Mariano GarcMariano GarcMariano GarcMariano Garcíííía Alonso (a Alonso (a Alonso (a Alonso (mariano.garcia@uah.esmariano.garcia@uah.esmariano.garcia@uah.esmariano.garcia@uah.es))))

CARTOGRAFÍA DE ÁREA QUEMADA CON SENSORES DE BAJA RESOLUCIÓN ESPACIAL

Contexto Científico

� Incendios afectan:� Emisiones de gases de efecto invernadero y aerosoles.� Ciclos de vegetación y carbono.� Cambios en la cobertura del suelo (deforestación y

degradación)

� Incendios afectados por:� Temperatura, precipitación (particularmente olas de calor

y episodios como “El Niño”)� Cambios socio- económicos (políticas de usos de suelo).

Cuestiones Científicas� ¿Cúal es la verdadera magnitud del impacto

causado por un incendio?� ¿Cuánta área se quema anualmente? � ¿Cuánta biomasa es consumida en el incendio?� ¿Cuál es la eficiencia de la combustión (CO/CO2)?� ¿Cuál es el papel de los incendios en la cuantificación del

carbono?

� ¿Cuáles son la tendencias recientes en la actividad de los incendios?

� ¿Qué factores están detrás de la ocurrencia de los incendios?

Alta variabilidad en las estimaciones

� FAO (FRA2010): 0.6 Mkm². Only 78 countries are covered.

� RS products:

� L3JRC: 3.5 - 4.5 Mkm² (2000-07)� MCD45 c5: 3.3 - 3.6 Mkm² (2000–2006)

� GFED v2: 2.97 – 3.74 Mkm² (2001–2004)

� GFED v3: 3.39 - 4.31 Mkm² (1997-2009).

Incertidumbre en la estimación de área quemada en productos de teledetección

Porcentaje de área quemada obtenidos con distintos productos de teledetección

Rojo: SobreestimaciónAzul: Infraestimación

(Giglio et al., 2010).

Factores en la señal quemada (I)

o Tipo de incendio.

o Tiempo transcurrido desde el incendio.

Suelo Superficie Copa

Corto Medio Largo

Factores en la señal quemada (II)

o Niveles de severidad.o Intensidad y duración del fuego.

o Resistencia / resiliencia de la vegetación.

o Abundancia de la vegetación previa.

El programa ESA CCI

� Generar series largas y consistentes de variables climáticas esenciales (ECV-GCOS).

� Orientado a modeladores del clima y los ciclos de carbono.

� Perspectiva global.� Énfasis en la validación y análisis de la

incertidumbre.

Proyecto fire_cci� Generar series de cartografía de área quemada a

partir de sensores europeos:� (A)ATSR.� VGT.� MERIS (FR y RR).� Seguir requerimientos del GCOS.

� Desarrollar algoritmos para la corrección geométrica y radiométrica de los datos.

� Desarrollar bases de datos para la validación temporal y espacial.

� Colaboración con otros proyectos internacionales.

Consorcio

Fases del proyecto fire_cciUser requirements

External BA algorithms

Product specifications

Geometric correctionCorrected reflectances

Validation

Topographic shadowcorrection

Atmospheric correction

Global BA production

Raw Data: ATSR, VGT, MERIS

Water-snow-cloud masking

Round robin

Development of BAalgorithms

DEM

Testing of models

Global reference data

Merging algorithmStudy sites reference data

PSD: Especificaciones del producto� Pixeles quemados (mezcla de los tres

sensores disponibles):� Resolución espacial 300- 1000 m� Ficheros mensuales: Incluye dia de la

detección, sensor que detecta, nivel de fiabilidad, cobertura afectada.

� Malla ráster:� 0.5 x 0.5 g, � Ficheros mensuales son suma de área

quemada, proporción quemada, nivel de confianza, %observaciones sin nubes, distribución tamaño incendios, coberturas quemadas.

Objetivos de producción

� Ventajas sobre productos existentes:

� Mejoras en el pre-proceso.

� Series más largas.

� Primer producto MERIS de área quemada.

� Fusión de tres sensores ESA (VGT-ATSR-MERIS).

� Validación y caracterización completa de la incertidumbre.

AreaAreaAreaArea ProductoProductoProductoProducto Serie temporalSerie temporalSerie temporalSerie temporal ObjetivoObjetivoObjetivoObjetivo

Areas de estudio(500x500 km)

Pixeles y malla

1997-2009 Mostrar la estabilidad temporal y consistencia de los algoritmos.Verificar los impactos de cambios de sensores.

Global Pixeles y malla

2006-2008 Demostrar la capacidad de producción operativa.Input para modeladores del clima

Areas de estudio seleccionadas

Ventanas para el producto pixel

Las ventanas coinciden con el proyecto landcover_cci

MERIS Canadá 2005-2009

2005 2006 2007 2008 2009

Alonso et al., 2012

Serie temporal de área quemadaSavana tropical Bosque Boreal

Pastizales templados Bosque Templado

Comparación MODIS MCD45 y fire_cci

ATSR Algo1 (1km)ATSR Algo1 (1km)ATSR Algo1 (1km)ATSR Algo1 (1km) VGT Algo1 (1km)VGT Algo1 (1km)VGT Algo1 (1km)VGT Algo1 (1km) MERIS Algo2 (300m)MERIS Algo2 (300m)MERIS Algo2 (300m)MERIS Algo2 (300m)

FusiFusiFusiFusióóóón (1kmn (1kmn (1kmn (1km))))

Producto fusión

Burned pixels (1km)Burned pixels (1km)Burned pixels (1km)Burned pixels (1km) Sum burned mSum burned mSum burned mSum burned m2222(0.5 degree)(0.5 degree)(0.5 degree)(0.5 degree)

JanJanJanJan FebFebFebFeb MarMarMarMar

AprAprAprApr MayMayMayMay JunJunJunJun

JulJulJulJul AugAugAugAug SepSepSepSep

OctOctOctOct NovNovNovNov DecDecDecDec

Producto malla

Confidence level(0.5 degree)Confidence level(0.5 degree)Confidence level(0.5 degree)Confidence level(0.5 degree)

Validation datasets

� 236 Pairs of Landsat TM/ETM+ images have been processed to generate validation files:� 122 pairs for spatial validation (blue).

� 112 pairs for temporal validation (red).

� They include sample areas from different fire regimes and biomes, from 53 countries.

� A total of 143,023 burned patches were detected, affecting 120,730 km2.

� All files are documented following standard CEOS Cal-Val guidelines.

Selección de AQ de validación

Validación espacial

Validación temporal

Utilidad de los productos de Área Quemada (I)

En los países del sur de Europa se producen, como promedio, unos 50.000 incendios anuales, que afectan a unas 480.000 has.

JRC-EFFIS: Forest Fires in Europe, 2009

En España se producen, como promedio, unos 15344 ( 30% Europa) incendios anuales, que afectan a unas 177774 has (37% Europa).

Adaptado de las estadísticas proporcionadas por el MAAMA para 2009 (http://www.magrama.gob.es/es/biodiversidad/temas/defensa-contra-incendios-forestales/estadisticas-de-incendios-forestales/#para2)

Utilidad de los productos de Área Quemada (II)

•Análisis de patrones de ocurrencia.

•Dar respuesta a las cuestiones científicas antes planteadas (área afectada, emisiones, cambios cobertura del suelo,…).

•Mejora en las estimaciones de los modelos climáticos y de vegetación

•Necesitamos:

•¿Cuál es el mínimo tamaño de incendio cartografiado?

• Errores de Omisión/Comisión del producto

•¿Incertidumbre?

Utilidad de los productos de Área Quemada (III)