y Rothermel (1984) ofrecieron la posibilidad de crear modelos específicos de combustible con datos de inventarios de campo. Esta metodología ha sido ampliamente usada por bastantes autores y ha permitido hacer estimaciones del comportamiento potencial del fuego en diversos ecosistemas (e.g Dimitrakopoulos, 2002) o testar su adecuación a datos de fuegos experimentales e incendios (e.g. Marsden-Smeley y Catchpole, 1995, Vega et al. 2000, Kucuk et al. 2016). Posteriormente, Scott y Burgan (2005) desarrollaron un conjunto de 40 nuevos modelos de combustibles para EEUU construidos para ser usados como inputs en el modelo de Rothermel (1972). Una metodología similar se ha usado en Canadá, estableciendo una serie de tipos de combustible asociados a modelos empíricos de predicción del comportamiento del fuego y en Nueva Zelanda (Pearce et al. 2013).

Los modelos UCO desarrollados en el Laboratorio de Incendios Forestales de la Universidad de Córdoba (Rodriguez y Silva 2007; Rodriguez y Silva, 2010; Rodriguez y Silva y Molina 2012) se han basado en inventarios destructivos e información fotográfica de los combustibles forestales de Andalucía. Esto ha permito tipificar variadas situaciones de combustibles y disponer de datos de entrada para los modelos de comportamiento de fuego desarrollados específicamente para los combustibles mediterráneos, como Visual Peligro Meteorológico ( Aguado y Rodriguez y Silva, 2004) y Visual SEVEIF (Rodriguez y Silva et al. 2013) . En Portugal Fernandes (2009), Fernandes et al. (2009) y en Grecia Dimitrakopoulos (2002) han desarrollado también modelos de combustibles como inputs para ser usados en modelos de propagación.

Como otros métodos de clasificación y evaluación de combustibles forestales, las foto-guías tienen ventajas e inconvenientes. Keane et al. (2013), Keane (2015) and Wright y Ottmar (2010) han examinado en detalle las ventajas y limitaciones de los sistemas de clasificación de combustibles basados en las foto-series. Entre sus ventajas figuran las de ayudar a tipificar la enorme variedad de situaciones que se presentan en la vegetación forestal. Según esto, una vez establecidas las foto-series, clasificar los combustibles de un sitio determinado y estimar las cargas correspondientes se convierte en una tarea relativamente sencilla, con tiempo y costos reducidos. Sin embargo, dada la gran variabilidad existente en los combustibles de las áreas forestales, recoger las pautas espaciales de variación de los diferentes estratos se convierte en una labor ardua. Si bien es cierto que otras técnicas de inventario, basadas en procedimientos de muestreo estadístico destructivo en el terreno pueden determinar las cantidades de biomasa presentes en un área determinada con mayor grado de precisión y exactitud, son, generalmente, más costosas y lentas y sufren del mismo problema asociado a la variabilidad de la población. Así, aunque la calidad de los datos facilitados por las foto-guías sea inferior a la de esos métodos de inventario (Sikkink y Keane, 2008, Keane et al. 2015), paradójicamente, su eficiencia puede ser más alta (Wright y Ottmar, 2010). También cabe destacar el papel que las foto-series juegan, como complemento de los inventarios forestales tradicionales de biomasa. Por otra parte la información suministrada puede usarse para obtener relaciones con la encontrada mediante diferentes sensores dispuestos en medios aéreos, tripulados o no, o desde satélite, o bien desde tierra, área de conocimiento actualmente en pleno desarrollo. Por ejemplo,el uso delel laser escáner terrestre, combinado con alometrías está posibilitando avanzar rápidamente en la caracterización y cartografiado de combustibles forestales(Gajardo et al. 2014, Olsoy et al 204,Wallace et al 2016,Chen et al 2016, Liang et al 2016).En ese sentido las foto-guías pueden considerarse también herramientas de apoyo a la generación de cartografía de combustibles

Además, las foto-series representan estratos o lechos y complejos de combustible de la realidad, frente a otras aproximaciones basadas en modelos creados como abstracciones para lograr ajustes adecuados de las predicciones de los modelos de comportamiento del fuego. Eso supone una ventaja desde el punto de vista de aprendizaje y entrenamiento y de utilización en situaciones reales y concretas, en la gestión de los combustibles. Cuando esa información se combina con modelos de predicción de comportamiento del fuego, usando los valores obtenidos en campo directamente como inputs de aquellos, entonces el sistema se potencia notablemente y puede servir de “guía” al usuario, ayudándole en la toma de decisiones en una incidencia con fuego. Tienen también la capacidad de suministrar información muy detallada a nivel de rodal y presentan gran flexibilidad a la hora de incorporar nuevas situaciones del combustible. Así mismo son útiles como herramienta de apoyo para la planificación y complementaria en la ejecución de inventarios forestales. Su uso repetido a largo plazo puede ayudar a evaluar, a grandes rasgos, la dinámica en el tiempo de los combustibles.

Sin embargo poseen también apreciables desventajas. Aunque el sistema es sencillo de aplicar, requiere entrenamiento y experiencia y está sujeto parcialmente a la subjetividad del usuario. Al no existir un sistema de clasificación basado en una clave robusta de las situaciones consideradas, se producen redundancias en las características de los combustibles provenientes de situaciones a priori consideradas distintas y lo inverso, situaciones aparentemente similares producen características de los combustibles muy diferentes. De hecho, a pesar de que las foto-series cuenten con una amplia gama de situaciones de combustible diferentes no pueden abarcar toda la variabilidad de formaciones vegetales existentes en el territorio y se corre el riesgo de necesitar una serie muy grande de situaciones para poder usarse de hecho como sistema de clasificación. Por otro lado, las fotografías no permiten visualizar los combustibles que están ocultos por la vegetación del sotobosque cuando es bastante continua.

Para suplir esta última desventaja se han creado algunos sistemas de ayuda visual que permiten estimar algunos estratos de combustible de menor visibilidad que la vegetación del sotobosque, como por ejemplo la técnica de photoload (Keane y Dickinson, 2007 a, b) para determinar la carga de los diferentes componentes de los restos leñosos caídos. De cualquier forma, subsiste el problema el problema de la dificultad de evaluación directa de la carga para combustibles importantes, menos visibles, como la capa de hojarasca (L) y otros formando parte de la propia vegetación bajo dosel arbóreo.

Las foto-guías pueden usarse con muy diferentes finalidades. Los datos de los inventarios a ellas asociados pueden emplearse en diversos campos de la gestión de los recursos naturales. Los estudios sobre hábitats de fauna, fijación y ciclo del carbono, ciclo de nutrientes, competencia vegetal, aspectos microclimáticos, utilización de biomasa y modelización del crecimiento, entre otros, pueden beneficiarse de la información recogida en las guías. En el ámbito de la gestión de los fuegos forestales las foto series presentan indudables utilidades para la construcción de diversos modelos de combustible para utilizarse en la predicción de comportamiento de fuego, humedad de los combustibles, consunción de combustibles, generación de humo, nutrientes perdidos o depositados tras el fuego, severidad del fuego y otros efectos tras incendios o fuegos prescritos. También las foto series pueden ser útiles en tareas de gestión de las masas forestales, comprendiendo la planificación y selección de podas, claras y cortas, así como de tratamientos preventivos de combustibles, incluyendo el fuego prescrito.

Aunque históricamente el término “foto-guía” ha precedido al de “foto-serie”, y a veces se considera que la primera ofrece una información solo cualitativa de la estructura de los combustibles(Jardel et al. 2009, Morfin et al .2012), en este trabajo el término foto-guía, se entiende en un sentido más amplio, al integrar información fotográfica de un conjunto de situaciones de combustible, representativas de las principales formaciones vegetales de Galicia, junto a datos cuantitativos de su estructura, mostrados en un determinado orden( actuando así como foto-serie) y a la vez proporcionando estimaciones del comportamiento potencial de un fuego que afectara a esa vegetación. Entendemos este trabajo como un primer paso en la clasificación y cuantificación de combustibles de la zona noroeste de la península ibérica. Confiamos que pueda prestar un servicio como guía orientativa del nivel de biomasa vegetal acumulada y del potencial de liberación de energía durante un incendio en esa región. Continuamos trabajando para complementarlo con próximos desarrollos de modelización de características estructurales de los combustibles forestales y comportamiento del fuego que permitan mejorar la capacidad de gestión de la vegetación forestal en los ámbitos preventivo y de combate de incendios forestales.