Resumen de Estimación mensual de emisiones por biomasa quemada para Colombia basado en imágenes de satélite
- español
La quema de biomasa tiene una amplia variedad de impactos en el ámbito local, regional y global. Aunque se reconoce que la ocurrencia del fuego es un proceso natural en muchos ecosistemas terrestres también se asocia a efectos negativos en el suelo, el agua, la vegetación y la atmósfera. En el ámbito local se ha encontrado que los incendios modifican aspectos del ciclo hidrológico como la escorrentía y la transpiración, promueve la erosión de los suelos y altera los ciclos de la sucesión vegetal; en el ámbito regional, tienen importancia en el balance nacional de gases de efecto invernadero (GEI) (que se relaciona, a su vez, con su cumplimiento del protocolo de Kyoto) y la sostenibilidad de ecosistemas vegetales como la Amazonía, las enormes emisiones de las sabanas de África y los bosques boreales; y en el ámbito global existe una creciente preocupación por el calentamiento del planeta, las emisiones de GEI, las alteraciones en las propiedades y composición química de la atmósfera y los cambios en de la radiación solar sobre la superficie terrestre. Este documento presenta un método para estimar emisiones por biomasa quemada basado en la ecuación de Seiler y Crutzen (1980). El periodo de estudio comprende desde 2001 hasta 2006 a escala nacional. El área de estudio cubre desde los 4º sur hasta los 12º Norte con un total de 1.139.012 km2 correspondientes al área continental de Colombia. Con el fin de utilizar la ecuación de Seiler y Crutzen fue necesario estimar tres variables: área quemada, biomasa y eficiencia del quemado. Se validaron los productos de área quemada disponibles para la comunidad científica con el fin de seleccionar el más apropiado para la zona de estudio. Los productos evaluados fueron: MODIS MCD45, SPOT L3JRC, AATSR GlobCarbon y AQS. En el caso de la carga de combustibles se concluyó que la información disponible no es apropiada para describir apropiadamente la distribución espacial y temporal. Existen varias aproximaciones para estimar la carga de combustibles utilizando datos obtenidos por teledetección. Aquí se propone relacionar datos medidos en campo con mapas de índices de vegetación y mapas de porcentaje de arbolado. Para ello la vegetación fue clasificada en tres grandes categorías: pastizales, bosques secundarios y bosques primarios. El mapa de proporción de vegetación MOD44 fue utilizado como variable explicativa de bosques primarios y bosques secundarios siguiendo una relación exponencial, mientras el mapa de índice de vegetación MOD13A1 EVI fue utilizado como variable explicativa de pastizales, siguiendo una relación lineal. La biomasa para pastizales fue estimada cada 16 días, debido a su alta variación a lo largo del año. Por otro lado, se han utilizado los índices de verdor como variable explicativa de la eficiencia del quemado. No toda la biomasa expuesta al fuego se quema, ni todo el carbono quemado es emitido a la atmósfera, dado que parte permanece en la superficie como carbono elemental. En este apartado se hace una propuesta novedosa, que busca relacionar la disminución del índice de vegetación ante la ocurrencia del fuego con la eficiencia del quemado. Los resultados se presentan por municipios y regiones naturales para todo el país. Se encontró que el promedio anual de áreas quemadas para el período de estudio es de 14.480 km2, los cuales se ubican principalmente en la región de la Orinoquía, seguido por la región Andina, Amazonía y Caribe. No se encontraron áreas quemadas en la región Pacífica. En general, la mayoría de emisiones provienen de la quema de pastizales. Las emisión media anual para todo el país es de 9,45 Tg año-1 CO2, 0,52 Tg año-1 CO, 0.01 Tg año-1 CH4, 0,02 Tg año-1 NMHC y 0,05 Tg año-1 PM25.
- English
Biomass burning has a large variety of impacts at local, regional and global scale. Even though fire occurrence is a natural process for several ecosystems, it is also associated with negative impacts on soil, vegetation and atmosphere. At the local level it has been found that fires decrease air quality, modify hydrological aspects like runoff and transpiration, promotes soil erosion and alter vegetation succession. At the regional level there is a concern for the greenhouse gas reduction commitments under the Kyoto protocol, sustainability of large ecosystems like the Amazon and the large wildfires in the savannas and boreal forests. At the global scale there is growing concern for global warming and changes of the properties and composition of the atmosphere. This document presents a method to estimate emissions of trace gases from biomass burning based on the Seiler and Crutzen (1980) equation, the study period ranges from 2001 to 2006 and is to be applied at a national scale. The area covers from 4 degrees south up to 12 degrees north of the Equator with a total of 1,139,012 km2 corresponding to the continental area of Colombia. In order to apply the Seiler and Crutzen equation three variables must be estimated: burnt area, biomass load, burning efficiency. Burnt area products available for the scientific community were evaluated in order to select the most appropriate for the study area. Evaluated products were: MODIS MCD45, SPOT L3JRC, AATSR GlobCarbon and AQS. Emphasis has been done at the Northern South American savannas fires along the Orinoco River, here there is a large fire occurrence and a rapid conversion of Amazonian forest to cattle pasture. A validation method was applied from 2001 to 2006 based on the comparison of commission and omission errors from 20 confusion matrixes with their respective efficient solution. Efficient solutions were determined using the “Pareto Boundary”. Landscape heterogeneity metric was also used to analyze the weight of the fragments distribution on the global accuracy. In the case of Biomass load, available datasets primary forests which have been proved to enhance biomass estimates. MOD44 Vegetation Continuous Fields (VCF) was used as an explanatory variable for primary and secondary forests following an exponential relationship, while MOD13A1 Enhanced Vegetation Index (EVI) was used as explanatory variable for grasslands following a linear relationship; biomass for this vegetation class was estimated every 16 days given its large variation throughout the year. EVI-Biomass relationships were established for the study period. By the other hand, Greenness vegetation index is proposed as a mean to approach burning efficiency. Not all biomass exposed to fire is burned and not all burnt carbon is emitted to the atmosphere. This paper has a new proposal based on the vegetation index decrease as a measure of burning efficiency, in order to do so difference of MODIS MOD13A1 16-days products before and after fire occurrence was calculated. Selection of burnt pixels was based on the L3JRC burnt area product. Analyses were made independently for each vegetation type to account for phenological characteristics. Maximum burning efficiency values were determined based on previously defined burning efficiency standards and minimum values where determined upon phenological features. Biomass burning emissions results are based on a temporal and spatial analysis. Temporal detail level is 16 days and spatial minimum mapping unit are pixels of 1 km. However, the minimum spatial unit for analysis is the political boundaries of municipalities. Results are also presented for natural regions and for the whole country. It was found that the annual average burnt area for the study period is 14480 km2, located mainly in the Region de la Orinoquia followed by Region Andina, Amazonia and Caribe. No burnt area was detected in the pluvial forest of the Pacific region. Overall emissions are mainly related to pasture burning. Mean annual emissions for the country are 9.45 Tg year-1 CO2, 0.52 Tg year-1 CO, 0.01 Tg year-1 CH4, 0.02 Tg year-1 NMHC and 0.05 Tg year-1 PM25.
