Caracterización de cambios estructurales en la vegetación y su relación con la severidad del fuego mediante datos LiDAR multi-temporales

Resumen

La caracterización de los cambios estructurales y presencia de huecos tras el fuego puede proporcionar información muy relevante para comprender los efectos ecológicos de los incendios en ecosistemas mediterráneos. En el presente estudio se caracterizan estas variables tras el incendio de Calcena en masas forestales de pinar y encinar, y su relación con la severidad del mismo. Dicho incendio calcinó 4.573 hectáreas en 2012 afectando de forma parcial al Parque Natural de la Dehesa del Moncayo localizado en Aragón (España). Para ello se hace uso de información multi-temporal Light Detection and Ranging (LiDAR) de las coberturas de 2011 y 2016 del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA), así como imágenes Landsat 7 para estimar la severidad del incendio mediante el índice differenced Normalized Burn Ratio (dNBR). Se evalúan los cambios estructurales producidos utilizando métricas LiDAR pre y post-incendio, así como la distribución de los huecos en el dosel forestal, su tamaño, número y frecuencia, y se analizan sus correlaciones con la severidad del incendio. La severidad fue predominantemente baja (42.32 %) o media-baja (30.38 %), y produjo una disminución de la altura, de la densidad del dosel forestal y de la diversidad estructural. El tamaño de los huecos se incrementó tras el incendio, reduciéndose el número de huecos pequeños e incrementándose aquellos de tamaño intermedio en torno a 0.2 ha. Los cambios en las métricas LiDAR relacionadas con la altura, variabilidad de la altura en el perfil vertical, y densidad del dosel forestal presentaron las mayores correlaciones, indicando que son las que sufren mayores modificaciones. Los resultados muestran el interés de utilizar los datos LiDAR para caracterizar cambios estructurales y apoyar decisiones en la gestión silvícola.

Abstract

The assessment of canopy changes and gap presence after fire provides relevant information to better understand the ecological effect of fire in Mediterranean forests. The study characterizes those changes in Pinus and Quercus forested areas, and their relationship with fire severity in Calcena wildfire. The wildfire burned 4,573 ha in 2012 partially affecting the protected “Parque Natural de la Dehesa del Moncayo” located in Aragón region (Spain). Multi-temporal Light Detection and Ranging (LiDAR) data from two coverages (2011 and 2016) captured within the National Plan from Aerial Ortophotography (PNOA) were used. Landsat 7 images were used to estimate fire severity using the differenced Normalized Burn Ratio (dNBR). Structural changes were characterized using pre-fire and post-fire LiDAR metrics. Gap frequency distribution, size and number of gaps were also analysed. The relationship between severity and the structural changes was analysed through the correlation coefficient. Most of the surface was burned with low (43.32%) or moderate low severity (30.38%) levels reducing forest height, canopy density, and structural diversity. In general, gap size increased after fire. The number of small gaps decreased while medium size gaps (0.2 ha) increased. LiDAR metrics related to the height, variability of height in vertical profile, and density of the forest canopy showed the strongest correlations with fire severity, showing the strongest changes. Results show the interest to use LiDAR data for characterizing structural changes and supporting forest management.