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Analysis of active fires for department of Tolima (Colombia). An approach using MODIS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.62059/LatArXiv.preprints.131.v2

Keywords:

Spatial correlation, Fire, Geoprocessing, Forest fire, Remote sensing, Geographic information system

Abstract

Forest fires in Colombia are increasingly catastrophic. The lack of studies in the Andean region makes it difficult to understand their causes and long-term effects. This study in the department of Tolima analyzed active fires from the MODIS sensor between 2001 and 2022 and their relationship with variables such as monthly precipitation, vegetation cover, and terrain elevation. Geographic Information Systems were used and the variables in the study area were analyzed by spatial correlation and geoprocessing. A total of 7334 active fires were found, with bimodal patterns, August and September being the months with the highest number of records. Monthly precipitation showed a low correlation with the presence of active fire, and the affected areas included forests and non-forest cover below 1000 m of altitude. The results contribute to the understanding of fires at the departmental level.

Author Biographies

  • Mauricio Alejandro Perea Ardila, Federal University of Ceará

    Ingeniero foresta, Doctorando en Geografía

    Programa de posgrado en Geografía, Universidad Federal de Ceará

  • Julian Leal Villamil, University of Tolima

    Ingeniero Forestal, PhD en Planificación y Manejo Ambiental de Cuencas Hidrográficas.

    Profesor catedrático, Universidad del Tolima.

  • Swanni Tatiana Alvarado, National University of Colombia
    Bióloga, PhD en Ciencias de la Vida. Profesora asistente, departamento de Biología, Universidad Nacional de Colombia  

References

Alvarado, S. T., Andela, N., Silva, T. S. F., & Archibald, S. (2020). Thresholds of fire response to moisture and fuel load differ between tropical savannas and grasslands across continents. Global Ecology and Biogeography, 29(2), 331-344. https://doi.org/10.1111/geb.13034

Amaya, D., & Armeteras, D. (2012). Incidencia de incendios sobre la vegetación de Cundinamarca y Bogotá D.C. (Colombia), entre 2001 y 2010. Acta Biologica, 17(1), 143-158.

Archibald, S., Scholes, R. J., Roy, D. P., Roberts, G., & Boschetti, L. (2010). Southern African fire regimes as revealed by remote sensing. International Journal of Wildland Fire, 19(7), 861-878.

Archibald, S. (2016). Managing the human component of fire regimes: lessons from Africa. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 371(1696), 1-10. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0346

Armenteras-Pascual, D., Retana-Alumbreros, J., Molowny-Horas, R., Roman-Cuesta, R. M., Gonzalez-Alonso, F., & Morales-Rivas, M. (2011). Characterising fire spatial pattern interactions with climate and vegetation in Colombia. Agricultural and Forest Meteorology, 151(3), 279-289. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2010.11.002

Armenteras, D. (2022). Cambios en los patrones espaciales de área quemada en Colombia, ¿qué ha pasado en las dos primeras décadas del siglo XXI? Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 46(178), 1-13. https://doi.org/10.18257/raccefyn.1514

Armenteras, D., González-Alonso, F., & Aguilera, C. F. (2009). Distribución geográfica y temporal de incendios en Colombia utilizando datos de anomalías térmicas. Caldasia, 31(2), 303-318.

Armenteras, D., González, T. M., Vargas, J. O., Meza Elizalde, M. C., & Oliveras, I. (2020). Incendios en ecosistemas del norte de Suramérica: avances en la ecología del fuego tropical en Colombia, Ecuador y Perú. Caldasia, 42(1), 1-16. https://doi.org/10.15446/caldasia.v42n1.77353

Armenteras, D., González, T., Meza, M., Ramírez-Delgado, J. P., Cabrera, E., Galindo, G., & Yepes, A. (2018). Causas de degradación forestal en Colombia: Una primera aproximación. Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), Programa ONU-REDD.

Bejarano-salcedo, V., Caicedo-garcía, E., Lizarazo-bonilla, N. F., Julio-román, J. M., & Cárdenas-Cárdenas, J. A. (2020). Hechos estilizados de la relación entre Él Niño, La Niña y la inflación en Colombia. Borradores de Economía, (1105), 1-28. https://repositorio.banrep.gov.co/handle/20.500.12134/9811

Bivand, R. S., Pebesma, E., & Gómez-Rubio, V. (2013). Applied Spatial Data Analysis with R. Springer.

Bolaño-díaz, S., Camargo-Caicedo, Y., Soro, T., N’Dri, A. B., & Bolaño-Ortiz, T. (2022). Spatio-temporal characterization of fire using MODIS data (2000-2020) in Colombia. Fire, 5, 1-12. https://doi.org/https://doi.org/10.3390/fire5050134

Bowman, D. M. J. S., Kolden, C. A., Abatzoglou, J. T., Johnston, F. H., van der Werf, G. R., & Flannigan, M. (2020). Vegetation fires in the Anthropocene. Nature Reviews Earth and Environment, 1(10), 500-515. https://doi.org/10.1038/s43017-020-0085-3

Corporación Autónoma Regional del Tolima, (Cortolima). (2014). Atlas ambiental del Tolima. Corporación Autónoma Regional del Tolima. https://www.cortolima.gov.co/sites/default/files/atlas/

Coskuner, K. A. (2022). Assessing the performance of MODIS and VIIRS active fire products in the monitoring of wildfires: a case study in Turkey. IForest, 15, 85-94. https://doi.org/10.3832/ifor3754-015

De Corso Sicilia, G. B., Pinilla Rivera, M., & Gallego Navarro, J. (2017). Métodos gráficos de análisis exploratorio de datos espaciales con variables espacialmente distribuidas. Cuadernos Latinoamericanos de Administración, 13(25), 92-104. https://doi.org/10.18270/cuaderlam.v13i25.2417

Di Bella, C. M., Posse, G., Beget, M. E., Fischer, M. A., Mari, & N., Veron, S. (2008). La teledetección como herramienta para la prevención, seguimiento y evaluación de incendios e inundaciones. Ecosistemas, 17(3), 39-52.

Díaz-Timoté, J. J. (2019). Descripción del régimen de incendios del Bosque seco tropical de la cuenca alta del Río Magdalena y su relación con la variación climática. (Tesis de maestría). Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales. https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/23232/Descripcion%20regimen%20incendios%20bs-T.pdf?sequence=1&isAllowed=y

ESRI. (2018). ArcGIS Versión 10.8.1. Redlands: Environmental Systems Research Institute. Recuperdao de: https://desktop.arcgis.com/es/

Fick, S. E., & Hijmans, R. J. (2017). WorldClim 2: New 1-km spatial resolution climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology, 37(12), 4302-4315. https://doi.org/10.1002/joc.5086

Giglio, L., Schroeder, W., Hall, J. V, Justice, C. O. (2020). MODIS Collection 6 Active Fire Product User’s Guide Revision C. National Aeronautics and Space Administration (NASA). http://maps.geog.umd.edu/products/MODIS_Fire_Users_Guide_2.3.pdf

González-M, R., Garcia, H., Isaacs, P., Cuadros, H., López-Camacho, R., Rodriguez, N., Pérez, K., Mijares, F., Castano-Naranjo, A., Jurado, R., Idárraga-Piedrahita, A., Rojas, A., Vergara, H., & Pizano, C. (2018). Disentangling the environmental heterogeneity, floristic distinctiveness and current threats of tropical dry forests in Colombia. Environmental Research Letters, 13, 1-13. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aaad74

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2011). Protocolo para la realización de mapas de zonificación de riesgos a incendios de la cobertura vegetal - Escala 1:100.000 / ajustado. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales.

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2015). Atlas interactivo de Colombia. Instituto de Hidrología. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. http://atlas.ideam.gov.co/basefiles/tolima_texto.pdf

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2016). Boletín informativo sobre el monitoreo de los Fenómenos de variabilidad climática “El Niño” y “La Niña”. Boletín número 93. http://www.ideam.gov.co/documents/21021/93551515/04_IFN_ABR_16_2016.pdf/a176340c-debd-455b-930a-10f19bd66fe0?version=1.0

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2019). Informe del estado del ambiente y los recursos naturales renovables, 2017-2018. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales.

Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). (2020). Colombia en Mapas. https://www.colombiaenmapas.gov.co/

Jarvis, A., Reuter, H., Nelson, A., & Guevara, E. (2008). Hole-filled SRTM for the globe Version 4. CGIAR-CSI SRTM 90m Database. http://srtm.csi.cgiar.org

Mapbiomas (2023). Descripción de la leyenda - MapBiomas Colombia colección 1.0. MapBiomas Colombia. https://colombia.mapbiomas.org/wp-content/uploads/sites/3/2023/11/DESCRIPCION-DE-LA-LEYENDA-MAPBIOMAS-COLOMBIA-COLECCION-1-7.pdf

MapBiomas (2024). MapBiomas Colombia. https://colombia.mapbiomas.org/

Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT). (2002). Plan nacional de prevención, control de incendios forestales y restauración de áreas afectadas. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. https://cardique.gov.co/gestion/Plan%20Nacional%20Prevencion%20Incendios%20Forestales.pdf

Meza, M. C., & Armenteras, D. (2023). La paradoja del fuego: del contexto internacional al caso de Colombia. Universidad Nacional de Colombia.

Moritz, M. A., Batllori, E., Bradstock, R. A., Gill, A. M., Handmer, J., Hessburg, P. F., Leonard, J., McCaffrey, S., Odion, D. C., Schoennagel, T., & Syphard, A. D. (2014). Learning to coexist with wildfire. Nature, 515, 58-66. https://doi.org/10.1038/nature13946

Fire Information for Resource Management System, FIRMS. (2022). Fire Information for Resource Management System. https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/

Parra-Lara, Á. del C., Bernal-Toro, F. H., Armenteras-Pascual, D., González-Alonso, F., Morales-Rivas, M., Pabón-Caicedo, & J. D. Páramo-Rocha, G. E. (2011). Incendios de la cobertura vegetal en Colombia Tomo I. Universidad Autónoma de Occidente.

Pebesma, E., & Bivand, R. (2023). Spatial Data Science. Chapman and Hall/CRC.

Pérez-Verdín, G., Márquez-Linares, M. A., Cortés-Ortiz, A., & Salmerón-Macías, M. (2013). Análisis espacio-temporal de la ocurrencia de incendios forestales en Durango, México. Madera y Bosques, 19(2), 37-58. https://doi.org/10.21829/myb.2013.192339

Ramsay, P. M. (2014). Giant rosette plant morphology as an indicator of recent fire history in Andean páramo grasslands. Ecological Indicators, 45, 37-44.

Reyes, J. E., Ramírez, J. C. (2022). Vínculos urbano-rurales en el departamento de Tolima (Colombia). Serie Estudios y Perspectivas N° 48. Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL). https://www.cepal.org/sites/default/files/document/files/vinculostolima.pdf

R Development Core Team. (2008). R: A language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing. Recuperado de: http://www.rstudio.com/

Scott, A. C. (2000). The Pre-Quaternary history of fire. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 164, 281-329. https://doi.org/10.1016/S0031-0182(00)00192-9

Vargas-Sanabria, D., & Campos-Vargas, C. (2020). Comparación multitemporal de áreas quemadas en un bosque seco tropical utilizando el índice de área quemada (IAQ). Revista Forestal Mesoamericana Kurú, 17(41), 29-36. https://doi.org/10.18845/rfmk.v17i41.5280

Simental, A. J., & Pompa, M. (2016). Incendios forestales: autocorrelación espacial de topografía y temporalidad. Ciencia UANL, 19(77), 41–45.

Zhou, X., & Lin, H. (2008). Moran’s I. En Shekhar, S., Xiong, H. (eds) Encyclopedia of GIS. (Pp. 725-725). Springer.

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2024-07-06 — Updated on 2024-09-09

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