FOGOS FLORESTAIS

UMA ABORDAGEM OPERACIONAL, TÉCNICA E POLÍTICA

O FOGO

UM BOM CRIADO, UM MAU PATRÃO

FOGO CONTROLADO

UMA FERRAMENTA ESSENCIAL NA PREVENÇÃO DE INCÊNDIOS FLORESTAIS

INCÊNDIOS FLORESTAIS

NÃO SE PODE PROTEGER ALGO QUE NÃO SE VALORIZA

FORMAÇÃO E PROFISSIONALISMO

É ESSENCIAL TRABALHAR COM O FOGO PARA ENTENDER O SEU COMPORTAMENTO NO COMBATE

quarta-feira, 12 de julho de 2017

Área Ardida e Danos Provocados pelos Incêndios de Pedrógão Grande e Góis

Seguidamente, apresenta-se um excelente e completo trabalho desenvolvido pelo colega Pedro Venâncio referente à severidade do Grande Incêndio Florestal de Pedrógão Grande e Góis. Dada a sua importância e rigor, considerou-se essencial a sua partilha pública. 

Por: Pedro Venâncio

À medida que os dados dos satélites de Observação da Terra de alta resolução (Landsat 7 e Landsat 8, ambos do consórcio NASA/USGS [0], e Sentinel-2, do consórcio ESA/Comissão Europeia [1]) têm vindo a ser disponibilizados, tem sido possível cartografar a área ardida nos incêndios de Pedrógão Grande e Góis, cada vez com mais detalhe e precisão.

Landsat 7 (NASA/USGS)


Os dados obtidos a partir do processamento digital das imagens do dia 23 de junho, do satélite Landsat 7, já deixavam transparecer que a área total ardida não iria atingir os 50 mil hectares, como inicialmente se pensou.
Fig. 1 - Imagem Landsat 7 de 2017-06-23. Composição RGB 743.

Fig. 2 - Classificação supervisionada da imagem Landsat 7 de 2017-06-23.
Fig. 3 - Área ardida, calculada a partir da imagem Landsat 7 de 2017-06-23,
sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.

No entanto, como o sensor ETM+ do Landsat 7 possui um problema com o Scan Line Corrector (SLC), que introduz alguma incerteza/erro na classificação das zonas afetadas por essas falhas nas imagens, aguardou-se pela disponibilização de dados de outros satélites, para se conseguir tirar conclusões mais fiáveis.

Landsat 8 (NASA/USGS)

Assim, as imagens do satélite Landsat 8, do dia 1 de julho, permitiram, com maior rigor, cartografar a área atingida pelos incêndios.
Fig. 4 - Imagens Landsat 8 de 2017-07-01. Composições RGB 543.
Fig. 5 - Imagens Landsat 8 de 2017-07-01. Composições RGB 752.


Fig. 6 - Classificação supervisionada da imagem Landsat 8 de 2017-07-01.

Fig. 7 - Área ardida, calculada a partir da imagem Landsat 8 de 2017-07-01, por Concelho,
sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.
Tabela 1 - Área ardida por Concelho, baseada nas imagens do Landsat 8, de 1 de julho de 2017.
Os concelhos mais atingidos foram Figueiró dos Vinhos (23,2% da área ardida), Pedrógão Grande (20,8%), Góis (19%), Pampilhosa da Serra (14,4%) e Sertã (9,5%).

A geometria da área ardida corrobora muita da informação já divulgada em análises e relatórios sobre estes incêndios. Sabe-se que foram intensificados, pelo menos duas vezes, por fenómenos de downburst, sendo o motor dos incêndios a forte atividade convectiva, tanto de origem meteorológica (instabilidade atmosférica), como gerada pela energia e radiação emitidas durante a combustão. Incêndios desta natureza ainda não são muito comuns em Portugal, mas caracterizam-se por envolver projeções de material incandescente, que é lançado a longas distâncias. Esta situação é percetível na cartografia da área ardida agora obtida, onde se observam limites muito irregulares e ilhas não ardidas no interior do perímetro, bem como pequenos núcleos ardidos, desligados da área ardida principal.

Para além da extensão da área ardida, os dados de satélite permitem determinar a severidade dos incêndios. Se a intensidade de um incêndio representa a energia que é libertada pela combustão da matéria orgânica durante o evento, a severidade traduz a forma como a intensidade afetou o funcionamento do ecossistema e, consequentemente, a gravidade das suas consequências. Os dados de severidade são um auxíliar importante na avaliação de impactos e no desenvolvimento de planos de restauro de emergência, de restauro ecológico e de restabelecimento do potencial florestal e produtivo das áreas afetadas. Para além disso, podem ser usados para estimar o risco de impactos subsequentes ao incêndio, nomeadamente, a ocorrência de cheias e inundações, movimentos de massa em vertentes e erosão do solo, que são intensificados pela remoção da cobertura de vegetação, potenciando a escorrência superficial e agravando os fatores condicionantes e desencadeadores daqueles processos danosos. 

Uma outra questão importante prende-se com a degradação da qualidade da água nos rios e albufeiras. Recorde-se que o flanco sul do incêndio de Góis parou no Rio Zêzere, tendo ardido uma parte significativa da área entre o Rio Unhais e o Zêzere, no setor a montante da Barragem do Cabril. Já o incêndio de Pedrógão atravessou o Rio Zêzere um pouco mais a justante, incluindo a zona da albufeira da Barragem de Bouçã, terminando sensivelmente a 35 quilómetros da Barragem de Castelo de Bode, uma barragem de abastecimento que representa, segundo dados da empresa EPAL, cerca de 75% da sua capacidade de produção. O único facto menos negativo neste cenário, é ainda faltarem alguns meses para o início do novo ano hidrológico, havendo algum tempo para serem adotadas medidas de estabilização das margens do Rio Zêzere afetadas pelos incêndios.

A determinação da severidade foi então feita com recurso a imagens do Landsat 8, dos dias 15 de Junho (pré-incêndio) e 1 de julho (pós-incêndio), através do cálculo do Normalized Burn Ratio (NBR) e do cálculo da diferença entre esses índices, antes e após os incêndios. Os intervalos utilizados para agrupar as áreas ardidas em classes de severidade foram os propostos pelos Serviços Geológicos dos Estados Unidos (USGS) [2].
Fig. 8 - Severidade calculada a partir de imagens Landsat 8, de 2017-06-15 e 2017-07-01,
através do cálculo do NBR e da metodologia proposta pelo USGS,
sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.
Toda a área dos incêndios revela níveis de severidade alta e muito alta, bastante significativos.
Tabela 2 - Área ardida por classe de Severidade (Landsat 8).
A informação obtida foi cruzada com a Carta de Uso e Ocupação do Solo de 2010, recentemente publicada pela Direção-Geral do Território [3], no sentido de se perceber quais as classes de uso e ocupação mais afetadas.
Fig. 9 - Área ardida e Severidade obtidas com o Landsat 8, cruzadas com a Carta de Uso e Ocupação do Solo de 2010 (DGT), sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.
Tabela 3 - Classes de Uso e Ocupação do Solo mais afetadas pelos incêndios (Landsat 8).
Dados detalhados, para todas as classes de uso e ocupação do solo afetadas pelos incêndios: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Y-yjNVs1E4UQu39bz-BAWM_owc9U-7cdVWhpZjfOn-0/edit?usp=sharing
Verifica-se que cerca de 70% da área ardida era constituída por florestas de eucalipto e pinheiro bravo, em diferentes etapas de desenvolvimento e com diferentes agregações. Significativos são também os níveis de severidade nestas classes, encontrando-se a maioria da área ardida em cada um desses usos e ocupações, com níveis de severidade alta e muito alta, depreendendo-se que a intensidade dos incêndios, nesses locais, foi muito elevada.

Analisando as áreas ardidas no período entre 2010 e 2015 (dados do ICNF), e no ano de 2016 (áreas ardidas obtidas por processamento de imagens de satélite), é possível identificar claramente a influência de alguns dos incêndios ocorridos nesses anos, no comportamento dos incêndios de Pedrógão e Góis do passado dia 17 de junho. A título de exemplo, veja-se o perímetro do incêndio de 2013, na zona de Roda Cimeira / Roda Fundeira, que encaixa de forma praticamente perfeita no limite do incêndio de 2017. 

Outros exemplos, na zona de fronteira entre os concelhos de Figueiró dos Vinhos e Pedrógão Grande, ou na zona de Obrais (Góis), ajudam a explicar algumas das ilhas não ardidas. Embora ainda não haja dados oficiais de áreas ardidas em 2016, analisando as imagens de satélite Sentinel-2 (18 agosto 2016), foi possível identificar um incêndio com uma área significativa (cerca de 600 hectares), que terá ocorrido algures entre os dias 8 e 18 de agosto de 2016, junto a Castanheira de Pêra (parque eólico), e que constitui, parcialmente, o limite norte do incêndio de Pedrógão.
Fig. 10 – Perímetro das áreas ardidas no período 2010 a 2015, de acordo com o ICNF, e 2016 levantado com imagem Sentinel-2, sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.
Sentinel-2 (ESA/Comissão Europeia)

No dia 4 de julho, foi disponibilizada uma imagem do satélite Sentinel-2, sem cobertura de nuves. Esta imagem tem ainda maior resolução espacial que a do Landsat 8, pelo que se replicou a metodologia, no sentido de se compararem os resultados.
Fig. 11 - Imagens Sentinel-2 de 2017-07-04. Composição RGB 843
Fig. 12 - Imagens Sentinel-2 de 2017-07-04. Composição RGB 12 8 3.
Até ao momento, não se conseguiu encontrar nenhum artigo científico que proponha uma divisão do Normalized Burn Ratio (NBR) obtido com imagens Sentinel-2, em classes de severidade, existindo apenas alguns estudos preliminares. Por esse motivo, foi feita uma divisão com as mesmas classes usadas para o Landsat 8, apenas para efeitos comparativos. Alerta-se, no entanto, para o facto das classes de severidade não terem, neste caso, tanto suporte científico, sendo ainda mais necessária a validação de campo.
Fig. 13 - Normalized Burn Ratio (NBR) calculado a partir de imagens Sentinel-2, de 2017-06-14 e 2017-07-04.
Fig. 14 - Severidade calculada a partir da imagem Sentinel-2 de 2017-07-04, por Concelho,
sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.

Os resultados globais são muito semelhantes, o que torna mais robusta a probabilidade de estaremos perante uma área ardida total, um pouco acima dos 45.000 hectares. 
Tabela 4 - Área ardida por classe de Severidade (Sentinel-2).
Os resultados por concelho são também muito semelhantes.
Fig. 15 - Área ardida, calculada a partir da imagem Sentinel-2 de 2017-07-04, por Concelho,
sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.
Tabela 5 - Área ardida por Concelho, baseada nas imagens do Sentinel-2, de 4 de julho de 2017.
Os dados obtidos com o Sentinel-2 foram igualmente cruzados com a Carta de Uso e Ocupação do Solo de 2010 [3]. Os resultados vão no mesmo sentido, isto é, as áreas mais afetadas foram florestas de eucalipto e florestas de pinheiro bravo.
Fig. 16 - Área ardida e Severidade obtidas com o Sentinel-2, cruzadas com a Carta de Uso e Ocupação do Solo de 2010 (DGT), sobre Série Cartográfica 1:200.000 da Direção-Geral do Território.
Tabela 6 - Classes de Uso e Ocupação do Solo mais afetadas pelos incêndios (Sentinel-2).
Dados detalhados, para todas as classes de uso e ocupação do solo afetadas pelos incêndios: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1HfMDL38axKOI05e79tl0TUxkpxmisXdsKeVsykKZEac/edit?usp=sharing
Note-se que a análise das imagens Landsat e Sentinel foi feita de forma isolada, não se tendo utilizado umas, para auxiliar na interpretação das outras, com o objetivo de obter resultados independentes e determinar se existiriam grandes disparidades, o que, de facto, não se confirmou. Ambos os conjuntos de dados revelaram resultados bastante semelhantes, com desvios globais na área ardida na ordem dos 0,8%.

Aguarda-se a publicação dos dados oficiais, os quais envolverão, naturalmente, trabalho de campo, para se fazer uma validação quantitativa dos resultados obtidos com dados de deteção remota, que estão à disposição de qualquer cidadão (Landsat e Sentinel).

A metodologia utilizada no cálculo da severidade poderá ser repetida nas próximas semanas, meses e anos, no intuito de avaliar o grau de regeneração das espécies afetadas e a evolução da própria paisagem, pelo que o trabalho desenvolvido deverá ter continuidade no futuro.


Nota importante
Os dados aqui apresentados não têm caráter oficial e correspondem a um estudo que pretende demonstrar as potencialidades dos dados abertos que se encontram à disposição das entidades e dos cidadãos em geral, nomeadamente no domínio da Observação da Terra. Por esse motivo, o autor não se responsabiliza por qualquer tipo de utilização que deles seja feita, para além da atrás exposta.

Referências

sábado, 1 de julho de 2017

A Propagação Inicial do Grande Incêndio Florestal de Pedrógão Grande

Por: Emanuel Oliveira

No último artigo publicado intitulado “A Origem do Grande Incêndio de Pedrógão Grande” pretendeu-se dar um ponto de partida a uma análise, o mais objetiva possível e fundamentada tecnicamente.
Não se pretende discutir, levantar suspeições, ou mesmo buscar bases para responsabilizações ou justificações de eventuais “oportunistas” que normalmente surgem em situações contaminadas de mediatismo. Muitas vezes tais atitudes acabam por denegrir a imagem dos nossos organismos, instituições e de todas entidades e operacionais envolvidos. Pretende-se sim, contribuir ao esclarecimento e à divulgação técnica.
Sendo assim, apenas vamos olhar este primeiro Grande Incêndio Convectivo, em Portugal, do ponto de vista técnico relacionado com o comportamento do fogo – o olhar do analista de incêndios.
Foto: Paulo Soares
Coluna Convectiva do GIF de Pedrógão Grande
Analisando os parâmetros físicos e baseando-nos em registos de dados públicos e oficiais, vamos tentar reconstruir a propagação inicial do fogo, com o apoio de ferramentas tecnológicas de análise para entender a complexidade deste tipo de incêndios e comprovar da importância e necessidade das análises e da construção de bases de dados referentes a GIF's.

Antes de partirmos para a interpretação dos dados e reconstrução da propagação inicial importa definir incêndio convectivo ou também conhecido por incêndio de combustível.

Ao nível técnico procuramos classificar os incêndios pelo principal factor que domina e conduz a propagação do fogo, de modo a definir qual a melhor estratégia e táctica de controlo e supressão adequada para cada incêndio tipo. Sendo assim, genericamente definimos 3 grandes tipos: os incêndios do tipo vento quando é o vento que conduz e domina a propagação, produzindo perímetros mais alongados e lançando faúlhas e criando focos secundários (novas ignições) para onde sopra; incêndios do tipo topográfico quando a propagação é conduzida e dominada pelas características físicas do terreno, tais como o declive, a exposição e a rugosidade do relevo (sendo estes de mais fácil predição da propagação)
GIF's ocorridos na zona de Pedrógão Grande e Figueiró dos Vinhos.
Imagem publicada no dia do incêndio para se verificar os últimos anos em que os GIF's percorreram o território.
Os incêndios convectivos têm uma propagação conduzida pelos combustíveis, pela carga e disponibilidade, pelo tipo/modelo de combustível, pela sua distribuição espacial e pelo seu estado fenológico. Temos que recordar que a área em causa já não era percorrida por Grandes Incêndios Florestais, parte desde 1991 e outra parte desde 2005 (ver imagem), o que conduziu a um acumular de combustível com poucas diferenças, numa paisagem que se tornou muito homogénea. Sendo assim, uma elevada quantidade de combustível disponível para arder pode produzir a libertação de uma imensa quantidade energia e calor, de tal forma que pode gerar o seu próprio ambiente, com as manifestações que se puderam observar no GIF de Pedrógão Grande, tais como coluna convectiva com formação de pirocúmulus, com propagação por projeções e novos focos secundários, ventos erráticos e remoinhos de fogo, radiação elevada ao ponto de derreter as proteções das estradas, etc..

Para além do estado e da disponibilidade dos combustíveis, bem como da homogeneização da paisagem rural e florestal, existem parâmetros meteorológicos que são determinantes para potenciar o desenvolvimento de incêndio convectivo.

Previsão Sinótica


Tal como se previa nos diversos modelos meteorológicos, formou-se um quadro sinóptico típico desta época: uma baixa térmica no centro peninsular, formada pelo aquecimento à superfície devido à entrada de ar muito quente e seco do Norte de África e ao mesmo tempo por força das altas pressões deu-se a entrada de ar frio nas camadas altas da atmosfera.
Baixa Térmica no centro peninsular. Mapa 500hPa de 17.06.2017 12UTC
Advecção de Sul que mostra a temperatura a 1 600 metros. Mapa 850hPa de 17.06.2017 18UTC
Esta situação leva a um aumento do potencial convectivo, pelo que a ocorrência de um incêndio num espaço com elevada carga de combustível e muito suscetível, conduziria facilmente à formação de coluna convectiva e ao domínio da propagação do incêndio, sendo que seria tão destrutivo quanto a quantidade de combustível disponível e suscetível para alimentar o fogo.
Situação da atmosfera instável sobre o território às 18UTC. Fonte: EUMETSAT

Registo de queda de raios entre as 1330UTC e as 1815UTC. Fonte: EUMETSAT

Como já fora referido anteriormente, a instabilidade atmosférica condicionou marcadamente o desenvolvimento do Grande Incêndio Florestal de Pedrógão Grande, desde a pré-ignição (antes do incêndio) até a situação sinóptica mudar.

Situação meteorológica no início da propagação

Segundo a hora do Alerta, 14:43 horas locais, o vento não estaria muito forte no local, contudo o panorama iria mudar nas horas seguintes.

As estações meteorológicas mais próximas indicavam os seguintes valores:

T - Temperatura; HR - Humidade Relativa; V - Velocidade do Vento; FFMC (Fine Fuel Moisture Code) - Índice de humidade dos combustíveis finos; ISI (Initial Spread Index) - Índice de Propagação Inicial; DMC (Duff Moisture Code) - Índice de húmus; DC (Drought Code) - Índice de seca; BUI (Buildup Index) - Índice de combustível disponível; FWI (Fire Weather Index) - Índice Meteorológico de Risco de Incêndio

Como se pode comprovar no mapa (GFS) de temperatura extrema no dia do incêndio, pelas 18 UTC, indicava máximos de 40 ºC, o que coincide com os dados registados, bem como os previstos pelo IPMA.
Mapa da temperatura máxima às 18 UTC do dia 17.06.2017
Como já se referiu esta instabilidade atmosférica potencia o desenvolvimento de incêndios severos conduzidos pelo movimento vertical do ar, promovendo a propagação e um elevado aumento da intensidade do fogo. Prevendo-se estas condições, espera-se então o seguinte comportamento:
Remoinho de Fogo do GIF de Pedrógão Grande
Fonte: Desconhecida (retirada do Facebook)
  • Formação de coluna de fumo densa que contêm grandes quantidades de humidade resultante da combustão, ascendendo facilmente sob a influência de uma atmosfera instável, tais como as nuvens. Sendo de natureza convectiva, assemelham-se a trovoadas, gerando fortes correntes de ar e incrementando a velocidade do vento, bem como arrastando mais oxigénio do ambiente circundante e intensificando a ação do fogo. Neste tipo de incêndios (convectivos) é normal que a coluna de fumo se endireite e ascenda de forma potente até à atmosfera para posteriormente inclinar-se quando perde força e cuja inclinação segue a direção do vento geral em altura.
  • Elevação de matéria incandescente e lançamento de faúlhas para fora do perímetro do incêndio principal, originando focos secundários e novos incêndios que vão interagir e potenciando o fogo. Pode-se assistir ao efeito de helicidade em que a coluna carregada de cinza, muito escura gira sobre si própria, favorecendo o lançamento de faúlhas à medida que vai girando.
  • Desenvolvimento de remoinhos de fogo e de cinza que se movem para fora do perímetro principal, originando novos incêndios.
  • Formação de ventos convectivos à superfície muito intensos e de direção variável.
  • Nos casos mais graves o pirocúmulus formado pela coluna de fumo ao arrefecer nas camadas altas da atmosfera, condensa a humidade, podendo colapsar sobre a superfície e fazendo com que o incêndio se propague em diversas direções.
Diagrama Termodinâmico SKEW-T usado para estimar a instabilidade e potencial convectivo

Observando o Diagrama Termodinâmico SKEW-T para as 15 UTC do dia 17.06.2017 verifica-se a existência do potencial convectivo e da instabilidade atmosférica nesse momento que vem confirmar as previsões dos modelos meteorológicos. Através do diagrama podemos estimar o Índice de Haines que nos indica o potencial de crescimento deste incêndio, cujo cálculo indicou valores máximos de instabilidade e de potencial para um GIF (6, na escala de 2 a 6). Adotando o Índice Contínuo de Haines (C-Haines, sendo uma derivação do Índice de Haines) muito usado na Austrália para determinação do alerta para incêndios convectivos, o valor estimado encontrava-se dentro do intervalo máximo (12, na escala de 0 a 13), indicando-nos que o incêndio seria incontrolável e extremamente difícil de extinguir. 

Desenvolvimento da propagação inicial

Independentemente da causa, o local de início de incêndio é um pequeno vale do Ribeiro dos Frades, numa paisagem muito recortada e muito homogénea ao nível dos modelos de combustível, predominando numa grande extensão o modelo 7 que corresponde a um combustível composto por povoamento de pinheiro-bravo e de eucalipto com sub-bosque arbustivo, o que explica a facilidade da propagação e a transição do fogo em combustíveis de escada, bem como um comportamento praticamente uniforme dada a homogeneidade do combustível. Recorde-se que parte da área não era afetada por incêndios há mais de uma década, tendo os últimos GIF’s afetado parte do território em 2005 e 1991. Durante este período não existiram grandes ações de gestão silvícola ou de prevenção de escala que permitissem uma efetiva compartimentação do espaço e/ou alterações dos modelos de combustível, tendo os antigos campos de cultivo, hoje cobertos por matos sustentado uma rápida propagação, para além da carente gestão da floresta.

Simulação do GIF de Pedrógão Grande para as primeiras horas.
Um incêndio convectivo é de difícil modelação dada as alterações que ocorrem durante o seu desenvolvimento, o que implica que a informação seja precisa, mais rigorosa e atual possível para se poder apoiar ações de combate por antecipação. No entanto, o seu início é possível modelar e simular/reconstruir com base nos boletins e dados recolhidos das estações meteorológicas mais próximas.
Aquilo que percebemos é que o vento devido à instabilidade e à localização da ignição, teria uma intensidade maior devido ao efeito do vale do Ribeiro dos Frades e numa zona orientada a sudeste-sul e com um declive entre 5 e 10 graus, no pico da inflamabilidade horária. Supõe-se que dado o arranque inicial que coincidiu num ponto de abertura, tudo indica que estaria em pleno alinhamento (3/3).

Recorrendo ao simulador do comportamento do fogo e colocando os inputs com base nos dados reais, tais como uma temperatura média de 39 ºC, a humidade relativa de 14% e considerando um vento médio estimado de cerca de 27 km/h (podendo ter sido superior, de acordo com os testemunhos locais e devido à instabilidade que se seguiu, registada nas imagens), a velocidade estimada de propagação seria inicialmente entre 1500 e 2500 m/h. Porém, dado o incremento da instabilidade e o aumento da velocidade do vento, a propagação poderá ter alcançado velocidades superiores a 5 000 m/h e em alguns momentos poderá mesmo ter sido superior.

A par desta situação, como vemos na imagem onde consta uma simulação dos principais eixos de propagação e a distância máxima de projeções, com ventos superiores a 30 km/h, as quais poderão ter ocorrido em intervalos de distância entre 100 e 1 000 metros, criando inúmeros focos secundários que interagiam. Como se pode verificar, os focos ativos detetados pelo sensor VIIRS sobrepõem-se sobre os principais eixos de propagação (onde se encontram as povoações de Coelhal, Sarzeada do Vasco, Alagôa, Pobrais entre outras que ficam nestes eixos de propagação e sendo afetadas pela passagem do fogo) e sobre as zonas de multipropagação.

Distância do ponto provável de início à EN236-1.
Note-se como o incêndio se ramifica em vários eixos de propagação potencial.
A predição da propagação deste tipo de incêndios é muito complexa, pois este incêndio propaga-se a grande velocidade com uma intensidade elevada, ramificando-se pela paisagem segundo eixos de propagação (caminhos do fogo) determinados pelo terreno e ocupação do solo, sendo uma dificuldade acrescida para o combate dado o potencial de projeções a longas distâncias que originam novos incêndios, para além dos ventos erráticos que dificultam o controlo e a segurança dos operacionais em combate.

Dificuldade da Supressão

video

Hoje critica-se imenso o dispositivo de combate, mas na realidade a grande maioria desconhece este tipo de incêndios que pouco ou nada têm a ver com os grandes incêndios passados, quer o ao nível do seu desenvolvimento quer ao nível do comportamento extremo do fogo. Não confundir comportamentos convectivos isolados (que muitos combatentes já puderam assistir) com incêndios dominados pela convecção. Sem dúvida alguma, o grande inconveniente dos incêndios convectivos reside em que normalmente encontram-se fora de um limite máximo que permite a extinção, daí que dizemos que se encontra fora da capacidade de extinção. O ataque convencional suportado ou a chamada intervenção musculada pouco ou nada podem fazer para travar esta enorme manifestação de energia, cuja radiação não permite a proximidade à chama a dezenas de metros, bem como os grandes comprimentos de chama superiores a 15 metros, como se pode assistir no GIF de Pedrógão. Estes incêndios não se propagam de forma linear com frentes definidas que avançam, mas antes se propagam por impulsos, por saltos, alternando entre fases mais calmas e fases muito críticas, com propagação por projeções. Sendo muito complexo o seu controlo e este só ocorre nos momentos de inflexão do incêndio e de alteração sinóptica ou de mudança considerável do combustível e com base em método indireto rigorosamente planeado para um período avançado.

sábado, 24 de junho de 2017

A Origem do Grande Incêndio Florestal de Pedrógão Grande

Por: Emanuel de Oliveira

Muito se tem falado e especulado sobre a origem da ignição e a propagação inicial do Grande Incêndio Florestal de Pedrógão Grande. Uns procuram buscar respostas às inúmeras questões sobre o acontecido e, se de algum modo seria evitável o triste desfecho que vitimou mortalmente 64 pessoas e mais de duas centenas de feridos. Outros, porém, alimentados pelo mediatismo procuram fazer justiça na praça pública e inflamar a opinião dos cidadãos e, na maioria dos casos com um profundo desconhecimento do comportamento do fogo, em geral e, sobretudo sobre incêndios convectivos.

Aos olhos do analista, este incêndio tratou-se sem dúvida alguma de um incêndio inédito, dado o domínio de um comportamento convectivo, ou seja, um incêndio conduzido pelo estado fenológico e carga disponível do combustível, e associado a uma instabilidade atmosférica previsível que favorecia e sustentaria a coluna convectiva em caso de incêndio. Este tipo de incêndios, de comportamento extremo do fogo, origina consequentemente elevada complexidade nas operações de controlo e extinção. Não existem grandes receitas, a não ser a proteção de aglomerados. Por alguma razão, os analistas de incêndios americanos denominam de “Hungry Fires”, uma vez que terminam quando acabam com o combustível que os alimenta ou então a situação sinóptica muda e permite que os meios de combate possam exercer manobras eficazes e seguras.

Associado a este tipo de incêndio, ocorrem fenómenos meteorológicos que aumentam a complexidade do controlo, tais como a geração de ventos erráticos, normalmente soprando com intervalos de elevada intensidade e de direção variável. A coluna de fumo (pluma) rapidamente eleva-se verticalmente, sendo tridimensional e muito densa e escura, transportando material incandescente que não se apaga dada a temperatura dentro da coluna, permitindo o lançamento de projeções a longas distâncias e produzindo inúmeros focos secundários em várias direções no raio do incêndio.

ORIGEM PROVÁVEL

O Semanário Expresso de 23 de junho destaca a seguinte manchete «Daniel viu o fogo começar. Ligou para o 112 às 14h38. Tirou-lhe a primeira fotografia. “E não havia trovoada no ar”» e descreve o seguinte: «Daniel Saúde tirou a primeira fotografia ao incêndio 39 minutos depois de ligar para o 112. Diz que esteve uma semana à espera de ser contactado pela PJ - “afinal fui eu que liguei para o 112” - e que por isso vai ser ele agora a ligar à polícia. A história do momento zero do fogo em Pedrógão».

Fonte: http://www.weatherimagery.com
A partir daqui podemos começar a tentar explicar, fundamentando nos dados meteorológicos recolhidos.
Antes de mais importa referir que existem dois tipos de raios – raios negativos e raios positivos.
Normalmente, entre 90 a 95% dos raios são do tipo negativo.
Os raios negativos produzem-se quando a base da nuvem (parte mais escura) está carregada negativamente e a superfície do solo por baixo da nuvem tem uma carga positiva. Neste caso vai produzir-se uma descarga da base da nuvem para o solo.

Alguns raios – os positivos – formam-se no topo da nuvem, na parte branca do cúmulonimbos, onde se concentram as cargas positivas. Nesta situação ocorre uma transferência do topo da nuvem que alcança uma elevada altitude (14 kms) para o solo, sendo os mais perigosos uma vez que podem alcançar uma zona da superfície terrestre a longas distâncias do local da trovoada (10 - 16 kms) e, uma vez que a camada de atmosfera que atravessam é maior, a descarga elétrica pode ser até 10 vezes superior aos raios negativos. Igualmente, importa referir que o fenómeno de queda de raio sem se ouvir o trovão é definido como relâmpago térmico e ocorre com maior frequência no verão.

Fonte: http://teemss2.concord.org
Segundo a agência americana para a observação da atmosfera – NOAA – os raios positivos são considerados responsáveis por uma grande percentagem de incêndios florestais.
Logo, a afirmação de que não se ouviu qualquer trovão não significa que não tenha ocorrido uma descarga de raio positivo, pois a distância entre a trovoada e o local da descarga é de dezenas de quilómetros.

A imagem abaixo do Meteosat mostra a instabilidade às 14:00 UTC do dia 17 de junho, onde se pode verificar a formação de nuvens de evolução que dão origem a trovoadas na proximidade da zona do GIF de Pedrógão Grande.
Fonte: EUMETSAT
Considerando os registos meteorológicos do Meteosat referente à queda de raios, observamos que no dia 17 de junho de 2017, ocorreu precisamente na zona do incêndio, por volta das 1345 UTC, uma descarga de raio positivo. O horário registado pelo popular entrevistado pelo Semanário Expresso refere-se às 14:38, isto é 13:38 UTC +1, ou seja, muito próximo dos registos da agência EUMETSAT através do satélite Meteosat.
Fonte: https://www.lightningmaps.org

Fonte: https://www.lightningmaps.org

Sendo assim, a afirmação do Diretor da Polícia Judiciária com base em evidências físicas encontra-se bem fundamentada: «“A PJ, em perfeita articulação com a GNR, conseguiu determinar a origem do incêndio e tudo aponta muito claramente para que sejam causas naturais. Inclusivamente encontrámos a árvore que foi atingida por um raio”, disse Almeida Rodrigues.». Sendo um raio positivo, muito provavelmente não se tenha ouvido o trovão dada a distância à nuvem.

HORA DO ALERTA

Igualmente, segundo fontes oficiais e já divulgadas nos media pela ANPC, o Alerta foi dado às 14:43 (13:43 UTC +1), um tempo muito aproximado ao referido na informação relatada na referida notícia. Se observarmos os dados do sensor VIIRS a bordo do satélite Suomi-National Polar-orbiting Partnership (S-NPP), o qual permite a deteção de focos ativos a 375 metros de resolução espacial, este detetou às 13:42 UTC do dia 17 de junho um foco ativo muito próximo do local do ponto provável de início do incêndio.

Dado o estado fenológico e a disponibilidade de combustível, bem como as condições meteorológicas nesse período, o fogo facilmente se propagou, alcançando uma elevada intensidade e alta velocidade de propagação. Pelo que foi possível em poucos minutos ser detetado pelo sensor VIIRS. Importa referir que o desvio mais a norte do local do início provável de incêndio deve-se ao calor emanado na cabeça do incêndio e da própria coluna de fumo.

Considerando os dados de registos espaciais, estes permitem fundamentar as declarações das entidades oficiais, pelo que existem fortes evidências para a «tese meteorológica». 

sábado, 18 de março de 2017

Vegetation Condition Index (VCI): Incêndios Florestais

A NOAA (National Oceanic & Atmospheric Administration) é um organismo estatal dos EUA sob a dependência do Departamento de Comércio dos Estados Unidos e cujas atividades centram-se na monitorização dos oceanos e da atmosfera.
O Centro de Aplicações e Investigação por Satélite (STAR) é o braço científico do Serviço Nacional de Informação Satélite e Dados Ambientais (NESDIS) que gere os satélites ambientais para a NOAA.
A Saúde da Vegetação (Vegetation Health) é um sistema NOAA/NEDIS que estima o estado de saúde da vegetação, a condição de humidade, a condição térmica e produtos de análise derivados.

O VHI (Vegetation Health Indices) é obtido a partir da radiância observada pelo sensor AVHRR instalado nos satélites (NOAA-7, 9, 11, 14, 16, 18 e 19 e VIIRS).
Os produtos VH da AVHRR foram produzidos a partir do conjunto de dados da cobertura de área global (GAC) da NOAA / NESDIS para o período de 1981 até ao presente. Os dados e imagens têm 4 km de resolução espacial e 7 dias de resolução temporal.
Os produtos VH da VIIRS também foram processados ​​de 2012 até ao presente (resolução de 1km, composto de 7 dias).

Os produtos VH podem ser utilizados como dados aproximados para a monitoração do estado da vegetação, da seca, da saturação do solo, da humidade e das condições térmicas, do risco de incêndio, estado fenológico, fração de vegetação, início/final do crescimento vegetativo, desertificação, espécies invasoras, recursos ecológicos, degradação da terra, etc..

Seguidamente apresenta-se o Índice de Condição de Vegetação (VCI - Vegetation Condition Index) para o Alto Minho.
O VCI é obtido a partir de radiações calibradas pré e pós-lançamento convertidas para o Índice de Vegetação com Diferença Normalizada sem ruído (NDVI = (NIR-VIS) / (NIR + VIS)).
O VCI expressa-se como anomalia do NDVI relativa à climatologia de 25 anos, estimada com base nas leis biofísicas e ecossistémicas (lei do mínimo, lei de tolerância e capacidade de carga). Este índice é uma aproximação para a condição de humidade.
Dados comparativos dos diversos produtos do VHI para a semana 11 dos anos 2015, 2016 e 2017
Ao observarmos os dados referentes ao VCI, ao estado de stresss e de saúde da vegetação (Stressed and Healthy Vegetation) e ao estado de stress da humidade (Moisture Stress) para a mesma data nos últimos 3 anos (2015, 2016 e 2017), verificamos um estado de agravamento em todos os índices no território do Alto Minho. É notável um agravamento generalizado no território, com exceção da zona litoral que abrange os concelhos de Caminha e de Viana do Castelo. Os concelhos que apresentam maiores situações de stress são nitidamente os situados no interior. Ao nível do produto Moisture Stress, o concelho de Ponte da Barca não parece sofrer perdas de humidade na vegetação, o mesmo não ocorre com os concelhos confinantes de Arcos de Valdevez e de Ponte de Lima que apresentam vastas áreas em situações de elevado stress. Destaca-se igualmente o concelho de Paredes de Coura com um agravamento histórico de stress vegetativo em todos os produtos do VHI.

A reduzida pluviometria do inverno 2016/2017 que finda no próximo dia 20 de Março, o qual segundo o IPMA classificou-se normal em relação à temperatura e seco quanto à quantidade de precipitação, poderá estar por detrás deste agravamento.
Temperatura e precipitação no inverno 2016/17 (período 1931/32-2016/17). Fonte: IPMA
Consequentemente, o território tem que estar preparado para o aumento antecipado do número de incêndios florestais caso a Primavera 2017 registe a tendência da estação antecedente. O número de ocorrências dos últimos dias não é algo que nos surpreenda tendo em conta os dados observados em relação ao VHI, à meteorologia e ao uso tradicional do fogo.
1- Queima em Giestal; 2 - Queima em Silvado; 3 - Cor da coluna de fumo numa encosta SW
Igualmente, como se pode observar nas fotos acima, regista-se uma mudança no comportamento do fogo manifestado durante as ações de queima prescrita realizadas nas últimas semanas (fevereiro até à presente data), onde os combustíveis florestais apresentam-se muito suscetíveis ao fogo e as colunas de fumo (3) comprovam importantes perdas de humidade, quando comparados com anos anteriores. Especial destaque vai para o giestal (1) e silvado (2) que arde intensamente como se estivesse a arder em alto verão.
Ocorrências com mais 1 hectare registadas entre o 21 de dezembro de 2016 e 18 de março de 2017
Como se pode verificar pela localização das ocorrências que deram origem a incêndios florestais neste inverno 2016/2017, a larga maioria concentra-se nas zonas identificadas com índices mais elevados de stress vegetativo em todos os produtos VHI elaborados pela NOAA STAR.
O seguimento e monitorização do VHI poderá ser útil na previsão da época de incêndios florestais, obviamente associando a evolução meteorológica e a concentração de ocorrências, com destaque para o Heat Map produzido e publicado pelo ICNF.



Estimativa dos impactes do Fumo resultante de fogo controlado e incêndios florestais


Desenvolvido e postado por: Emanuel de Oliveira
SMPC/GTF de Vila Nova de Cerveira
Publicado no Blogue dos GTF's do Alto Minho
21/11/2011

O fumo resultante da queima dos combustíveis em incêndios florestais ou fogo controlado produz materiais particulados cuja densidade limitam a visibilidade e produz gases nocivos que agravam situações de doenças respiratórias nos indivíduos mais susceptíveis. Estas pequenas partículas são inaláveis e respiráveis.
As partículas respiráveis em suspensão, derivado do seu ínfimo tamanho, têm um tempo de residência especialmente longo na atmosfera e penetram profundamente nos pulmões. Estas pequenas partículas constituintes do fumo causam ainda a dispersão da luz, reduzindo a visibilidade.

Nos Estados Unidos, devido aos grandes incêndios florestais, foram estabelecidas normas nacionais para a qualidade do ar relativamente aos poluentes considerados perigosos para a saúde pública e para o meio ambiente. Assim foram atribuídos níveis máximos para concentrações no ar de 1 hora, 8 horas e 24 horas dos seguintes poluentes e: dois tipos de Material Particulado fino (PM10 e PM2.5), dióxido de enxofre (SO2), dióxido de azoto (NO2), ozono, monóxido de carbono e chumbo (Tabela 1).

As Partículas Finas ou Inaláveis são classificadas em dois tipos:

PM10 – são aquelas cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 10 µm, sendo classificadas como partículas inaláveis grossas (2,5 a 10µm).
PM2.5 – são as partículas inaláveis finas (<2,5µm).

As partículas finas, devido ao seu ínfimo tamanho, podem atingir os alvéolos pulmonares, já as partículas ditas grossas ficam retidas na parte superior do sistema respiratório.

Este poluente – Material Particulado Inalável - é o que inspira maior preocupação derivado do fumo dos incêndios florestais ou dos fogos controlados. Estudos realizados nos EUA indicam que 90% das partículas do fumo emitido durante a queima são PM10 e cerca de 90% de PM10 é PM2.5 (Ward e Hardy, 1991). O mais recente estudo sobre os efeitos de partículas na saúde humana indicam que são as partículas finas, especialmente PM2.5, as responsáveis pelos efeitos na saúde, incluindo mortalidade, agravamento de doenças crónicas e pelo aumento do internamento hospitalar (Dockery e outros 1993, EPA , 1996).
Tabela 1 - Quantidade de Emissões de Poluentes na Queima de Combustíveis Florestais
Sendo assim cabe-nos, como técnicos responsáveis pela planificação de fogos controlados e, em matéria de protecção civil, apoiar tecnicamente na decisão no combate aos incêndios florestais e na planificação de emergência para a protecção de bens e vidas, tendo também em consideração com particular preocupação, o impacte dos fumos na saúde pública.
Hoje podemos contar com uma ferramenta muito útil na planificação das queimas e na emergência em incêndios, auxiliando-nos na prevenção, pela aplicação de medidas e acções que minimizem o impacte do fumo no ambiente e na saúde pública. Esta ferramenta digital é o VSmoke-Web é uma aplicação web baseada no programa VSmoke (Lavdas, 1996), e foi concebida para auxiliar na planificação das queimas prescritas levadas a cabo no sul dos Estados Unidos.

O VSmoke é um simples modelo de dispersão gaussiana do fumo que calcula isolinhas de concentração de fumo de superfície. A saída do modelo representa o pico de concentração horária de PM2.5 ou visibilidade (em desenvolvimento). Os valores de contorno e as suas cores correspondem ao PM 2.5 limites para o Índice de Qualidade do Ar (IQA) e reflectem os impactos potenciais para a saúde pública, variando de moderada a perigosos (mais informação sobre o IQA em AIRNow).

Índice da Qualidade do Ar

O Índice de Qualidade do Ar (AQI – Air Quality Index) indica o quanto é perigoso respirar o ar relativamente à quantidade dos vários poluentes, tais como o ozono e pequenas partículas (PM2.5). O fumo de incêndios florestais contém grandes quantidades de pequenas partículas perigosas (0.4 - 0.7 micrómetros de diâmetro). Nas áreas onde o AQI não está determinado, a medição do PM2.5 permite determinar a qualidade do ar. Os níveis do índice AQI ou as concentrações de PM2.5 reflectem o risco que é respirar o ar:
Tabela 2 - Nível de Risco para a Saúde com base no Índice de Qualidade do Ar (AQI)

Ora, vamos tomar agora um exemplo real e ver como funciona esta aplicação gratuita via web. A área em causa foi seleccionada uma vez que se encontra numa Zona de Interface Urbano Florestal e sempre que ocorre um incêndio florestal implica uma considerável concentração de meios. No mapa abaixo, podemos observar a área proposta para queima:
Localização da Parcela de Queima no GoogleEarth
A localização da queima pode ser definida clicando no mapa ou inserindo os valores da Latitude e Longitude, obtidos através do GoogleEarth. Atenção que os valores a Latitude e Longitude devem ser inseridos em graus decimais (41.936286°; -8.729300°) ou graus + minutos decimais.

CARACTERÍSTICAS DA PARCELA

Área de Queima: 3 hectares, isto é 7,41 acres
Carga de Combustível: cerca de 41 ton (SI), isto é 45,1 toneladas curtas (Avoirdupois, US) de matos (Ulex europaeus).
Tabela 3 - Estimativa da Carga de Combustível
Emissões PM2.5: Como valores de referência ao nível de emissões de PM2.5 por tonelada (curta) para os matos, utilizamos o valor atribuído a Chaparral, em fogo médio, cujo valor libertado de PM2.5 por tonelada (curta, US) é de 17,3 lbs (libras).

Outras Características:

  • Para uma efectividade muito alta, superior 75% (Buckley & Corkish, 1991) o grau de consumo de matos deverá ser entre 80% a 90%, pelo que optaremos por 85%. Para que os resultados sejam satisfatórios, os combustíveis deverão estar secos.
  • Tratando-se de uma queima, o método de ignição adoptado será de fogo de cauda, preferencialmente contra declive e contra-vento.
  • O vento esperado nesta encosta com exposição Sul, normalmente é de SE ou SW. Pelo que normalmente dada as características do relevo, produzem-se ventos erráticos e ventos de Sul anunciam normalmente instabilidade atmosférica. A velocidade do vento considerada é o intervalo óptimo para a queima (prescrição) nesta região, cerca de 12 km/h.
  • A altura da coluna de fumo dependerá da hora da queima e da estabilidade atmosférica, mas neste exemplo vamos tomar como valor de referência os 900 metros.(ver Glossário abaixo)


1. Estimativa do Impacte do Fumo resultante da Queima com Vento de Sudoeste (SW)
1.1 - Vista Geral da Aplicação com os dados (clique para aumentar)
 1.2 - Vista Particular do Impacte do Fumo (clique para aumentar)
2. Estimativa do Impacte do Fumo resultante da Queima com Vento de Sudeste (SE)

2.1 - Vista Geral da Aplicação com os dados (clique para aumentar)
2.2 - Vista Particular do Impacte do Fumo (clique para aumentar)
CONCLUSÕES DO EXERCÍCIO

Em ambas situações, derivadas da direcção do vento de componente Sul, o impacte do fumo na saúde pública afectará de forma considerável as zonas populacionais.
A queima efectuada com vento SW afectará lugares mais dispersos e rurais, com baixa concentração de população.
Pelo contrário, a queima efectuada com vento SE seria aquela que inspira maiores preocupações, pelo que não se deveria executar, pois o fumo terá um forte impacte na população, correndo sérios riscos para toda a população. É de salientar que dentro do perímetro definido pelas isolinhas de AQI, um Hospital, um Lar de Idosos e um Centro Escolar do Ensino Básico (com cerca de 300 crianças), encontram-se dentro dos níveis de Risco para a Saúde de Muito Mau e Perigoso.
Assim concluímos que devemos de evitar nesta parcela a queima com ventos do quadrante Sul e optarmos antes por acções que reúnam condições que minimizem o impacte sobre a população.

GLOSSÁRIO INGLÊS (US)-PORTUGUÊS (PT-PT)

MEDIDAS E CONVERSÕES (http://www.convertworld.com/pt/)
1 hectare = 2.47105 acres
1 kg = 2,2 lbs
1 lb = 0,45 kg
1000 lb = 0.5 ton (toneladas curtas, Avoirdupois, US)
Velocidade do Vento: 1 km/h = 1 mph


MÉTODO DE IGNIÇÃO (campo 2)
Backing/spot – fogo de cauda/fogo por pontos
Aerial/head – fogo de copas/comportamento de cabeça

CARGA DE COMBUSTÍVEL (campo 3)
Grass-erva, pasto
Shrub-arbustos
Litter-resíduos
Slash-corte

Light - Ligeira
Moderate - Moderada
Heavy - Pesada

CONDIÇÕES DE HUMIDADE DO COMBUSTÍVEL (campo 5)
Wet – molhado
Damp -húmido
Dry – seco
Very dry – muito seco

MIXING HEIGHT/ALTURA DA COLUNA DE FUMO (campo 6)

A Altura da Coluna de Fumo (Mixing Height) é a altura da coluna de fumo acima do nível do solo, a qual encontra-se relativamente vigorosa.
A baixa altura da coluna significa que os poluentes emitidos ficam retidos junto à superfície do solo.
A alta altura da coluna indica uma boa dispersão dos poluentes libertados pela queima.
A altura da coluna serve também para estimar em que medida o fumo se elevará e para interpretar as interacções produzidas durante a queima dos combustíveis e o comportamento do fogo.

A Altura da coluna é geralmente mais baixa à noite ou de manhã cedo e mais alta a meio da tarde. Este padrão diário provoca muitas vezes fumo que se concentra nas bacias e vales durante a manhã e que se dispersa posteriormente no ar da tarde.
A altura média da coluna de fumo pela manhã rondará entre os 300 m e para mais de 900 m acima do nível do solo (Holzworth 1972).
A altura máxima da coluna produz-se pela manhã nas zonas costeiras que estão influenciadas pelo ar húmido do mar e pela nebulosidade que inibem o arrefecimento por radiação durante a noite.
Durante a tarde altura média da coluna costuma ser maior do que pela manhã e varia entre menos de 600 m e mais de 1.400 m a partir do nível do solo.

As alturas mais baixas das colunas de fumo produzem-se durante o Inverno e ao longo da costa.
As alturas das colunas de fumo variam consideravelmente entre os locais e de dia para dia, pelo que Ferguson e outros autores (2001) geraram mapas detalhados e estimativas das Alturas das Colunas de Fumo nos Estados Unidos.

CLASSES DE ESTABILIDADE AMOSFÉRICA (campo 6)
Neutral – Neutro
Slightly Unstable – Ligeiramente Instável
Moderately Unstable – Moderadamente Instável
Extremely Unstable – Extremamente Instável

FASE DE COMBUSTÃO (ver tabela 1 de Emissões de Poluentes)
Flaming – arde com intensidade, com chama
Smoldering – fogo latente, arde sem chama
Fire average – fogo médio