Simulating the effects of vegetation and landscape structure on fire behavior in northeastern Portugal: the case of holm oak (Quercus rotundifolia)

O fogo é um processo frequente nas paisagens do norte de Portugal. Estudos anteriores mostraram que os bosques de azinheira (Quercus rotundifolia) persistem após a passagem do fogo e ajudam a diminuir a sua intensidade e taxa de propagação. Os principais objetivos deste estudo foram compreender e modelar o efeito dos bosques de azinheira no comportamento do fogo ao nível da paisagem da bacia superior do rio Sabor, localizado no nordeste de Portugal. O impacto dos bosques de azinheira no comportamento do fogo foi testado em termos de área e configuração de acordo com cenários que simulam a possível distribuição destas unidades de vegetação na paisagem, considerando uma percentagem de ocupação da azinheira de 2.2% (Low), 18.1% (Moderate), 26.0% (High), e 39.8% (Rivers). Estes cenários tiveram como principal objetivo testar 1) o papel dos bosques de azinheira no comportamento do fogo e 2) de que forma a configuração das manchas de azinheira podem ajudar a diminuir a intensidade da linha de fogo e área ardida. Na modelação do comportamento do fogo foi usado o modelo FlamMap para simular a intensidade de linha do fogo e taxa de propagação do fogo com base em modelos de combustível associados a cada ocupação e uso do solo presente na área de estudo, e também com base em fatores topográficos (altitude, declive e orientação da encosta) e climáticos (humidade e velocidade do vento). Foram ainda usados dois modelos de combustível para a ocupação de azinheira (áreas interiores e de bordadura), desenvolvidos com base em dados reais obtidos na região. Usou-se o software FRAGSATS para a análise dos padrões espaciais das classes de intensidade de linha do fogo, usando-se as métricas Class Area (CA), Number of Patches (NP) e Large Patches Index (LPI). Os resultados obtidos indicaram que a intensidade da linha de fogo e a taxa de propagação do fogo variou entre cenários e entre modelos de combustível para o azinhal. A intensidade média da linha de fogo e a taxa média de propagação do fogo decresceu à medida que a percentagem de área de bosques de azinheira aumentou na paisagem. Também foi observado que as métricas CA, NP e LPI variaram entre cenários e modelos de combustível para o azinhal, decrescendo quando a percentagem de área de bosques de azinheira aumentou. Este estudo permitiu concluir que a variação da percentagem de ocupação e configuração espacial dos bosques de azinheira influenciam o comportamento do fogo, reduzindo, em termos médios, a intensidade da linha de fogo e a taxa de propagação, sugerindo que os bosques de azinhal podem ser usados como medidas silvícolas preventivas para diminuir o risco de incêndio nesta região.Fire is a common process in the landscapes of northern Portugal. Previous studies showed that holm oak woodlands persist after fire and help to decrease fire intensity and rate of spread of wildfires. The main objectives of this study were to understand and model the effects of holm oak woodlands on fire behavior at the landscape level in the Upper Sabor watershed, located in northeastern Portugal, near Bragança city. Holm oak (Quercus rotundifolia) was tested in terms of area and configuration of woodlands in the landscape according to scenarios built based on the likely expansion of these vegetation units in the area of study, considering the following percentage of holm oak in the area: 2.2% (Low), 18.1% (Moderate), 26.0% (High), and 39.8% (Rivers). The scenarios were built to test (1) the role of holm oak in fire behavior, and (2) how spatial configuration of holm oak patches help to decrease burned areas and fire intensity. We used the FlamMap model to simulate fireline intensity and rate of spread based on land use and land cover data, combined with topographic data (elevation, slope and aspect) and weather data (fuel moisture and wind speed). Additionally, we used two fuel models for holm oak developed based on field data collected in the region (woodland inside and edge). Moreover, we applied FRAGSTATS to analyze the spatial patterns of fireline intensity classes using the landscape metrics Class Area (CA), Number of Patches (NP) and Large Patches Index (LPI). The results showed that fireline intensity and rate of spread varied among scenarios and holm oak fuel models. Moreover, the average of fire intensity and average of rate of spread have decreased along increasing the percentage of holm oak in the area for both holm oak fuel models. The analysis of spatial pattern of fire intensity classes showed that landscape metrics had decreased along increasing the percentage of holm oak in the area for both holm oak fuel models. As conclusion holm oak woodlands extension and configuration affect fire behavior by reducing fire intensity and rate of spread. The results of this study suggest that holm oak can be used in preventive silviculture measures in order to decrease fire hazard in the region