¿Cómo la teledetección ayuda al análisis de incendios forestales?

La teledetección y sus casos de uso son diversos, y cada uno de ellos sirve a sectores e industrias totalmente diferentes. En relación con los últimos incendios forestales, consecuencia de las últimas olas de calor sufridas en toda Europa, lanzamos un artículo exclusivo, en el que detallamos de qué manera la última tecnología de imágenes de satélite puede ayudar a monitorizar la severidad de catástrofes naturales como ésta.

Los incendios forestales son los desastres naturales más frecuentes. Según datos del Gobierno Español y del Ministerio de Transición Ecológica, en nuestro territorio cada año se queman alrededor de 100.000 ha, generando un gran daño a la fauna y flora local. Con la teledetección podemos analizar el potencial de incendio de las masas forestales, visualizar e identificar los conatos, frentes y zonas afectadas por incendios. Los incendios modifican la cubierta vegetal, reduciendo la concentración de clorofila y la humedad, aumentando a su vez la superficie de suelo desnudo, y alterando su color y humedad y estas modificaciones producen alteraciones en los patrones espectrales, que pueden ser estudiados mediante el análisis de imágenes de satélite. Así, la combinación de bandas espectrales marcará perfectamente la vegetación sana y diferenciará las zonas afectadas por contrastes.

Comparación firma espectral sana vs. afectada

Los índices que nos serán útiles para estos acontecimientos serán el NDVI y el NBR. Estos análisis espectrales están ligados a las masas vegetales y su reflectancia dependiendo el estado en el que se encuentran. Así, encontraremos una vegetación sana con una alta reflectividad en el NIR descendiendo hacia el SWIR, la zona afectada por el incendio sufrirá una caída debido a la calcinación y desaparición de la masa vegetal lo cual generará un espectro completamente diferente consiguiendo ese contraste a la vez el NIR tendrá niveles muy bajos y sufrirá una subida brusca hacia el SWIR. Finalmente, volverá a su estado natural aumentando el NIR y descendiendo el SWIR a medida que el suelo vaya regenerando y aumentando su masa vegetal.

Evolución del NBR en un incendio

El NBR (Normalized Burn Ratio) es uno de los índices satelitales que utilizaremos para evaluar y analizar la evolución del incendio, los daños y la posterior regeneración de la masa vegetal. Este índice pretende estimar la severidad del incendio forestal a través de su cálculo, que se realiza mediante la combinación de las bandas NIR y SWIR, su fórmula es, NBR=(NIR-SWIR)(NIR+SWIR). Devolviendo valores comprendidos entre -1 y 1 donde los valores negativos muestran zonas dañadas por la catástrofe y valores positivos muestran zonas vegetales sanas o en fase de regeneración.

Curva NDVI post-incendio

Con el  índice NDVI, el cual ya explicamos la importancia en su momento en nuestro blog, ocurre algo similar; podemos localizar y seguir el avance del incendio por el cambio en la reflectancia ligado a las modificaciones de la masa vegetal. Como podemos observar en la imagen superior, en el momento del incendio el índice NDVI sufre una caída brusca desde 0.6 (niveles óptimos para una masa forestal) hasta el 0, mostrando la pérdida absoluta de toda vegetación existente, quedando el suelo desnudo.

Estudio y delimitación de zonas quemadas

Para el estudio y delimitación de las zonas afectadas existen numerosos métodos. Uno de los más usados es la comparación de dos imágenes, mostrando una pre-incendio y otra post-incendio. En ella se superponen las bandas espectrales consiguiendo marcar la zona quemada por el cambio de reflectividad. Este contraste se debe a tres condicionantes esenciales: (1) la pérdida de clorofila, reduciendo la fotosintesis y con ello la absorción, aumentando así la reflectividad; (2) el deterioro de la estrucutra celular de la hoja reduciendo el infrarrojo cercano; y (3) el aumento de la temperatura por la reduccion de la evapotranspiración y la mayor absortividad debido al color negro.

En julio de 2020 la localidad de Monterrey, Ourense sufrió varios incendios. Como podemos observar en la imagen 3 y 4, ilustradas por el índice NBR, el 23 de julio de 2020 encontramos una vegetación normal. Sin embargo el día 25 donde el incendio está activo y en el centro de la imagen podemos observar cómo ha cambiado a tonos calidos (rojos, naranjas…)

Estudio del grado de daños y regeneración de la vegetación

La severidad de un incendio integra los cambios físicos, químicos y biológicos ocurridos en un lugar como consecuencia del fuego. La teledetección es una herramienta muy útil en estos eventos ya que la calcinación y combustión genera cambios en la reflectividad del suelo, debido a la pérdida de vegetación, suelo desnudo, cambios de humedad… El índice NBR nos permite la identificación de las zonas con mayor pérdida de vegetación. Para este índice, en el proyecto FIREMAN (Lutes et al., 2006) se tabularon los valores relacionados con la severidad y la regeneración.

Sigue descubriendo las ventajas de la teledetección, aplicado a agricultura

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