Assessment of fire hazard weather indices in theeastern Amazon: a case study for different land uses / Avaliação dos índices climáticos de perigo de incêndio na Amazôniaoriental: um estudo de caso para diferentes usos do solo

The fire frequency in the Amazon increased rapidly after the 1990s due to deforestation and forest degradation, and it is expected to increase in response to climate change. We analyzed the fire occurrence and assessed seven fire hazard indices in the municipality of Canaã dos Carajás, in the eastern Amazon, for different land use and land cover (LULC) types. We used data from three weather stations located at different heights to compare the performance of the indices using skill scores and success percentages for each LULC. Overall most hotspots occurred in deforested areas and native forests, which were the main LULC types, while few were observed in rupestrian fields, urban areas, and mining areas. However, forests presented the lowest number of hotspots per unit area, especially inside protected areas, and all hotspots in forest areas were observed after a severe drought in 2015. The performance of the fire indices varied as a function of the LULC class and the weather station considered, which indicates the importance of choosing the most appropriate location of the station according to the purpose of the monitoring. The Keetch-Byram Drought Index showed the best performance for predicting fire occurrence for all LULC classes, and forests and deforested areas individually. Despite its simplicity, the Angstrom index stood out due to its good performance in the prediction of days with more than six hotspots.(AU)

A frequência dos incêndios na Amazônia aumentou rapidamente após a década de 1990 devido ao desmatamento e degradação florestal, e espera-se que continue aumentando em resposta às mudanças climáticas. Analisamos a ocorrência de incêndios e avaliamos sete índices de perigo de incêndio no município de Canaã dos Carajás, na Amazônia oriental, para diferentes tipos de uso e cobertura do solo. Usamos dados de três estações meteorológicas situadas em diferentes altitudes para comparar o desempenho dos índices usando skill scores e porcentagens de sucesso para cada uso do solo. Em geral, a maior parte dos focos de calor ocorreu em áreas desmatadas e florestas nativas, que têm as maiores áreas de cobertura no município, enquanto poucos focos foram observados nas áreas de campo rupestre, urbanas e de mineração. No entanto, as florestas apresentaram o menor número de focos de calor por unidade de área, especialmente dentro de áreas protegidas, e todos os focos em floresta foram observados após uma seca severa em 2015. O desempenho dos índices de incêndio variou em função do uso do solo e da estação meteorológica utilizada, mostrando a importância da escolha da localização apropriada da estação, conforme o objetivo do monitoramento. O Índice de Seca Keetch-Byram apresentou o melhor desempenho para predizer a ocorrência de incêndios considerando todos os usos do solo, e para as áreas de floresta e desmatadas separadamente. Apesar de sua simplicidade, o índice de Angstrom se destacou por seu desempenho na predição de dias com mais de seis focos de calor detectados.(AU)

Assessment of fire hazard weather indices in theeastern Amazon: a case study for different land uses / Avaliação dos índices climáticos de perigo de incêndio na Amazôniaoriental: um estudo de caso para diferentes usos do solo

The fire frequency in the Amazon increased rapidly after the 1990s due to deforestation and forest degradation, and it is expected to increase in response to climate change. We analyzed the fire occurrence and assessed seven fire hazard indices in the municipality of Canaã dos Carajás, in the eastern Amazon, for different land use and land cover (LULC) types. We used data from three weather stations located at different heights to compare the performance of the indices using skill scores and success percentages for each LULC. Overall most hotspots occurred in deforested areas and native forests, which were the main LULC types, while few were observed in rupestrian fields, urban areas, and mining areas. However, forests presented the lowest number of hotspots per unit area, especially inside protected areas, and all hotspots in forest areas were observed after a severe drought in 2015. The performance of the fire indices varied as a function of the LULC class and the weather station considered, which indicates the importance of choosing the most appropriate location of the station according to the purpose of the monitoring. The Keetch-Byram Drought Index showed the best performance for predicting fire occurrence for all LULC classes, and forests and deforested areas individually. Despite its simplicity, the Angstrom index stood out due to its good performance in the prediction of days with more than six hotspots.

A frequência dos incêndios na Amazônia aumentou rapidamente após a década de 1990 devido ao desmatamento e degradação florestal, e espera-se que continue aumentando em resposta às mudanças climáticas. Analisamos a ocorrência de incêndios e avaliamos sete índices de perigo de incêndio no município de Canaã dos Carajás, na Amazônia oriental, para diferentes tipos de uso e cobertura do solo. Usamos dados de três estações meteorológicas situadas em diferentes altitudes para comparar o desempenho dos índices usando skill scores e porcentagens de sucesso para cada uso do solo. Em geral, a maior parte dos focos de calor ocorreu em áreas desmatadas e florestas nativas, que têm as maiores áreas de cobertura no município, enquanto poucos focos foram observados nas áreas de campo rupestre, urbanas e de mineração. No entanto, as florestas apresentaram o menor número de focos de calor por unidade de área, especialmente dentro de áreas protegidas, e todos os focos em floresta foram observados após uma seca severa em 2015. O desempenho dos índices de incêndio variou em função do uso do solo e da estação meteorológica utilizada, mostrando a importância da escolha da localização apropriada da estação, conforme o objetivo do monitoramento. O Índice de Seca Keetch-Byram apresentou o melhor desempenho para predizer a ocorrência de incêndios considerando todos os usos do solo, e para as áreas de floresta e desmatadas separadamente. Apesar de sua simplicidade, o índice de Angstrom se destacou por seu desempenho na predição de dias com mais de seis focos de calor detectados.

Assessment of fire hazard weather indices in the eastern Amazon: a case study for different land uses

RESUMO A frequência dos incêndios na Amazônia aumentou rapidamente após a década de 1990 devido ao desmatamento e degradação florestal, e espera-se que continue aumentando em resposta às mudanças climáticas. Analisamos a ocorrência de incêndios e avaliamos sete índices de perigo de incêndio no município de Canaã dos Carajás, na Amazônia oriental, para diferentes tipos de uso e cobertura do solo. Usamos dados de três estações meteorológicas situadas em diferentes altitudes para comparar o desempenho dos índices usando skill scores e porcentagens de sucesso para cada uso do solo. Em geral, a maior parte dos focos de calor ocorreu em áreas desmatadas e florestas nativas, que têm as maiores áreas de cobertura no município, enquanto poucos focos foram observados nas áreas de campo rupestre, urbanas e de mineração. No entanto, as florestas apresentaram o menor número de focos de calor por unidade de área, especialmente dentro de áreas protegidas, e todos os focos em floresta foram observados após uma seca severa em 2015. O desempenho dos índices de incêndio variou em função do uso do solo e da estação meteorológica utilizada, mostrando a importância da escolha da localização apropriada da estação, conforme o objetivo do monitoramento. O Índice de Seca Keetch-Byram apresentou o melhor desempenho para predizer a ocorrência de incêndios considerando todos os usos do solo, e para as áreas de floresta e desmatadas separadamente. Apesar de sua simplicidade, o índice de Angstrom se destacou por seu desempenho na predição de dias com mais de seis focos de calor detectados.

ABSTRACT The fire frequency in the Amazon increased rapidly after the 1990s due to deforestation and forest degradation, and it is expected to increase in response to climate change. We analyzed the fire occurrence and assessed seven fire hazard indices in the municipality of Canaã dos Carajás, in the eastern Amazon, for different land use and land cover (LULC) types. We used data from three weather stations located at different heights to compare the performance of the indices using skill scores and success percentages for each LULC. Overall most hotspots occurred in deforested areas and native forests, which were the main LULC types, while few were observed in rupestrian fields, urban areas, and mining areas. However, forests presented the lowest number of hotspots per unit area, especially inside protected areas, and all hotspots in forest areas were observed after a severe drought in 2015. The performance of the fire indices varied as a function of the LULC class and the weather station considered, which indicates the importance of choosing the most appropriate location of the station according to the purpose of the monitoring. The Keetch-Byram Drought Index showed the best performance for predicting fire occurrence for all LULC classes, and forests and deforested areas individually. Despite its simplicity, the Angstrom index stood out due to its good performance in the prediction of days with more than six hotspots.

The role of protected and deforested areas in the hydrological processes of Itacaiúnas River Basin, eastern Amazonia.

To protect indigenous land and avoid the spread of deforestation in the Amazon, state and federal Brazilian agencies recognized several protected areas since the 1990s. However, the importance of these protected areas in the water cycle and the hydrologic connection with surrounding landscapes is little analyzed. In this study, we evaluated the role of preserved and deforested areas in the water balance in the Itacaiúnas River Basin using the MGB hydrological model. We estimated the impacts of land cover changes on evapotranspiration and discharge for four scenarios: Preserved (1984 land cover), Recent (2013 land cover, with 50% deforestation), Hypothetical deforestation of protected areas (70% deforestation) and complete deforestation of protected areas (79% deforestation). We showed that deforestation of the remaining preserved area could be responsible for a decrease of 23% (3.5 km³/year) in water transfer to the atmosphere by evapotranspiration. Furthermore, we showed that each 15% of deforestation occurring between the Preserved and Recent scenarios increased the average discharges by 5.4% (40 m³/s). Additionally, past land cover changes in the headwaters of the Itacaiúnas River Basin caused statistically significant changes in discharges inside the protected areas. This insight is considered important due to the association between increases in discharges and water quality issues. The results suggest that headwater areas of secondary drainages that run into the forested domains should be prioritized for reforestation programs. Likewise, the reforestation of nonprotected areas could be responsible for restoring ecosystem services, including hydrological functions, biodiversity and water quality.