Desarrollo de un modelo para la dispersión del fuego en la Orinoquía Colombiana usando autómatas celulares

Abstract

El objetivo principal de este estudio fue desarrollar un modelo de autómata celular para la simulación del comportamiento de la dispersión de grandes incendios sobre zonas heterogénea en el área de estudio, integrando en el modelo las características de la vegetación, el índice EVI y el número de días sin lluvia, estudiadas históricamente con los grandes incendios ocurridos durante el 2000 y el 2014 en la Orinoquía Colombiana. En la parte I, se determinó el umbral a partir del cual considerar una huella quemada como un «gran incendio» (\ge214ha) adaptando la metodología de Pareto 80-20 aplicada a la serie de tiempo y a las condiciones particulares de la región de análisis, usando información de imágenes satelitales derivadas de MODIS. En la parte II, se analizó las variables que generan y predisponen el medio para la dispersión y desarrollo de los grandes incendios en la Orinoquía bajo análisis de variables tales como: tipo de cobertura, el índice de vegetación, vientos y el número de días sin lluvia. En la parte III, se planteó una metodología en la que se desarrolla un modelo de dispersión de incendios usando un autómata celular con estados iniciales y con funciones de transición para los cambios de estado de cada una de las celdas, usando los resultados de los análisis de las variables estudiadas en la parte II, cada variable representaba un riesgo a que la celda se incendiara aplicando un índice de resistencia con el fin modular su cambio de estado. El modelo se contrastó contra dos incendios reales y los resultados del comportamiento y simulación de la dispersión del autómata desarrollado presentó muy buenas características como modelo de aproximación de la simulación de grandes incendios en la Orinoquía Colombiana.

Abstract: With the objective to obtain simulations of dispersion behavior from big fires in the Colombian Orinoquían region, a model of cellular automata was proposed. The characteristics of the vegetation, the EVI index and the number of days without rain were integrated, due a detailed historical study of the great fires that occurred during the period between 2000 and 2014 in the study area. The first part of this work, involves the selection of a threshold from which the burned footprint was considered, as a «great fire» (\ge214ha); This threshold is the product of an adaptation of the Pareto 80-20 methodology applied to the time series and the particular conditions of the analysis region, using information from satellite imageries. In the second part II, was analyzed the variables that generate and predispose the medium for the dispersion and development of big fires in the study area under the analysis of variables such as: type of cover, the vegetation index, winds and the number of days without rain. In the final part a methodology is proposed in which a fire dispersion model is developed using a cellular automata with initial states and with transition functions for the changes of state of each of the cells, using the results of the analyzes of the variables studied in part II; in this case, each variable represented the risk that the cell would catch fire by applying a resistance index in order to modulate its change of state. The cellular automata model is put under test, with two big real fires, showing approximate results according to the characteristics that define the dispersion in the Colombian Orinoquian region.