Fuel conditions and fire behavior characteristics of managed Picea abies and Pinus sylvestris forests in Finland

The objectives of this study were to analyze the impact of structural stand characteristics on ignition potential, surface fuel moisture, and fire behavior in Pinus sylvestris L. and Picea abies (L.) Karst stands in Finland and to explain stand-specific fire danger using the Canadian Fire Weather Index System and the Finnish Fire Risk Index. Additionally, the study analyzes the relationship between observed fire activity and fire weather indices at different stages of growing season. Field experiments were carried out in Pinus sylvestris or Picea abies dominated stands during fire seasons 2001 and 2002. Observations on ignition potential, fuel moisture, and fire behavior were analyzed in relation to stand structure and the outputs of the Finnish and Canadian fire weather indices. Seasonal patterns of fire activity were examined based on national fire statistics 1996 2003, effective temperature sum, and the fire weather indices. Point fire ignition potential was highest in Pinus clear-cuts and lowest in closed Picea stands. Moss-dominated surface fuels were driest in clear-cut and sapling stage stands and presented the highest moisture content under closed Picea canopy. Pinus sylvestris stands carried fire under a wide range of fire weather conditions under which Picea abies stands failed to sustain fire. In the national fire records, the daily number of reported ignitions presented its highest value during late fire season whereas the daily area burned peaked most substantially during early season. The fire weather indices correlated significantly with ignition potential and fuel moisture but were unable to explain fire behavior in the experimental fires. During the initial and final stages of the growing season, fire activity was disconnected from weather-based fire danger ratings. Information on stand structure and season stage would benefit the assessment of fire danger in Finnish forest landscape for fire suppression and controlled burning purposes.Palo-olosuhteiden muotoutuminen ja metsäpalojen käyttäytymismekaniikka suomalaisessa talousmetsämaisemassa ovat niukasti tutkittuja ilmiöitä. Puutteellinen tietämys johtaa resurssien epäoptimaaliseen käyttöön palojen valvonnassa ja sammutuksessa sekä toisaalta vaikeuttaa tulen hallittua käyttöä luonnonhoidollisiin tarkoituksiin. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kenttäkokein palojen esiintymis- ja käyttäytymispiirteitä yleisissä suomalaisissa talousmetsärakenteissa ja tarkastella metsikkötyyppikohtaisen palovaaran arviointiin soveltuvia metodeja. Metsäpalojen esiintymistä ja käyttäytymistä säätelevät pääasiassa ilmasto ja sää, maastonmuodot sekä kasvillisuuden rakenne. Suomessa nähdään hyvin harvoin todella tuhoisia ja laaja-alaisia maastopaloja, koska paloympäristöstämme uupuvat useimmat vaarallisille maastopaloille tyypilliset taustatekijät kuten palokauden aikaiset voimakkaat tuulet ja pitkät sateettomat periodit, sekä jyrkkäpiirteinen topografia. Lisäksi metsämaisema nykyisellään sisältää runsaasti sekä luontaisia että ihmisen rakentamia paloesteitä. Palojen pääasiallinen polttoaine suomalaisissa talousmetsissä on metsänpohjan sammalkerros, johon on sekoittunut vähäisessä määrin kasvillisuuskariketta. Huokoisen ja ilmavan rakenteensa ansiosta sammalkerros kuivuu suotuisien sääolosuhteiden vallitessa nopeasti ja levittää paloa tehokkaasti. Puusto säätelee välillisesti sammalkerroksen kosteuspitoisuutta ja syttyvyyttä muokkaamalla metsänpohjalla vallitsevia sadanta-, tuuli- ja säteilyolosuhteita. Puukerros voi myös osallistua aktiivisesti palamisreaktioon ja ääritapauksessa laajentaa palon latvapaloksi. Tässä tutkimuksessa merkitseviksi tekijöiksi palojen syttymispotentiaalin ja käyttäytymisen muotoutumisessa osoittautuivat vallitseva puulaji, metsikön kehitysvaihe, palosää ja kasvukauden vaihe. Sammalkerros oli keskimäärin kuivin ja herkimmin syttyvä hakkuuaukoilla, joissa puiden muodostamaa latvuskerrosta oli vähän tai ei ollenkaan. Metsikköpolttokokeissa palot kuitenkin etenivät nopeimmin ja olivat intensiivisimpiä 30 45-vuotiaissa puolukkatyypin männiköissä. Sulkeutuneiden kuusikoiden syttymisherkkyys oli alhaisin tutkituista metsikkörakenteista. Yleisin palotyyppi olivat pintapalot. Puiden latvuskerros osallistui palamisreaktioon erityisesti tiheissä männiköissä. Palojen syttymisherkkyyttä selitti parhaiten kanadalainen Fire Weather Index. Suomessa nykyisin käytössä oleva metsäpalovaroitusindeksi selitti hyvin metsänpohjan kosteuspitoisuutta eri metsikkörakenteissa. Kasvukauden vaihe vaikutti palojen leviämispotentiaaliin ja toisaalta paloindeksien kykyyn arvioida palo-olosuhteita. Metsikkörakenteen huomiointi yleisesti paransi säähän pohjautuvien indeksien palo-olosuhteiden laadun arviointitarkkuutta