Mapeamento da severidade de incêndios florestais, perdas de carbono e análise das variáveis da paisagem que influencia a sua ocorrência em uma área da Amazônia Central

dc.contributor.advisorFearnside, Philip Martin
dc.contributor.authorRamos, Camila Julia Pacheco
dc.contributor.co-advisorGraça, Paulo Maurício Lima de Alencastro
dc.date.accessioned2025-11-04T12:08:08Z
dc.date.issued2025-08-07
dc.description.abstractThere are estimates that forest fires in the Amazon will become more intense and frequent, with the increase in severe droughts and the existence of different ignition sources, such as deforestation and agricultural fire management. The central Amazon is known for having relatively preserved forest areas, compared to those near the “deforestation arc”. However, in 2015, a year of intense ‘El Niño’, it was observed that large areas were burned in this region. The main objective of this study was to analyze the spatial and temporal dynamics of forest fires and their impacts on the forest in an area of the Negro-Solimões interfluve. To this end, the decision thresholds of the ∆NBR spectral index were adjusted to map the severities of these fires. The “Normalized Burn Ratio” (NBR) spectral index, which uses the near-infrared and short-wave infrared bands, was created for mapping burned areas and is one of the most widely used indices worldwide, including in the Amazon. The adjustment was made with data collected in the field from areas with different severities, hemispherical photographs of the forest canopy, and Landsat images. Radiometric normalization was performed before calculating the ∆NBR. PRODES data were used to help construct the deforestation masks. Forest fires were mapped from 1995 to 2021. To assess the influence of environmental variables, land and river access routes, land cover, and land tenure on the spread of fire across the landscape, the Weight of Evidence Coefficients statistical method was used in the Dinamica EGO software. The Maximum Cumulative Water Deficit (MCWD) was also calculated. To assess changes in forest structure, a forest inventory was carried out with 5 plots (0.25 ha each) in each of the four severity classes, ‘Unchanged’, ‘Low’ (LS), ‘Moderate’ (MS) and ‘High Severity’ (HS). Tree individuals were divided into forest compartments such as live trees, dead trees, trees without canopy, live palms, dead palms and woody residues. Canopy openness data were also collected. The agreement between the field severity classification and the classification based on the thresholds adjusted for the ∆NBR spectral index was satisfactory (overall accuracy = 74.2%; Kappa coefficient = 0.635). If the classic Key & Benson thresholds were used, the fire severity classification would be underestimated. For the temporal analysis, the years with the most fires were those with El Niño events, 1997 (4,179 ha), 2009 (1,843 ha) and 2015 (17,475 ha). There was little repetition of burned areas, with 95%, 4% and 0.08% burning once, twice and three times, respectively. For 2015, the year with the largest burned area, 60.7%, 19% and 20% were classified as MS, HS and LS, respectively. The MS class has approximately 33% of canopy openness. Although 2015 had the largest burned area, its MCWD (-181 mm) was smallerr than that of 1997 (-235 mm) and 2009 (-224 mm), indicating that, among the variables analyzed in addition to drought, factors such as slope, proximity to roads and watercourses, indigenous lands and conservation units also influence the occurrence of fires. The severity classes respond similarly to the influence of the variables. The total dry biomass stock for Unchanged was 242 (± 60) Mg ha-1. The mortality rate was 29.4, 49 and 88.6% for LS, MS and HS. The largest committed CO2 emission occurred in 2015, 3,966 Gg CO2. Most of this emission occurred in MS (2,241 Gg CO2), the class that had the largest burned area. The results of the threshold adjustment corroborate the importance of this adjustment for each study area to classify fire severity using ∆NBR. Areas of the central Amazon that are considered relatively well preserved are subject to large losses due to forest fires during a severe drought event, even with relatively constant deforestation rates. The classification of fire severity contributes to improving estimates of carbon emissions and the impacts of fire on the structure of the Amazon forest.
dc.description.resumoExistem estimativas de que os incêndios florestais na Amazônia vão ser mais intensos e frequentes, devido ao aumento das secas severas e da existência de diferentes fontes de ignição, como desmatamento e manejo agrícola com o fogo. A Amazônia Central é conhecida por ter porções de florestas relativamente conservadas, se comparadas àquelas próximas do “arco do desmatamento”. No entanto, em 2015, ano de intenso ‘El Niño’, foi observado que grandes áreas foram incendiadas nessa região. Esse estudo teve por objetivo central analisar a dinâmica espacial e temporal dos incêndios florestais e seus impactos na floresta em uma área do interflúvio Negro-Solimões. Para tanto, foi feito o ajuste dos limiares de decisão do índice espectral do ∆NBR para mapeamento da severidade desses incêndios. O índice espectral “Nomalized Burn Ration” (NBR), que usa as bandas das regiões do infravermelho próximo e do infravermelho de onda curta, foi criado para mapeamento de áreas queimadas, sendo um dos índices mais amplamente usados no mundo todo, inclusive na Amazônia. O ajuste foi feito com dados coletados em campo de áreas com diferentes níveis de severidade, tomada de fotografias hemisféricas do dossel florestal, e uso de imagens de Landsat. Foi realizada a normalização radiométrica antes do cálculo do ∆NBR. Os dados do PRODES foram usados para auxiliar a construir as máscaras de desmatamento. Foi feito mapeamento dos incêndios florestais de 1995 a 2021. Para avaliar a influência das variáveis ambientais, das vias de acesso terrestre e fluviais, de cobertura da terra e de situação fundiária na dispersão do fogo na paisagem, foi usado o método estatístico de Coeficientes de Pesos de Evidência, no software Dinamica EGO. Também foi calculado o Máximo Déficit Hídrico Acumulado (MDHA). Para avaliar as mudanças na estrutura da floresta foi realizado inventário florestal com 5 parcelas (de 0,25 ha cada) em cada uma das quatro classes de severidade, ‘Sem Incêndio’ (SI), ‘Baixa’ (BS), ‘Média’ (MS) e ‘Alta Severidade’ (AS). Os indivíduos arbóreos foram divididos em compartimentos florestais como, árvores vivas, árvores mortas, árvores sem copa, palmeiras vivas, palmeiras mortas e resíduos lenhosos. Também foram coletados dados de abertura do dossel. A concordância entre a classificação da severidade em campo e classificação com base nos limiares ajustados para o índice espectral do ∆NBR foi satisfatória (acurácia geral = 74,2%; coeficiente Kappa = 0,635). Se fossem usados os clássicos limiares de Key & Benson a classificação da severidade de incêndios seria subestimada. Para a análise temporal, os anos que incendiaram mais foram os de evento de El Niño, 1997 (4.179 ha), 2009 (1.843 ha) e 2015 (17.475 ha). Houve pouca repetição de áreas incendiadas, sendo que 95%, 4% e 0,08% queimaram uma, duas e três vezes, respectivamente. Para o ano de 2015, ano com maior área incendiada, 60,7%, 19% e 20% foram classificados como MS, AS e BS, respectivamente. A classe MS apresenta cerca 42% de abertura do dossel. Apesar de 2015 apresentar a maior área queimada, seu MDHA (-181 mm) foi menor do que o de 1997 (-235 mm) e de 2009 (-224 mm), indicando que, além da seca, fatores como declividade, proximidade de estradas e hidrografia, terras indígenas e unidades de conservação também influenciam a ocorrência de incêndios, dentre as variáveis analisadas. As classes de severidade responderam de modo semelhantes à influência das variáveis. O estoque de biomassa seca total para SI foi de 242 (± 60) Mg ha-1. A taxa de mortalidade foi de 29,4, 49 e 88,6% para BS, MS e AS. A maior emissão de CO2 comprometida ocorreu em 2015, 3.966 Gg CO2. A maior parte dessa emissão ocorreu pela MS (2.241 Gg CO2), classe que teve a maior área incendiada Os resultados do ajuste de limiares corroboram a importância desse ajuste para cada área de estudo para classificar a severidade do incêndio usando o ∆NBR. Áreas da Amazônia Central consideradas relativamente bem preservadas estão sujeitas a grandes perdas por incêndios florestais durante um evento de seca severa, mesmo com taxas de desmatamento relativamente constantes. A classificação dos níveis de severidade de incêndio contribui para melhorar as estimativas de emissão de carbono e os impactos do fogo na estrutura da floresta amazônica.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.61818/ted25070
dc.identifier.urihttps://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/41188
dc.language.isopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDetecção de incêndios florestais
dc.subjectDegradação florestal
dc.subjectSecas severas
dc.titleMapeamento da severidade de incêndios florestais, perdas de carbono e análise das variáveis da paisagem que influencia a sua ocorrência em uma área da Amazônia Central
dc.typeTesept_BR
dspace.entity.typePublication
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