MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE INCENDIOS FORESTALES …
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INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE INCENDIOS FORESTALES UTILIZANDO TECNOLOGÍA SATELITAL. PRESENTA: KAREN MARTÍNEZ LÓPEZ. México, D. F. Junio 2009 DIRECTOR INTERNO: DRA. OLIVIA FRANCO HERNÁNDEZ. DIRECTOR EXTERNO: DRA. MA. EUGENIA GUTIÉRREZ CASTILLO. CO-DIRECTOR: M. EN C. ÁNGEL TERÁN CUEVAS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERA AMBIENTAL
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INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA
MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE INCENDIOS FORESTALES UTILIZANDO TECNOLOGÍA SATELITAL.
PRESENTA: KAREN MARTÍNEZ LÓPEZ.
México, D. F. Junio 2009
DIRECTOR INTERNO: DRA. OLIVIA FRANCO HERNÁNDEZ.
DIRECTOR EXTERNO: DRA. MA. EUGENIA GUTIÉRREZ CASTILLO.
CO-DIRECTOR: M. EN C. ÁNGEL TERÁN CUEVAS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERA AMBIENTAL
II
Créditos
El trabajo de proyecto de investigación que sustenta este informe técnico de proyecto
terminal III, fue realizado en la Subgerencia de Monitoreo Atmosférico Ambiental del
Servicio Meteorológico Nacional de la CONAGUA en colaboración con el CIIEMAD-IPN y
la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de Estados Unidos. Bajo la
dirección de: M. en C. Ángel R. Terán Cuevas y la Dra. Ma. Eugenia Gutiérrez Castillo,
responsable del proyecto de investigación CIIEMAD-IPN proyecto SIP número en la SIP
no. 20090515.
III
Agradecimientos La realización de este proyecto es una muy buena experiencia, en la que se comparten
momentos y vivencias con un gran número de personas, que directa o indirectamente
participan del trabajo realizado. Por lo tanto antes de nada quisiera mostrar mi
agradecimiento de una manera general a todas las personas que han intervenido.
En primer lugar al M. en C. Ángel Terán de la Subgerencia de Monitoreo Atmosférico
Ambiental del Servicio Meteorológico Nacional, co-asesor muy indispensable de este
proyecto de investigación, por haberme dado la oportunidad de realizarla, y por encima de
todo, por el gran apoyo mostrado en todo momento. También agradezco de forma
especial, a la Dra. Mª Eugenia Gutiérrez asesora de este proyecto, del Centro
Interdisciplinario de Investigaciones y Estudios sobre Medio Ambiente y Desarrollo, del
IPN, por su gran ayuda y asesoría en varios momentos de este Proyecto de Investigación
muy importante.
A todos los que forman y formaron parte de la subgerencia de monitoreo atmosférico
ambiental del SMN:
- En especial a Carolina Becerril por compartir su experiencia, amistad y apoyarme
siempre en todo el trabajo hecho de Incendios Forestales.
- Al el Ing. Martin Ibarra por tomarse la paciencia de explicarme y enseñarme siempre
todos las temas y dudas relacionadas a el proceso de monitoreo y manejo de datos de
Incendios Forestales.
- A todos mis compañeros de trabajo durante la temporada del 2008 en el monitoreo de
incendios: Magalis, Axel, Armando, Ernesto, Gerardo y a todos los que después se
integraron.
También les agradezco a todos mis amigos de la UPIBI, por todos los momentos que
compartimos juntos, por esos momentos tan amenos y graciosos que nunca hicieron falta
sobre todo en los momentos más complicados.
Y por ultimo agradezco a mi familia que siempre me ha respaldado en todo momento,
respetando mis propias decisiones apoyándome.
IV
Índice
Titulo Página
Créditos II
Agradecimientos III
Índice IV
Relación de Figuras V
Relación de tablas VI
Glosario y Abreviaturas VII
Resumen VIII
1. Introducción 1
2. Incendios forestales 4
a. Influencia de factores humanos y ambientales 4
b. Panorama histórico de los incendios forestales en México 5
c. Monitoreo de incendios 6
d. Métodos de evaluación 8
i. Monitoreo tradicional y vía satelital 8
3. Justificación 10
4. Objetivos 10
5. Diseño de la investigación 11
a. Parámetros del sistema de detección. 14
6. Materiales y métodos 17
a. Monitoreo vía sistema de mapas 17
b. Métodos estadísticos 19
7. Resultados y discusión 20
8. Conclusiones 39
9. Perspectivas Futuras 40
10. Bibliografía 41
V
Relación de Figuras
Figura Título Página
1 Principales causas de los incendios forestales, según CONAFORD. 4
2 Organizaciones e Instituciones que participan en el combate y control de incendios forestales.
6
3 Sistema HMS, software utilizado para el despliegue de imágenes satelitales de México, la de la figura es del satélite GOES-12 y los
puntos rojos son focos de calor detectados de acuerdo al gradiente superficial de temperatura notado en la imagen.
11
4 Diagrama de la operación del sistema de mapas de riesgo, HMS (ramal basado en los análisis de satélites y el SMN).
12
5 Mapa que despliega un Sistema de Información Geográfica (GIS) en Internet desarrollado por la NOAA-NESDIS y SMN
(http://smn.cna.gob.mx/).
13
6 Imágenes que proporciona cada Satélite. a) Imagen GOES-IR, b) imagen MODIS-TERRA IR, c) imagen NOAA-15 IR, d) imagen GOES-
VIS, e) imagen NOAA-17 IR, f) imagen MODIS-AQUA IR
14
7 Diagrama de procesamiento general de imágenes satelitales para su observación.
16
8 Programa de Sistema de Información Geográfica (GIS) donde se agrupan y proyectan las bases de datos de focos de calor.
18
9 Distribución promedio mensual de incendios forestales en México en los últimos 10 años.
19
10 Gráfica de frecuencia de focos de calor acumulados por días durante el 2008 en la República Mexicana
20
11 Gráfica de focos de calor acumulados mensualmente durante el 2008 en la República Mexicana
21
12 Mapa de distribución espacial de focos de calor acumulados durante el 2008 para la República Mexicana.
22
a)
d)
VI
Figura Título Página
13 Mapa de lluvia acumulada de Enero a Mayo durante el 2008 en México. 23
14 Mapa de lluvia acumulada de Junio a Diciembre durante el 2008 en México.
24
15 Mapa de lluvia y focos de calor acumulados de enero a mayo en México durante el 2008.
25
16 Mapa de lluvia y focos de calor acumulados de junio a diciembre en México durante el 2008
26
17 a) Mapa de la distribución de las diferentes estratos vegetales en México (Inventario Nacional Forestal 2002), b) Mapa con la
superposición de los focos de calor acumulados del 2008 con los diferentes estratos vegetales en México.
28
18 Distribución de Focos de Calor por Estratos Vegetales en México durante
31
19 Gráfica mensual de focos de calor forestales monitoreados por el SMN vs. número de incendios forestales reportados por la CONAFOR,
durante el 2008 en México.
32
20 Gráfica de focos de calor forestales monitoreados por el SMN vs. los incendios reportados por la CONAFOR para cada entidad federativa de
la República Mexicana durante el 2008.
36
Relación de Tablas
Tabla Título Página
1 Caracterización de los focos de calor por meses de acuerdo al total de focos de calor acumulados y a su cobertura vegetal, utilizando la
información de Uso de Suelo y Vegetación.
30
2 Comparación por estados de focos de calor monitoreados en el SMN contra el número de incendios forésteles reportados por la CONAFOR
para el 2008.
34
VII
Glosario y Abreviaturas.
°C grados Celsius µm micrómetro AVHRR Advanced Very High Resolution Radiometer – Radiómetro Avanzado
de Muy Alta Resolución bit Dígito del sistema de numeración binario. CONABIO Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad CONAFOR Comisión Nacional Forestal EPA Environmental Protection Agency – Agencia de Protección Ambiental,
de los EUA (por sus siglas en ingles). FAO Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la
Alimentación. GIS o SIG Sistemas de Información Geográfica GOES Geostationary Satellite Server - Servidor Satelital Geoestacionario (por
sus siglas en ingles). HMS Hazard Mapping System - Sistema de Mapeo de Peligro (por sus siglas
en ingles). HYSPLIT Particle Lagrangian Integrated Trajectory - Modelo integrado de
dispersión y trayectoria de partículas lagrangiano (por sus siglas en ingles).
INEGI Instituto Nacional de Estadística y Geografía. IR Infrarrojo K grados Kelvin mm milímetro MODIS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer - Espectroradiómetro
de Proyección de Resolución Moderada (por sus siglas en ingles). NASA National Aeronautics and Space Administration, de EUA. NESDIS National Environmental Satellite, Data and Information Service, de
EUA. NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration, de EUA. SAB Satellite Analysis Branch SEMARNAT Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales SMN Servicio Meteorológico Nacional SMN Forestales Focos de Calor monitoreados por el SMN presentes solo en zonas
forestales. VIS Espectro Visible
VIII
MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE INCENDIOS FORESTALES UTILIZANDO TECNOLOGÍA SATELITAL. Karen Martínez-López1, 2, 3, *Ángel R. Terán-Cuevas1, 3 y *Eugenia M. Gutiérrez-Castillo3. 1Servicio Meteorológico Nacional-CONAGUA, Av. Observatorio N° 192 Col. Observatorio Del. Miguel Hidalgo C.P. 11860 México, D.F., 2UPIBI-IPN, 3CIIEMAD- IPN, Calle 30 de Junio de 1520, Barrio la Laguna Ticomán C.P. 07340, México, D.F.
Palabras clave: Incendios Forestales, México, GIS, Imágenes satelitales, Sensor Remoto. Introducción. El rol del fuego en cada tipo de vegetación en el mundo es ambivalente. En algunos ecosistemas los incendios naturales son esenciales para mantener la dinámica del ecosistema, la biodiversidad y la productividad. El fuego también es una herramienta muy usada para llevar a cabo el manejo de tierras de cultivo. Sin embargo, todos los años los incendios destruyen millones de hectáreas de selvas, bosques y otros tipos de vegetación, causando la perdida de vidas humanas y animales, provocando un inmenso daño económico, en términos de recursos destruidos y del costo de supresión. Los efectos ecológicos de los incendios forestales a nivel global se ha comprobado que son impactantes, pues afectan al cambio climático, incrementando el efecto invernadero derivado de las emisiones de CO2 y CH4. Por estas razones, el fuego como emergencia ambiental demanda de tecnologías que permitan analizar el origen geográfico de los mismos, registrar el desarrollo espacio temporal y sus consecuencias. Metodología. A través de un programa de cómputo llamado Sistema de Mapas de Peligro (HMS-Hazard Mapping System) se lleva a cabo la recepción, respaldo, procesamiento, análisis automatizado de las imágenes de satélites, e incorporación de información geográfica. Se detectan y monitorean incendios a través de animación continua de imágenes procesadas durante el día; la detección se realizó mediante la identificaron de focos de calor activos. Se difunde esta información a través de Internet en la NOAA-NESDIS y se integra una base de datos. Se analiza la base de datos a través de un sistema de información geográfica (GIS) de acuerdo a su ubicación espacio-tiempo en el país. Se identifica qué tipo de vegetación afectan los focos de calor monitoreados, utilizando la información de Uso de Suelo y Vegetación del Inventario Nacional Forestal 2002, de INEGI-SEMARNAT. Se hace la comparación de las superficies forestales afectadas por los puntos de calor monitoreados en el SMN con los incendios forestales reportados por la CONAFOR. Se obtener un análisis general datos de focos de calor del SMN. Resultados y discusión. La distribución y comportamiento de los focos de calor en México durante el 2008 se observa en la Figura 1 siendo mayo el mes con mayor cantidad de focos de calor, y septiembre el mes con menor cantidad. La tendencia de focos de calor a lo largo del 2008 tiene la misma que la distribución promedio de incendios forestales reportados los últimos 10 años por la Comisión Nacional Forestal, esto es debido a que tanto como los incendios forestales y los focos de calor al ser producidos por energía calorífica, dependen directamente de factores ambientales (precipitación, humedad y temperatura) que se dan en diferentes épocas del año. Por lo que los incendios forestales son controlados por completo hasta la época de lluvias cuando las precipitaciones en el país son altas, esto sucede a finales del mes de mayo, es por esto que los focos de calor monitoreados decrecen.
Figura 1. Grafico de frecuencia de focos de calor acumulados por días durante el 2008 en la República Mexicana
Para obtener una aproximación segura del origen de cada foco de calor monitoreado, y así identificar los causados por la presencia de incendios forestales se hizo uso de la información de un inventario nacional forestal del 2002, agregando la información de focos de calor georeferenciados para obtener la relación del tipo de extracto vegetal afectado por cada foco de calor; y de esta forma validar que la fuente de origen fue debida a la vegetación quemada (incendio forestal) por la saturación de calor en el pixel del sensor satelital.
Figura 2. Distribución de Focos de Calor por Estratos Vegetales.
Conclusiones y perspectivas. El uso y aplicación de tecnología satelital en la detección y seguimiento de los incendios forestales, ha permitido detectar en forma rápida y precisa los incendios de mayor impacto en el país. Los incendios que se presentaron durante el año 2008 son dependientes de la región, de la estación del año y de factores antropogénicos. La conveniencia de poseer un sistema como el HMS permitirá en un futuro, determinar la influencia de la quema de biomasa en la calidad de aire, así como estimar la generación de CO2 cuya influencia en el cambio climático está siendo muy controversial en los momentos actuales. Agradecimientos. Dra. Maria Eugenia Gutiérrez Castillo del CIIEMAD, Ing. Angel Terán Cuevas del SMN. Referencias. Zhang, X. and Kongragunta, S., 2008. Temporal and spatial variability in biomass burned areas across the USA derived from GOES fire product. Remote Sensing of Environment 112,2886-2897
1
1. Introducción
Se considera como un incendio forestal a la propagación libre del fuego sobre la
vegetación en los bosques selvas y zonas áridas y semiáridas, para que se produzca se
necesita una fuente de calor como la radiación solar, su desarrollo depende del oxigeno
que se encuentra disponible en la atmosfera y del combustible que proviene de la
vegetación forestal disponible (González, 1998). La presencia y características de estos
elementos influirán sobre la intensidad del incendio. El comportamiento y las
características del fuego están en función del clima, vegetación y actividades humanas
predominantes.
El papel del fuego en los diferentes tipos de vegetación que existen en el mundo es
ambivalente. En algunos ecosistemas los incendios naturales son esenciales para
mantener la dinámica del ecosistema, la biodiversidad y la productividad. El fuego también
es una importante herramienta y extensamente usada para llevar a cabo el manejo de
tierras de cultivo y para mantener la funcionalidad de los procesos ecológicos. Sin
embargo, todos los años los incendios destruyen millones de hectáreas de selvas,
bosques y otros tipos de vegetación, causando la perdida de muchas vidas humanas y
animales, y provocando un inmenso daño económico, ambos en términos de recursos
destruidos y del costo de supresión. (Estudio FAO, 2006).
Cada año se queman en el mundo cerca de 9 200 millones de toneladas de biomasa para
producir energía (FAO, 2007). Los incendios forestales consumen unas 5 130 millones de
toneladas de biomasa, y liberan 3 431 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera, que
se suman a las emisiones que provocan el efecto invernadero y el cambio climático
debida a la gran cantidad de gases y de aerosoles de efecto invernadero en la atmósfera
(FAO, 2007; Patapov, et al., 2008). Estas emisiones tienen impactos significativos en el
ciclo de carbono y la calidad del aire globales. Como consecuencia, una gran cantidad de
esfuerzos se han centrado en las estimaciones de las emisiones ardientes de la biomasa
en escalas regionales y globales usando in situ y datos de satélites (Duncan, et al., 2003;
Ito y Penner, 2004; Lü, et al., 2006).
La frecuencia, intensidad y en ocasiones la intencionalidad de los incendios forestales
representa un problema ambiental de importancia nacional e internacional. Los incendios
en ambientes semiáridos y sub-húmedos secos ocasionan pérdida de biodiversidad,
erosión de suelos, desertificación y perturbaciones del ciclo hidrológico y de nutrientes.
2
Además del humo que emite altera la atmósfera, obstaculizando el intercambio de
energía, la destrucción de biomasa como proceso liberador de CO2 y la volatilización de
nutrientes. Adicionalmente, las áreas afectadas sufren la destrucción de la cobertura
vegetal, que por su lenta recuperación principalmente en ambiente áridos y semiáridos,
dejan el suelo expuesto a serios riesgos de degradación (Collado y Echeveria, 2005).
Mientras ocurre una quema, se pueden emitir centenares del valor de los años de dióxido
de carbono almacenado en la atmósfera en una cuestión de horas. La vegetación ardiente
lanza granes cantidades de macropartículas (partículas sólidas de la combustión del
carbón) y de gases (NASA, 2001).
Los productos de combustión de la quema de biomasa incluyen el dióxido de carbono,
monóxido de carbono, metano, hidrocarburos, óxido nítrico, óxido nitroso y partículas
atmosféricas. El dióxido de carbono, metano y óxido nitroso son importantes gases de
efecto invernadero que afectan el clima mundial. El monóxido de carbono, metano,
hidrocarburos, y el óxido nítrico son químicamente activos gases que dan lugar a la
producción química del ozono en la atmósfera inferior o troposfera. El ozono troposférico
es un contaminante y perjudicial para los seres vivos, incluidos los seres humanos (NASA,
2001).
Las partículas producidas durante la quema de biomasa generan un impacto de radiación
de la Tierra. Se cree que hasta un 90% global de la quema de biomasa es iniciado por el
hombre y que esa quema va en aumento con el tiempo. Por lo tanto, la quema de
biomasa puede ser un factor importante para la atmósfera global y el cambio climático.
También afectan a la calidad del aire local y global que tiene impactos fuertes en la salud
humana y la contaminación ambiental (Zhang et al. 2008). Actualmente, el aerosol emitido
de la quema de biomasa es una de las fuentes principales de incertidumbre en el
pronóstico de la calidad del aire usando modelos tales como la Community Multi-scale Air
Quality (CMAQ) (Zhang, et al. 2006), y es un agente contaminador de aire crítico
conforme a los estándares de la National Ambient Air Quality Standards (NAAQS)
establecidos por los E.U. en la EPA (EPA, 2003).
Los efectos ecológicos de los incendios forestales a nivel global se ha comprobado que
son muy importantes, pues afectan al cambio climático, incrementando notablemente el
efecto invernadero (Patapov, et al., 2008) derivado de las emisiones de CO2 y CH4
(Crutzen, et al. 1990, Zhang, et al. 2008). El humo de los incendios forestales está
compuesto de una mezcla de gases y partículas microscópicas que se desprenden de la
3
vegetación en llamas. El humo puede afectar los ojos, irritar el sistema respiratorio y
agravar las condiciones de aquéllos que padecen de enfermedades cardíacas y
pulmonares crónicas.
Otros efectos derivados de los incendios forestales son el incremento de las deposiciones
ácidas (fundamentalmente ácidos acético y fórmico) y las alteraciones en los ciclos de
nutrientes debido a que cantidades importantes del Nitrógeno presente en las áreas
afectadas se volatiliza. Estas alteraciones en el clima pueden afectar también al ciclo
hidrológico al reducirse las precipitaciones en las áreas deforestadas y favorecerse la
escorrentía (González, 1998).
En México los incendios representan una emergencia ambiental de gran magnitud donde
las presiones inducidas por factores sociales, económicos y la creciente demanda de
recursos, exigen el desarrollo y la aplicación de políticas de planificación y legislación
ambiental sustentadas sobre sólidas bases científicas y técnicas. El año de 1998 fue para
México uno de los peores años de incendios forestales, se registraron 14,274 incendios,
afectando aproximadamente 580 mil hectáreas (cifras proporcionadas por la Comisión
Nacional Forestal), provocando severos daños en áreas de importancia para la
conservación de la biodiversidad.
Por todas estas razones, el fuego como emergencia ambiental demanda de tecnologías
que permitan analizar el origen geográfico de los mismos, registrar el desarrollo espacio
temporal y sus consecuencias. En este sentido, la observación desde satélites,
teledetección o percepción remota, se plantea como una alternativa muy sólida para
cartografiar áreas quemadas, ya que permite una observación sinóptica y sistemática de
la señal quemada y en formato digital (Collado y Echeverría, 2005).
En el ámbito internacional se ha realizado un gran avance debido a la preocupación por
los incendios forestales (Martin et al., 1994) y sus efectos (Viedma y Chuvieco 1993;
Chuvieco y Martin 2002; Heredia et al., 2003), lo cual se ve reflejado en los distintos
mecanismos de detección, entre los cuales se destacan los que utilizan imágenes de
satélite. Usar una imagen para localizar un fuego requiere de complejas técnicas de
búsqueda, las cuales en su mayoría se basan en umbrales de temperatura (Zhukov, et al,
2006).
4
2. Incendios Forestales
a.
Las actividades humanas influencian regímenes naturales del fuego aumentando los
incendios en bosques que se quemaría raramente bajo condiciones naturales, y
suprimiendo el fuego natural, que causa los impactos ecológicos de incendios forestales
infrecuentes, catastróficos debido a una acumulación del material inflamable.
Las causas que originan los incendios forestales se atribuyen principalmente a la actividad
humana. En nuestro país se estima que estas causales alcanzan 99% del total nacional y
sólo 1% tiene como causa fenómenos naturales derivados de eventos meteorológicos,
como descargas eléctricas, o erupción de volcanes. (CONAFOR, 2008). El fuego es una
herramienta importante y muy utilizada en la agricultura y para mantener algunos
ecosistemas. Los incendios forestales, que son con frecuencia resultado de negligencias
o de acciones dolosas, destruyen millones de hectáreas de zonas arboladas, resultando
en la pérdida de vidas humanas y de animales, así como severos daños económicos.
(CONAFOR, 2008)
Influencia de factores humanos y ambientales.
Actividades Agropecuaria
s, 44%
Intencionales (litigios), 19%
Fogatas, 12%
Fumadores, 11%
Otras Causas, 14%
Figura 1. Principales causas que originan a los incendios forestales. Según CONAFOR
La información estadística reportada por las áreas operativas registra que dentro del
promedio anual de 1998 al 2005, del total de causas de incendios forestales originadas
por intervención humana, las actividades agropecuarias aportaron un porcentaje de 44%
5
respecto del total, siguiendo en orden de importancia las causas intencionales (litigios o
rencillas), con 19%; fogatas, 12%; fumadores, 11%; y otras causas que suman en
conjunto 14% (CONAFOR, 2008).
b.
Las estadísticas de incendios forestales de 1970 al 2007 para México indican que
anualmente se presentan en promedio 6,789 incendios que afectan 218,305 hectáreas,
cifras que incluyen los 14,445 incendios ocurridos en 1998 y que siniestraron 849,632 ha
(CONAFOR, 2008). En cuanto a las causas de los incendios, se estima que en México el
90% de los incendios son provocados accidental o intencionalmente, mientras que el resto
se deben a causas naturales; su incidencia se ve acentuada debido al uso del fuego como
práctica agrícola tradicional, más aun cuando aproximadamente diez millones de
pobladores demandan bienes y servicios de las áreas forestales (CONAFOR, 2008).
En los últimos 20 años se han presentado dos de las más severas temporadas de
incendios registrados en México: 1988 con 518,265 hectáreas incendiadas y 1998 con
849,632 hectáreas afectadas por el fuego; 21% de las cuales correspondieron a zonas
forestales y el restante 79% a zonas cubiertas de matorrales y pastos.
En el periodo 1997/98, aproximadamente 2.5 millones de hectáreas en diversos
ecosistemas del planeta fueron afectados por el fuego. Estos eventos han sido
relacionados por la combinación de condiciones más calientes y secas, con bajo nivel de
humedad relativa y lluvia y la prolongación de estaciones secas, que pueden incrementar
notablemente el riesgo de aparición de incendios forestales.
La razón por lo que en 1998 se registró una de las peores temporadas de incendios en
México fueron las condiciones meteorológicas asociadas al fenómeno de “El Niño” que
determinaron una fuerte estación seca, particularmente durante los primeros meses de
1998 (Magaña, 1999). Esta situación propició la ocurrencia de muchos incendios
forestales que sobrepasaron los registros de años anteriores y causaron grandes daños
en diversas partes del país. (CONABIO, 2004).
Panorama histórico de los incendios forestales en México.
Las temporadas intensas de fuegos y las sequias severas provocadas por “El Niño” han
sido relacionas ampliamente porque se presentan en los mismos años (Magaña, 1999),
6
pues se piensa que El Niño provoca las condiciones climáticas y meteorológicas adversas
que favorecen la presencia de incendios. En diversas publicaciones se ha sugerido que
las temporadas más severas de incendios coinciden con la fase cálida de El Niño, la cual
se caracteriza por prolongar y reforzar los impactos de la sequia al sur de México. En
cambio, al noreste del país El Niño coincide con el aumento de las lluvias, no obstante los
efectos en 1997/98 provocaron un déficit de lluvia generalizado en casi todo el país
(Magaña, 1999).
c. Monitoreo de incendios en México
En México la institución responsable de coordinar el combate de incendios es la Comisión
Nacional Forestal (CONAFOR), quien establece programas Nacionales de Protección
contra incendios forestales, anualmente y coordina al grupo intersecretarial que colabora
en el combate de incendios a través de distintas organizaciones estatales y nacionales
como lo muestra la Figura 2. La CONAFOR a través de programas de protección contra
incendios forestales durante las épocas más secas del año, y con la cooperación de
diversas instituciones se organiza un comité estatal de incendios forestales en aéreas de
riesgo promitente con superficie vegetal en peligro.
.
Figura 2. Organizaciones e Instituciones que participan en el combate y control de incendios forestales.
7
Una parte fundamental en el combate es la detección oportuna de un incendio, dentro de
esta etapa la CONAFOR cuenta con diferentes formas de detección:
Detección fija: incluyen las torres y puntos fijos de observación
Detección Móvil: realización de recorridos de brigadas
Detección Aérea: Operación de aviones para la detección y recorridos aéreos
Detección satelital
Durante los últimos cinco años, el Servicio Meteorológico Nacional (SMN), en cooperación
con el Área de Análisis Satelital (SAB) de la NOAA-NESDIS, ha trabajado en forma
conjunta para mejorar la detección de los incendios forestales en México. El mayor
soporte ha sido el intercambio de información y técnicas de procesamiento de datos, así
como la transmisión de información de puntos de calor obtenidos por diferentes sensores
de temperatura como el MODIS, AVHRR y del satélite GOES en tiempo real.
: Ubicación y verificación de reportes de puntos de calor
detectados por satélite.
En México, específicamente algunas instituciones tales como la Comisión Nacional para
el Conocimiento de la Biodiversidad (CONABIO), la Universidad Nacional Autónoma de
México (UNAM) y la Universidad de Colima, después de 1998 comenzó la detección los
incendios forestales usando imágenes de satélites Polares, solamente la información se
toma entre 3 y 12 horas, y esto es porque la información que viene de todos los diversos
satélites Polares tales como AQUA, la TIERRA, NOAA15, NOAA17, y NOAA18 se están
recibiendo en diversas horas durante un día. Al mismo tiempo, el Servicio Meteorológico
Nacional comenzó los incendios forestales a supervisar usando el canal visible de GOES-
8 detectando el humo proveniente de los incendios forestales más intensos.
En el año 2002 la Subgerencia de Monitoreo Atmosférico Ambiental del SMN estableció
contacto con el Satellite Analysis Branch (SAB) de la National Environmental Satellite,
Data and Information Service (NESDIS), a su vez adscrita a la National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA) de EUA, a fin de conocer la operación y
funcionamiento del Hazard Mapping System (HMS) y su implementación operativa en
México, herramienta empleada por la NOAA para la detección de focos de calor y
seguimiento de contaminación provocada por las plumas de humo de incendios. Para el
caso de México se adicionó información cartográfica digital como límites estatales y
municipales, vías de comunicación, aeropuertos, hidrografía, cuerpos de agua, tipos de
vegetación, entre otros.
8
d.
i. Monitoreo tradicional y vía satélite
Métodos de evaluación
El fuego normalmente es detectado usando monitoreo visual, desde torres de vigilancia
localizadas estratégicamente en puntos altos con personal calificado que examina
permanentemente el territorio a ojo desnudo o mediante binoculares. Además, se cuenta
con vigilancia móvil, compuesta por motoristas y guardabosques que patrullan áreas
reducidas y específicas, normalmente asociadas a zonas de alto riesgo y peligro de
incendios forestales. (Muñoz, 2007).
Sin embargo, en sectores aislados y de difícil acceso, como por ejemplo en zonas con
cordilleras y barrancas no es posible desarrollar una detección eficiente y efectiva con
torres de vigilancia debido a la abrupta topografía, y mucho menos la detección móvil por
la carencia de caminos adecuados. Si aunque existieran una buena cantidad de torres de
vigilancia, también existen grandes zonas con escasa o simplemente nula cobertura de
detección de incendios forestales, debido a que la superficie territorial de país es muy
grande, es casi imposible poder vigilar todo. Es en estos casos donde la información
entregada por las imágenes satelitales es de gran utilidad para la teledetección de
incendios forestales. Esto sigue siendo válido incluso si se considera que es un monitoreo
que depende de la frecuencia de paso del satélite y de las características del sensor
montado en él, tales como: la resolución espacial (tamaño del píxel), resolución espectral
(número de bandas) y el ancho de dichas bandas (Muñoz, 2007).
A partir de 1996, en el país se inicio el desarrollo de nuevas metodologías que ayudaron a
prevenir, detectar y dar seguimiento a los problemas de la actividad volcánica. Desde
entonces, el Servicio Meteorológico Nacional (SMN), empezó a desarrollar el Sistema de
Información de Monitoreo Atmosférico Ambiental (SIMAA), el cual se basa en la aplicación
de las capacidades que brinda el satélite GOES. La gran ventaja del sistema se manifestó
en mayor grado durante los incendios ocurridos en 1998, debido a que permitió
monitorear en forma continua los incendios forestales del país, aunado al monitoreo de la
actividad del volcán Popocatépetl. Otro resultado de suma importancia, ha sido la
detección y seguimiento de las condiciones atmosféricas en el Valle de México.
El proceso de monitoreo en el momento que ocurren los incendios, está conformada por
la detección de puntos o focos de calor, se le denomina punto de calor a cualquier punto
de la superficie terrestre que emita suficiente temperatura para ser registrado por los
9
satélites, aunque aún no se tenga la certeza de ser un incendio, sin embargo, esta
información es útil para la identificación oportuna de ellos, este proceso se estableció en
el año 1999.
Si partimos de la definición de punto de calor y el objetivo de los algoritmos para
detección, no se puede saber, con este método, el número de incendios y tampoco la
extensión afectada, debido a que en un píxel de la imagen de satélite puede haber uno o
más fuegos activos, por otra parte existen fuentes que emiten suficiente calor que son
detectadas, como es el caso de pozos petroleros y volcanes activos.
El segundo proceso es la identificación y caracterización del sitio en el cual se detecta el
punto de calor. La caracterización se realiza con cartografía digital para proporcionar la
siguiente información: coordenadas geográficas del sitio, número de píxeles asociados,
ubicación en división política (estado, municipios), tipo de vegetación y/o uso del suelo, si
se encuentra dentro o cerca de un área natural protegida, inclinación del terreno e índice
de propagación (el cual se explicó anteriormente).
Esta información ha sido útil en las actividades de detección de incendios, verificación de
información, conocimiento de la accesibilidad del sitio y definición de la prioridad del
combate de incendios, esta última actividad principalmente en las épocas de incendios
más difíciles.
10
3. Justificación
Actualmente en México, existen diferentes problemas ambientales que requieren el
desarrollo de nuevas tecnologías y la participación de diversas instituciones del país,
tal es el caso de incendios forestales.
Debido a que la superficie territorial del país es grande, no es posible controlar de
forma adecuada los incendios forestales que ocurren, por tanto se hace necesaria la
aplicación de técnicas de teledetección que permitan desarrollar sistemas de
monitoreo en tiempo real, que proporcionen información del inicio, intensidad y
evolución de incendios forestales en la República Mexicana a través del uso de las
imágenes de satélites.
Los mapas que se desarrollan adquieren importancia en el contexto del manejo de los
incendios forestales. Con este proceso se puede realizar un seguimiento y monitoreo
oportuno de los incendios forestales que se presentan en México en la actual
temporada.
4. Objetivos
Monitorear rápida, precisa y sistemática los incendios forestales que se presentan en la
República Mexicana durante el año 2008, para complementar la base de datos que facilite
el análisis del patrón de distribución espacio-temporal de los incendios.
General
Monitorear los incendios forestales en México, a través del HMS (sistema de mapas
de peligro) y clasificarlos de acuerdo a la cobertura vegetal y a su aparición geográfica
en el territorio nacional.
Específicos
Contrastar los incendios forestales reportados por la comisión nacional forestal con los
detectados por el HMS.
Estudiar la influencia del tipo de vegetación y niveles de precipitación pluvial sobre la
promoción de focos de calor.
11
5. Diseño de la investigación
La detección de los incendios forestales para México en el SMN (Servicio Meteorológico
Nacional) se realizan a través del sistema HMS (Sistema de Mapeo de Riesgo o Hazard
Mapping System por sus siglas en inglés) y el sistema MCIDAS, mediante el despliegue y
procesamiento de datos satelitales de la NASA (National Aeronautics and Space
Administration), NOAA (Nacional Oceanic and Atmospheric Administration) y la
Universidad de Wisconsin.
Figura 3. Sistema HMS, software utilizado para el despliegue de imágenes satelitales de México, la de la figura es del satélite GOES-12 y los puntos rojos son focos de calor detectados de acuerdo al
gradiente superficial de temperatura notado en la imagen.
Los datos procesados provienen de los satélites AQUA y TERRA a través del sensor
MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer - Espectroradiometro de
proyección moderada resolución) de la NASA, así como de los satélites NOAA 15, 17 y 18
a través del sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer – Radiometro
avanzado de muy alta resolución). Se utilizan además los canales visible e infrarrojo
12
reflectivo del satélite GOES-12. También se maneja el HYSPLIT para modelos de
trayectoria de las plumas de humo generadas por las quemas de biomasa.
Los algoritmos de procesamiento de los datos satelitales fueron desarrollados por la
NASA para el caso del sensor MODIS, por la NOAA-NESDIS para procesar datos de los
satélites NOAA (algoritmo FIMMA), y por la Universidad de Winsconsin-CIMSS para el
caso de los datos de GOES (algoritmo ABBA).
Figura 4. Diagrama de la operación del Sistema de Mapas de riesgo, HMS (ramal basado en los análisis de satélites y el SMN).
Los mapas proporcionados son considerados importantes para la detección y control de
los incendios forestales. Durante este proceso, los especialistas del SMN pertenecientes a
la Subgerencia de Monitoreo Atmosférico Ambiental, se encuentran participando en el
monitoreo y seguimiento de los incendios forestales que se presentan en México en la
actual temporada.
13
El producto final se presenta en un Sistema de Información Geográfica (GIS) en internet
desarrollado por la NOAA-NESDIS representado en la Figura 5 y está siendo
complementado y diseñado a través de la información de diferentes capas temáticas
proporcionadas por el Servicio Meteorológico Nacional de México.
Figura 5. Mapa que despliega un Sistema de Información Geográfica (GIS) en internet desarrollado por la NOAA-NESDIS y SMN (http://smn.cna.gob.mx/).
De esta manera a través del HMS que muestra en la Figura 4 es posible realizar la
detección de focos de calor relacionados con incendios forestales y agropecuarios para
México, evaluar el desempeño de los algoritmos de detección automática de focos de
calor, graficar la dispersión de plumas de humo y ejecutar modelos de dispersión y
trayectoria, y actualizar la información en la página WEB de la NOAA y del SMN. El
sistema integra imágenes de los satélites GOES Oeste (bandas visible e infrarroja), NOAA
15, 17 y 18 (banda infrarroja), y del los satélites AQUA y TERRA (banda infrarroja).
14
Figura 6. Imágenes que proporciona cada Satélite. a) Imagen GOES-IR, b) imagen MODIS-TERRA IR,
c) imagen NOAA-15 IR, d) imagen GOES-VIS, e) imagen NOAA-17 IR, f) imagen MODIS-AQUA IR
a. Parámetros del sistema de detección.
El satélite GOES adquiere imágenes sobre la tierra cada 30 minutos, y su resolución
espacial sobre el terreno de 1 km2 y de 3 km2 para la banda infrarroja. Las capacidades
que brinda el satélite GOES, en donde para el caso de la detección de humos se utiliza la
banda espectral de alta resolución del visible (0.4 a 0.7 micrómetros), y la detección de
focos de calor utiliza la banda infrarroja (3.8 a 4.0 micrómetros).
En el caso de de los satélites TERRA y AQUA las imágenes satelitales son registradas
por el sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) que se encuentra
abordo de los satélites TERRA-1 y AQUA-1. El instrumento MODIS proporciona una alta
sensibilidad radiométrica (12 bits) trabaja en la banda 22 en la región infrarroja mediana
del espectro, en longitudes de onda que van de 3.929 a 3.989 micrómetros y con una
resolución espacial de 1 km2. Proporciona una cobertura mundial cada uno o dos días.
También se usan imágenes satelitales de NOAA-15, NOAA-17 y NOAA-18 por el sensor
Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) que se encuentra abordo de los
a)
d)
g)
c)
f)
b) a)
d)
15
satélites NOAA. La detección con este sensor se lleva a cabo con la banda o canal 3B en
la región infrarroja mediana del espectro, en la longitud de onda de 3.55 a 3.93
(micrómetros) con una resolución espacial de 1 km2.
Para la detección de los focos activos se emplean sensores que captan información en el
dominio del infrarrojo térmico, el intervalo espectral más sensible a las temperaturas que
se alcanzan en los incendios forestales (superiores a 450 K) está centrado en los 3.8
micrómetros.
Así, si la temperatura del incendio es de 450 K (177 ºC) y su tamaño es de 2 ha, se puede
saturar un pixel de NOAA, pero dicho pixel también se puede saturar con un incendio de
tamaño 400m2, si su temperatura es de 800 K.
Si el tamaño del pixel es muy pequeño, también pueden existir problemas desde un punto
de vista operativo, puesto que pueden producirse un gran número de falsas alarmas.
En el caso de incendios ya declarados, el seguimiento de la evolución de los mismos,
puede tener una importancia decisiva para evitar que lleguen a convertirse en grandes
incendios y para poder obtener información sobre los mismos, especialmente durante la
noche.
En el caso de los grandes incendios, cuya duración puede ser muy larga más que una
resolución espacial muy detallada, interesa la repetición de la observación y que la
actualización de la información sea muy frecuente para poder conocer la evolución de los
incendios, especialmente durante la noche, cuando carece de una información objetiva.
Este aspecto presenta un gran interés puesto que puede permitir realizar una planificación
más eficaz de las tareas a realizar a la mañana siguiente sin demoras innecesarias que
son inevitables cuando no se conoce, de manera fiable, la evolución nocturna que ha
tenido el incendio.
16
6. Materiales y métodos
a. Monitoreo vía satelital
La metodología se basa principalmente en el Monitoreo, detección de incendios forestales
a través de puntos de calor luminosos, y la detección de plumas de humo ocasionadas
por estos. Para la identificación y localización de incendios, se siguieron los siguientes
procesos de análisis.
1. Desarrollo del programa de cómputo para la recepción, respaldo, procesamiento,
análisis automatizado de las imágenes de satélites, e incorporación de información
geográfica temática: límites estatales, municipales, áreas naturales protegidas y
vías de comunicación.
Figura 7. Diagrama de procesamiento general de imágenes satelitales para su observación.
17
2. Detección y monitoreo de incendios a través de la animación continua de
imágenes procesadas durante el día; la detección se realizó mediante la
identificaron de focos de calor activos y plumas de humo resultando del análisis
visual, tomando una previa discriminación de sistemas nubosos.
3. Difusión de la información a través de Internet en la NOAA-NESDIS e integración
de una base de datos para su análisis, consulta y retroalimentación.
4. Análisis de la base de datos a través de un sistema de información geográfica
(GIS) de acuerdo a su ubicación espacio-tiempo en el país, con ayuda de la
elaboración de mapas mensuales de focos de calor y graficas de cantidades
durante cada mes del año 2008.
5. Identificar qué tipo de vegetación afectan los focos de calor monitoreados,
utilizando la información de Uso de Suelo y Vegetación del Inventario Nacional
Forestal 2002, realizado por el INEGI y la SEMARNAT.
6. Hacer la comparación de las superficies forestales afectadas por los puntos de
calor monitoreados en el SMN con los incendios forestales reportados por la
CONAFOR.
7. Obtener un análisis general del las bases de datos de focos de calor del SMN.
18
b. Métodos estadísticos de análisis
De acuerdo la metodología descrita, se obtiene un conjunto de datos crudos de cada día
monitoreado, estas datos diarios contienen información georefernciada (latitud, longitud),
fecha, hora del día, sensor utilizado y satélite con el que fue detectado de cada foco de
calor. En la siguiente figura se muestras la forma en que se obtiene la información cruda
(original) de los focos de calor diarios para la república mexicana, a través de un Sistema
de información geográfica (Arc-GIS y Arc-View) donde se procesa y plasma en forma
precisa y grafica la información de focos de calor que corresponde a día cada día del año
en forma de mapas. Aquí es donde se crea una base de datos de cada foco de calor
monitoreado para México y así poder ser utilizada para un posterior análisis y manejo de
la información.
Figura 8. Programa de Sistema de Información Geográfica (GIS) donde se agrupan y proyectan las bases de datos de focos de calor.
19
7. Resultados y Discusión. En México de acuerdo con las estadísticas de la Comisión Nacional Forestal sobre el
comportamiento de los incendios forestales, el registro promedio de la tendencia y
distribución de los incendios forestales a lo largo del año, tomando en cuenta los últimos
10 años desde 1998 hasta 2007 (Figura 9), se muestra su comportamiento en México,
cada mes del año. Se observa un aumento importante de incendios forestales los
primeros meses del año hasta llegar a un punto máximo o critico en el mes de mayo y a
partir de ese punto los incendios disminuyen rápidamente hasta ser muy pocos y
manteniéndose así hasta el fin del año.
Figura 9. Distribución promedio mensual de incendios forestales en México en los últimos 10 años.
La variación de los focos de calor por día a lo largo del 2008, como se ve en la Figura 10,
es muy similar, tiene la misma tendencia con la curva de distribución promedio de
incendios forestales, esto es debido a que los incendios forestales y los focos de calor que
son detectados por gradientes superficiales de temperatura, dependientes en gran medida
de los factores ambientales. Es decir, las condiciones climatológicas como precipitación,
humedad y temperatura durante las diferentes estaciones del año, sobre toda en la
estación seca. Por lo que se puede decir que los incendios foreccstales son controlados
por completo hasta que la estación de lluvias se inicia y las precipitaciones en el país son
altas, esto sucede aproximadamente a fines del mes de mayo. Es por esto que los focos
de calor monitoreados disminuyen conforme avanza la estación lluviosa.
20
Figura 10. Gráfica de frecuencia de focos de calor acumulados por días durante el 2008 en la República Mexicana
21
En cuanto a la distribución de los focos de calor en México hay un notable incremento en
el periodo de febrero a mayo, siendo este último el mes más crítico con 3,563 focos de
calor, registrados solo para el día 7 de mayo. También podemos observar en la Figura 11,
el comportamiento mensual de los focos de calor, siendo mayo el de mayor cantidad con
58,170 de focos de calor, y el mes registrado con menor cantidad fue septiembre con 917
focos de calor.
Comparando los resultados estacionales diarios y mensuales con el registro de las
precipitaciones más intensas en el 2008, resulta que sucedieron en el periodo de junio a
septiembre (SMN), por esta razón que se dio una gran disminución de focos de calor a
partir del mes de junio.
Figura 11. Gráfica de focos de calor acumulados mensualmente durante el 2008 en la República Mexicana.
Las bases de datos de focos de calor son diarias con coordenadas (latitud y longitud),
hora en que fue marcado (detectado), el satélite con el que fue detectado (GOES,
NOAA15, 16 ó 17, AQUA, TERRA) y método de detección (AUTOMÁTICAMENTE
atreves del cada sensor satelital o si fue hecha por un ANALISTA), toda esta información
esta incluida para cada foco de calor registrado por cada día del año. La información de
22
estas bases de datos es manejada a través de un software de Sistema de Información
Geográfica (Arc-GIS y Arc-View).
Analizando los resultados estacionales diarios y mensuales, se procede a realizar el
análisis de estos focos de calor en distribución espacial para la República Mexica (Figura
12). Partiendo de la descripción anterior de las bases de datos podemos plasmar la
distribución espacial podemos ver que las regiones del país con una mayor concentración
de focos de calor durante todo el año 2008 se presentó principalmente en la Península de
Yucatán y de la costa del Océano Pacífico al centro de los estados de Oaxaca, Guerrero,
Michoacán, Jalisco; así como en la costa del Golfo de México en Veracruz y Tabasco.
Esta distribución espacial a lo largo del país se puede observar mejor en el mapa de la
Figura 12.
Figura 12. Mapa de distribución espacial de focos de calor acumulados durante el 2008 para la República Mexicana.
Focos de Calor acumulados: 138,869
23
De acuerdo a los resultados obtenidos es necesario resaltar que la temporada más crítica
en la ocurrencia de focos de calor fue en los meses de abril y mayo, siendo en el país
mayo el mes con el mayor número focos de calor: 58,170, seguido de abril con 42,914.
Correlacionando el análisis de estos resultados con las temperaturas máximas
reportadas por el Servicio Meteorológico Nacional, del año 2008 en el país, los meses de
abril, mayo y junio tienen temperaturas de 31.7°C, 32.7°C y 33.1 °C, respectivamente
(SMN, 2008), siendo abril y mayo los meses más calientes durante el año 2008. Por la
tanto, la temperatura ambiental es muy factor muy importante en la incidencia de los focos
de calor, lo que conlleva al aumento de los incendios forestales en los meses de abril y
mayo.
Un factor climatológico muy importante que incide en la disminución de focos de calor e
incendios forestales es la precipitación pluvial ya que la cantidad de lluvia está
relacionada directamente con la cantidad de humedad presente en la vegetación. Es por
esto que en este trabajo se analizan los principales factores que inciden en la presencia,
comportamiento y distribución de los focos de calor durante el 2008 en la República
Mexicana. La precipitación a lo largo del año es muy variable, pero la presencia de lluvia
en México tiene una tendencia estacional, es decir, en una determinada época del año
existe un periodo donde la precipitación aumenta.
Figura 13. Mapa de lluvia acumulada de enero a mayo del 2008 en México.
24
En las Figuras 13 y 14, podemos ver que los mapas de lluvia están divididos en dos
temporadas. La Figura 13, muestra la cantidad de lluvia registrada por las estaciones
climatológicas en la República Mexicana, en el periodo de enero a mayo, se hizo de esta
manera ya que durante este periodo se dio el mayor incremento de focos de calor;
mientras que en la Figura 14, se muestra el mapa de lluvia acumulada en el periodo de
junio a diciembre, cuando empiezan las primeras precipitaciones en el país.
En estos mapas podemos ver claramente los dos periodos de lluvia en el país durante el
2008, uno seco y otro húmedo; el primero de enero a mayo (periodo seco) se registró una
precipitación media de 89.3 mm la cual es mínima comparada con la precipitación media
registrada de junio a diciembre de 737.88 mm; siendo esta temporada la mas lluviosa del
país durante el 2008. En los mapas de las Figuras 13y 14, también podemos observar
las regiones en el país con mayores niveles de precipitación en colores rojizos como la
zona sur de México, en la costa de Veracruz, Tabasco y Campeche, así como Chiapas
principalmente; mientras en el norte del país los niveles de precipitación son bajos.
Para un mejor análisis de los resultados se hizo la separación de focos de calor
presentes en el periodo de enero a mayo y de junio a diciembre con respecto a los
Figura 14. Mapa de lluvia acumulada de junio a diciembre del 2008 en México.
25
mismos meses de cada temporada de las precipitaciones, y después se sobrepuso la
información de precipitación de cada periodo; obteniendo una relación más acertada del
comportamiento de los focos de calor en cada temporada.
Los resultados de esta combinación se pueden observar en las Figuras 15 y 16, donde la
Figura 15, muestra la temporada de enero a julio con escasa precipitación, los focos de
calor y que precisamente en este periodo se monitoreo la mayor cantidad: 120,268 que
representa un 86.6% del total en el 2008, debido a la temporada seca que se presentó en
este periodo que fue de muy poca precipitación en toda las regiones del país. Aunque
podemos resaltar que la presencia de focos de calor en una mayor concentración se
encuentra en las zonas con precipitación promedio menor a 100 mm, debido a que
aumenta la disponibilidad de inflamación de la biomasa vegetal presente en zonas secas
ya el proceso de la fotosíntesis de las plantas se ve alterado a falta de agua y una
continua radiación solar, lo que conlleva a que la vegetación se seque.
Figura 15. Mapa de lluvia y focos de calor acumulados de enero a mayo en México durante el 2008.
26
En la costa centro-sur del Pacifico, la Península de Yucatán, Chiapas y Tabasco, las
precipitaciones fueron entre 100 a 800 mm un poco mayores que las presentadas en el
resto del país, pero sin embargo esa zona fue característica por presentar una gran
concentración de focos de calor esto puede ser debido a la gran abundancia vegetal que
existe en la zona de la Península de Yucatán, Chiapas y Tabasco, siendo susceptible a la
falta de lluvias en periodos de tiempo prolongados y/o insuficientes.
Cambiando de escenario en la Figura 16, se observa la precipitación y los focos de calor
ocurridos en la temporada de junio a diciembre, siendo la temporada más lluviosa, por lo
que los focos de calor decrecen en gran medida disminuyendo hasta un 13.4 % del total
en el 2008. Esta es la prueba de que las precipitaciones influyen directamente en la
presencia de los focos de calor. Este hecho se puede ver claramente en la Figura 16, en
la cual los focos de calor ahora se concentran en zonas específicas del norte y en una
parte del centro del país donde las lluvias promedio son menores a 200 mm.
Figura 16. Mapa de lluvia y focos de calor acumulados de junio a diciembre en México durante el 2008.
27
Con este análisis se puede concluir que la precipitación es el principal factor que
interviene en la presencia de focos de calor en cada región del país, es adecuado señalar
muy claramente que de cierta forma los focos de calor son controlados por la temporada
de lluvias.
Ahora bien, para tener una mayor certeza del tipo de fuente que origina cada foco de calor
monitoreado en el año y así poder comprobar que fueron causados por la presencia de
verdaderos incendios forestales se hizo uso de la información del Inventario Nacional
Forestal del 2002. Con la información se hizo un mapa con las diferentes formaciones
vegetales del país y de las zonas agrícolas (cultivos), después se agregó la información
de focos de calor georeferenciados para poder obtener la relación del focos de calor con
el tipo de extracto vegetal, y de esta forma validar el origen de cada foco de calor
monitoreado. La posibilidad de que el foco de calor presente en un área vegetal fue
debido a la saturación de calor del pixel del sensor satelital provocada por un incendio.
Obteniendo así la comprobación de la distribución de focos de calor en las diferentes
zonas forestales del país, haciendo notar cuál o cuáles son los extractos vegetales más
vulnerables y que están en peligro.
28
Figura 17. a) Mapa de la distribución de las diferentes estratos vegetales en México (Inventario
Nacional Forestal 2002), b) Mapa con la superposición de los focos de calor acumulados del 2008 con los diferentes estratos vegetales en México.
a)
b)
29
En la Tabla 1, se muestra la caracterización por coberturas vegetales para cada punto de
calor en los meses del 2008 en México. Se integro la información de la base de datos de
focos de calor de acuerdo a su ubicación espacial con la información del Inventario
Nacional Forestal del 2002 a través de polígonos, mediante un SIG. Haciendo esta
relación es posible saber la ubicación y tipo de extracto afectado por cada foco de calor
registrado. Así pues en la Tabla 1, se aprecia la información mensual de los focos de calor
para cada tipo de estrato vegetal, y también información adicional de las zonas ciudades
y cuerpos de agua, donde también es posible tener registro de focos de calor debidos a
diversos factores antropogénicos.
En la penúltima fila se registraron los focos de calor que son considerados incendios
verdaderos o reales, esto quiere decir que sólo se consideraron todas las coberturas
mencionadas en la columna de la Tabla 1, excepto los asentamientos humanos y los
cuerpos de agua. Esto es debido a que los focos de calor en los asentamientos humanos
son causados por la alta generación de energía en forma de calor provocada por la
actividad industrial de las ciudades y otras de las posiblilidades son los incendios o
explosiones en fábricas, construcciones, basureros, casas, etc. La razón por la que se
presentan focos de calor sobre los cuerpos de agua es debida al reflejo de la energía
solar, provocando que el sensor satelital registre un falso foco de calor por este
fenómeno que se hace presente en determinadas horas del dia cuando la radiacion del
sol es muy alta en la superficie del pais. En el caso de los focos de calor registrados sobre
zonas de cultivos, estos no pueden ser considerados incendios forestales, pues son
quemas provocadas por los mismos agricultores del rastrojo que queda en las siembras
despues de ser cultivadas y dar frutos, aunque muchas veces las quemas se salgan de
control incendiando otras areas vegetales ajenas a la zona de cultivo.
Para tener una relación de los focos de calor presentes en zonas vegetales y así poderlos
considerar como incendios forestales, en la Tabla 1, en fila de “Forestales SMN” se
tomaron las coberturas vegetales consideradas como áreas forestales como toda
superficie que contenga cualquier tipo de vegetación. Por lo que se realizó la sumatoria de
los focos de calor presentes en la vegetacion hidrófila, selvas, bosques, pastizales,
matorrales y otros tipos de vegetacion para cada mes del año:
30
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Totales
anuales Meses
Totales 1677 5341 12165 42914 58171 7090 2221 2718 917 1582 1730 2343 138869
Cobertura
Veg. Hidrófila 31 107 257 632 705 69 60 56 117 20 39 34 2127
Selva 227 660 2322 12776 20106 1241 376 576 133 71 201 177 38866
Pastizal 131 466 968 3034 2711 547 91 109 41 83 97 109 8387
Matorral 128 419 695 1077 574 490 236 282 57 564 154 163 4839
Bosques 115 487 2060 9542 14181 2125 77 77 22 79 82 101 28948
Cultivo 949 2917 5265 14672 19046 2345 1185 1333 411 590 1005 1594 51312
Otro tipo de veg. 29 99 162 257 160 79 64 55 26 57 40 57 1085
Asent. Humanos 45 113 177 352 278 87 90 147 74 88 79 75 1605
Cuerpo de agua 20 55 219 497 353 79 34 77 27 24 28 22 1435
Forestales SMN 661 2351 6641 27670 38715 4638 994 1302 470 962 692 716 85812
Tabla 1. Caracterización de los focos de calor por meses de acuerdo al total de focos de calor acumulados y a su cobertura vegetal, utilizando la información de Uso de Suelo y Vegetación.
31
De esta manera fue como se tomaron los focos de calor del SMN Forestales como
posibles incendios forestales pues aparecían donde por el tipo de vegetacion fueron
originados por la quema de la biomasa de la misma.
Figura 18. Distribución de Focos de Calor por Estratos Vegetales durante el 2008 en México.
En la gráfica de la Figura 18, se puede ver que las coberturas vegetales que tienen una
mayor cantidad de focos de calor son la selva con un 28% seguido del bosque con 21%
del total anual siendo estos dos estratos vegetales los más afectados con la mayor
cantidad de focos de calor durante los meses de marzo, abril y mayo.
Un gran numero de focos de calor fueron identificados sobre zonas de cultivo originados
por quemas agrícolas, actividad agropecuaria que representa un 35% con respecto al
total. En los meses de marzo, abril y mayo se registraron las mayores cantidades de
focos de calor sobre cultivos, debido a que la temporada de quemas agrícolas en el país
comienzó el 17 de febrero y termino en el 31 de mayo, reportó la Secretaria de Fomento
Agropecuario y Pesquero para el 2008. Durante esta temporada los focos de calor
aumentaron en gran proporcion y no solo para las áreas agrícolas, también se
extendieron a zonas forestales como bosques, selvas, matorrales y pastizales.
32
Como los resultados obtenidos demuestran un aumento de focos de calor no solo sobre
zonas de cultivo sino también en zonas forestales (bosques, selvas, matorrales,
pastizales, etc.). Esta situación es muy alarmante, ya que es muy probable que el gran
incremento de los focos de calor en las zonas forestales no sean en su gran mayoría
debidos a incendios forestales producidos de forma naturales, sino a incendios inducidos
debido a la práctica agrícola prohibida en el país de “roza-tumba -quema”, utilizada para
ganar terreno de selvas y bosques, y así poder sembrar en esos suelos. Se puede
suponer por los resultados obtenidos que la práctica de “roza-tumba-quema” se sigue
realizando, quemando cobertura forestal para cultivar en esas áreas. Otro factor que
influye en la cantidad de focos de calor es que muchas de estas quemas agrícolas al no
realizarse adecuadamente pueden salirse de control provocando un mega-incendio y
extenderse afectando zonas forestales. Aunado a esto, también se encuentra que las
altas temperaturas durante este periodo fueron un factor importante en la incidencia de
incendios forestales y de focos de calor por una baja humedad en la vegetación
haciéndola más susceptible a inflamarse.
Figura 19. Gráfica mensual de focos de calor forestales monitoreados por el SMN vs. número de incendios forestales reportados por la CONAFOR, durante el 2008 en México.
33
Para hacer una correlación de los focos de calor monitoreados con los registros de
verdaderos incendios forestales ocurridos, se realizó la comparación de los focos de calor
que se monitorearon en el SMN, solo los que se encontraron en áreas forestales (SMN
Forestales), con los incendios forestales reportados de la Comisión Nacional Forestal para
cada mes en el 2008. (Figura 19).
Si observamos la tendencia de los incendios forestales reportados por CONAFOR y los
focos de calor ubicados en áreas forestales (Forestales SMN) de cada serie, se nota
siguen la misma tendencia a lo largo del año, esto nos da una semejanza entre las dos
tendencias en cuanto los periodos (o meses) donde se produjeron más o menos.
Después para poder hacer un análisis de la distribución de los focos de calor por
regiones en México, se separo la información de los focos de calor (SMN Forestales) del
2008 por estados del país. Esto para mostrar las zonas de la República mas impactadas
por la presencia de focos de calor en aéreas forestales (SMN Forestales).
Luego, se hizo otra comparación de la información de los focos de calor forestales
monitoreados por el SMN con el número de incendios forestales reportados por la
CONAFOR, para cada estado de la República Mexicana.
Las razones para explicar la gran diferencia obtenida de la comparación de los resultados
SMN y CONAFOR pueden ser varias, pero las principales son, los mecanismos de
monitoreo para la detección oportuna de los incendios y limitaciones económicas y
sociales. Así como también, la disponibilidad de recursos tecnológicos y humanos para
controlar el aumento de incendios forestales sobre todo en la temporada seca con una
cobertura para todo el territorio nacional. Es por esto, por lo que a la CONAFOR no le es
posible brindar la ayuda necesaria para cubrir la cantidad de incendios que se van
presentando siendo ésta insuficiente, y sólo da prioridad a los incendios más significativos
y cercanos que se van presentando, en cada región donde se cuente con brigadas de
auxilio; de acuerdo a los mecanismos de detección comúnmente utilizados como torres de
vigilancia, brigadas terrestres ya aéreas, etc. Es por esto, que los resultados totales
reportados por la CONAFOR de 9,735 incendios forestales resultan ser muy bajos
comparados con los del SMN que reportó 84,344, casi nueve veces mayor a lo que
reportado por CONAFOR para el 2008.
34
En la comparación de los focos de calor monitoreados para cada estado de la república
con los resultados reportados por la CONAFOR y por el SMN, vemos que la diferencia
entre las cantidades es muy variada para cada estado, sin embargo, esta diferencia está
relacionada directamente a la superficie territorial de cada estado. La extensión territorial
con la que cuenta cada estado representa un factor en la cantidad de focos de calor (SMN
Forestales) registrados, ya que en estados con mayor superficie territorial habra mayor
cantidad de focos de calor e incendios forestales; esto también varia con respecto al tipo y
abundancia de la vegetación presente en cada estado, esto se puede apreciar mejor en
los mapas de la Figura 17 anteriormente presentados. Donde se puede observar que tipo
de vegetación existente para cada estado.
Estado Incendios CONAFOR
SMN Forestales
Extensión Territorial
km² Aguascalientes 22 114 5,618 Baja California 242 944 71,446 Baja California Sur 10 149 73,992 Campeche 42 9886 57,924 Chiapas 333 6577 73,289 Chihuahua 1153 3597 247,455 Coahuila 172 922 151,563 Colima 59 347 5,625 Distrito Federal 1000 27 1,485 Durango 138 7998 123,451 Edo. Méx. 1671 774 22,357 Guanajuato 45 515 30,608 Guerrero 251 7729 63,621 Hidalgo 274 419 20,846 Jalisco 625 7417 78,599 Michoacán 1236 6891 58,643 Morelos 219 117 4,893 Nayarit 161 2388 27,815 Nuevo león 57 837 64,220 Oaxaca 274 6565 93,793 Puebla 442 463 34,290
Tabla 2. Comparación por estados de focos de calor monitoreados en el SMN contra el número de incendios forésteles reportados por la CONAFOR para el 2008.
35
Querétaro 151 110 11,684 Quintana Roo 212 5907 42,360 Sinaloa 85 2342 57,377 San Luis Potosí 160 868 60,983 Sonora 45 1362 179,503 Tabasco 56 864 24,738 Tamaulipas 34 1652 80,175 Tlaxcala 206 17 3,991 Veracruz 253 1461 71,820 Yucatán 100 4030 39,612 Zacatecas 7 1055 75,539 TOTAL 9735 84344 1,959,315
En la Tabla 2 y la Figura 20, es notable destacar que la CONAFOR reporta un mayor
número de incendios forestales con respecto a los SMN Forestales monitoreados, en
estados con menor superficie territorial como el Distrito Federal, Tlaxcala, Morelos, entre
otros; los resultados de focos de calor reportados por el SMN tienen un comportamiento
totalmente opuesto (mucho menor a lo reportado por la CONAFOR); por ejemplo, en el
Distrito Federal CONAFOR reportó 1000 incendios forestales en el 2008, mientras que el
SMN reportó 27, existiendo una diferencia de 973; y en los estados con mayor superficie
territorial como Campeche, Durango, Guerrero, Jalisco, Michoacán, etc., ahora la cantidad
de SMN Forestales es mucho mayor que la cantidad reportada por la CONAFOR por
ejemplo, en el estado de Chiapas CONAFOR reportó 333 incendios forestales en el 2008,
mientras que el SMN reportó 6577, existiendo una diferencia de 6244.
La explicación más apropiada de estas diferencias de resultados para cada estado son la
cantidad, manejo, distribución y coordinación de la infraestructura tecnológica y humana
con la cuenta cada estado, es decir, esto demuestra que en los estados del centro del
país, debido a la gran afluencia que existe entre las ciudades existen muchas rutas de
acceso, teniendo una mejor repartición de infraestructura instalada para la detección
convencional, por lo que se tiene una mayor cantidad de personal capacitado para el
control de incendios, siendo más fácil cubrir la demanda de incendios en un tiempo mucho
más rápido y corto.
En cambio en estados grandes debido a su gran extensión, las ciudades están muy
alejadas unas de otras existiendo pocos caminos y vías de acceso esto originado por los
36
abruptos relieves en el terreno que no hacen posible el acceso, por lo que hay pocos
sitios para la detección o no hay, y en algunos casos no cuentan con suficiente personal
para controlar los incendios que se van presentando; haciendo imposible dar la cobertura
total para el control de los incendios forestales. Es por esto que la tecnología satelital
resulta muy conveniente para el monitoreo y detección oportuna de incendios forestales,
debido que se tiene una cobertura total del país.
Figura 20. Gráfica de focos de calor forestales monitoreados por el SMN vs. los incendios reportados por la CONAFOR para cada entidad federativa de la República Mexicana durante el
2008.
37
Por todas las razones descritas, las diferencia entre datos de CONAFOR y el SMN son
muy grandes, claro que la teledetección también tiene sus limitantes como los posibles
falsos en puntos de calor originados por fuentes caloríficas con la misma o mayor
temperatura que la de un incendios forestal, por ejemplo (actividad industrial, actividad
volcánica, plataformas petroleras, entre otros).
El uso y aplicación de la tecnología satelital en la detección y seguimiento de los
incendios forestales a través de imágenes continuas, ha permitido a las instituciones
encargadas de combatir los incendios, detectar en tiempo y forma los incendios más
significativos que ocurren en el país, y esto es por el hecho de la escases de recursos
físicos y humanos (como la infraestructura convencional para observar los incendios).
Pero sin embargo, es importante validar el uso de estas nuevas herramientas
tecnológicas en México, ya que el uso adecuado nos permitan controlar y prevenir la
perdida de valiosos ecosistemas naturales como bosques y selvas, a través de incendios
forestales.
38
Conclusiones.
Los incendios que se presentaron durante el año 2008 dependiendo de la región,
la estación del año y factores antropogénicos.
El uso y aplicación de la tecnología satelital en la detección y seguimiento de los
incendios forestales, ha permitido detectar en forma rápida y precisa los incendios
de mayor impacto en el país.
La detección pronta y en tiempo real de los incendios forestales en México ha
facilitado no solo su combate oportuno, sino también la disminución de daños
mayores a los ecosistemas forestales del país y a la pérdida de vidas animales y
humanas.
El uso de sistemas de información geográfica ha permitido un análisis y proyección
espacial de resultados con variables ambientales proporcionando un escenario
espacial de la información, ubicando así el impacto ambiental que los incendios
forestales generan.
39
Perspectivas futuras
La conveniencia de poseer un sistema como el HMS permitirá en un futuro,
determinar la influencia de la quema de biomasa en la calidad del aire, así como
para estimar la generación de CO2 cuya influencia en el cambio climático está
siendo muy controversial en los momentos actuales. Tal como los trabajos
realizados por la Universidad de Wisconsin, la NOAA-NESDIS en Estado Unidos.
La detección oportuna de los incendios forestales permite evitar daños mayores a
los ecosistemas forestales del país. Esto es, gracias a las imágenes del satélite
GOES que proporciona información de focos de calor cada 30 minutos y a su vez
visualiza las plumas de humo que generan los incendios. Otra ventaja de la
información del satélite GOES es la observación indirecta de la intensidad y
dirección del viento en donde ocurren los incendios forestales, estos parámetros
son importantes para la planeación de la estrategia para el control de los
incendios. Hay que recordar que el ejército mexicano ha perdido más vidas
humanas en el combate a los incendios que en otras actividades castrenses
realizadas en el país.
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