texto en 
Inglés (pdf)
Artículo en XML
Referencias del artículo
Traducción automática
Enviar artículo por email
Citado por SciELO 
Similares en
SciELO 
Permalink
Introducción
Los problemas que enfrentan los bosques, actualmente, son muy diversos; de ellos, los incendios son los más importantes. Estos son ocasionados por la naturaleza (Martínez y Rodríguez, 2008), o por la acción antrópica (Flores et al., 2010). Para que un incendio forestal ocurra se requiere de tres elementos básicos: material combustible, condiciones ambientales favorables y un factor de inicio (Santiago et al., 1999). Los combustibles forestales constituyen uno de los componentes más relevantes para el manejo y control de los incendios, ya que pueden manipularse, eliminándolos o disminuyéndolos (Fuller, 1991; Flores, 1996). Es importante destacar que no siempre el impacto del fuego es negativo, también es un detonador del proceso de sucesión vegetal, el cual, tiende a garantizar la continuidad de los ecosistemas (Pickett y White, 1985), entre muchas otras funciones ecológicas.
Dado lo anterior, es necesario implementar estrategias de manejo de combustibles que favorezcan su reducción, sin descuidar la protección del suelo. Para ello, se requiere caracterizarlos y conocer su distribución espacial, mediante la generación de mapas. Esto último, generalmente, resulta demasiado costoso y difícil; de hecho, la definición de la distribución espacial de los combustibles forestales representa uno de los retos más complejos que enfrentan los científicos (Keane et al., 1999; Flores, 2001). Es indispensable contar con procedimientos estandarizados para llevar a cabo los cálculos de las cargas de combustibles que permitan hacer comparaciones de las cifras registradas y compartir la información disponible.
De acuerdo a su condición, los combustibles se dividen en vivos y muertos. Los primeros incluyen hierbas, arbustos y árboles o plantas que se encuentran bajo el dosel; mientras que los muertos están representados por los troncos, las ramas y las hojas que, normalmente, se localizan sobre el suelo (Porrero, 2001; Villers, 2006) (Figura 1). Los combustibles muertos, a su vez, se dividen en finos y gruesos (Flores y Benavides, 1994).
Para utilizar como variable en el comportamiento potencial del fuego, la cantidad de combustible debe expresarse por clases de tamaño (Villers, 2006), asociados al tiempo que tardan en alcanzar el equilibrio con la humedad ambiental, denominado “tiempo de retardo”. Este se define como el lapso en que un combustible pierde o gana (por condiciones de humedad ambiental) dos tercios de la diferencia entre su contenido inicial de humedad y el del ambiente (Foresberg, 1971). Conforme el combustible es más grande, perderá o ganará humedad más lentamente; es decir, tendrá un mayor tiempo de retardo (Villers, 2006). Así, se tienen combustibles de 1, 10, 100 y 1 000 horas; en el Cuadro 1 se detallan los tiempos de retardo por clase de diámetro.
La técnica de levantamiento más utilizada para los combustibles muertos es la de intersecciones planares in situ, descrita por Brown et al. (1982), mediante la cual se estima su volumen por procedimientos rápidos y sencillos, con posibilidad de utilizarse en cualquier tipo de bosque (Bautista et al., 2005). Con base en este fundamento metodológico, en el programa de incendios forestales del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) se ha desarrollado una herramienta práctica que permite calcular la cantidad de combustibles en una unidad de área, denominada Sistema para el Cálculo de Combustibles Forestales (SICCO). Fue desarrollado como una serie de tablas de Microsoft Excel ® (Chávez et al., 2011); el archivo contenedor de las hojas de cálculo estaba dividido en 12 pestañas, cada una con secciones de entrada y salida de datos.
Posteriormente, evolucionó a su versión 2.0, la cual es un sistema informático standalone escrito en lenguaje C; en la que se corrigieron algunas inconsistencias de su antecesor y se incursionó en el concepto Free and Open Source Software (FOSS) y Free and Open Source Software for Geospatial (FOSS4G), mediante lo que es posible proveer acceso a las fuentes informáticas que lo integran, con una licencia que da la libertad para su uso, estudio, cambio y mejoramiento del código original del programa (Moreno, 2012).
El SICCO v2.0 cuenta con interfaces gráficas basadas en tecnologías WebMap, que utiliza el Apache Server v2.2.8 como servidor Web; MySQL v5.0.5, como gestor de base de datos, y Mapserver v3.0.6, como visualizador de datos espaciales (Chávez et al., 2012) (Figura 2).
El SICCO v2.0, pese a ser un sistema amigable y versátil pronto fue rebasado por las demandas de actualización de información. En el año 2012, se publicó el documento: Caracterización y cuantificación de combustibles forestales (Morfín et al., 2012), en el que de manera simplificada, se presentan las ecuaciones básicas para calcular la carga de cada clase de combustible descritas por Van Wagner (1982). Además, se incluye información referente a gravedad específica (GE) y diámetro cuadrático Promedio (DCP) por categoría de diámetro de combustible, tipo de vegetación y región bioclimática. Morfín-Ríos et al. (2007) registran el uso de la densidad aparente (DA) por tipo de vegetación y región bioclimática para los cálculos de carga de combustible en hojarasca y fermentación; presentan tablas de densidades para bosques montanos, submontanos, templados y subtropicales (cuadros 2 y 3).
Cuadro 3 Información sobre DA (Mg ha-1*cm) para Boques Montanos Subtropicales (BMS) (Morfín-Ríos et al., 2007).
Ante la necesidad de tener la última versión de la información fuente para efectuar estimaciones precisas, se realizó una actualización del sistema SICCO a su versión 3.0 el cual, a diferencia de sus predecesores, permite actualizaciones dinámicas mediante el uso de bases de datos relacionales. Cuenta con librerías que extraen información sobre GE, DA y DCP desde bases de datos contenidas en el mismo sistema y el usuario puede personalizar dichos valores a sus requerimientos específicos.
Materiales y Métodos
El Sistema de Cálculo de Combustibles Forestales v3.0, se desarrolló en el lenguaje de programación C. Una de las ventajas más importantes de este, es su gran potencia de proceso y la portabilidad de sus ficheros fuente resultantes. Es decir, un programa desarrollado en C se puede ejecutar bajo diferentes plataformas, una vez que se hacen mínimas modificaciones y una simple recopilación (Blanchette y Summerfield, 2006). Actualmente, el SICCO v3.0 está compilado tanto para Windows, como Macintosh, por lo que su estatus es multiplataforma.
El sistema alberga internamente, las ecuaciones necesarias para la estimación de las cargas de combustibles muertos. Para el cálculo de la carga de Material Leñoso Caído, utiliza la siguiente ecuación (Morfín et al., 2012):
(1)
Donde:
C = Carga de combustible (Mg ha-1)
k = 1.234
Σ D^2 = Sumatoria del diámetro cuadrado de las partículas intersectadas
GE = Gravedad específica (g cm-3)
c = Factor de corrección de la pendiente
L = Longitud del transecto (m)
Para los combustibles de 1, 10 y 100 horas, se utiliza una simplificación de la ecuación anterior (Morfín et al., 2012):
(2)
Donde:
C = Carga de combustible (Mg ha-1) de 1, 10 y 100 horas
k = 1.234
GE = Gravedad específica (g cm-3)
DCP = Diámetro cuadrático promedio de cada categoría (1, 10 y 100 horas) (cm2)
f = Frecuencia de las partículas intersectadas
c = Factor de corrección de la pendiente
L = Longitud del transecto (m)
Para el factor de corrección por pendiente se emplea la siguiente ecuación:
(3)
Donde:
c = Factor de corrección de la pendiente
Para el cálculo de la carga de combustible fermentación, se hace uso de la siguiente ecuación (Morfín et al., 2012):
(4)
Donde:
Cf = Carga de combustible fermentación (Mg ha-1)
Oe = Profundidad de la capa de fermentación (cm)
DA = Densidad aparente (Mg ha-1 * cm)
Para el cálculo de la carga de combustible hojarasca, se usa la siguiente ecuación (Morfín et al., 2012):
(5)
Donde:
Ch = Carga de combustible hojarasca (Mg ha-1).
Oi = Profundidad de la capa de hojarasca (cm)
DA = Densidad aparente (Mg ha-1 * cm)
Las tablas de información referentes a GE, DCP y DA se almacenan en estructuras de datos de MySQL v5.5, la cual, al ser un gestor de bases de datos relacionales, agrega la flexibilidad y velocidad requerida a las consultas; además, soporta gran variedad de sistemas operativos. MySQL es una subsidiaria de Sun Microsystems® (Dubois, 2013). La característica de mantener por separado las tablas de información del resto del código del sistema permite proveer de actualizaciones constantes al SICCO, y, a su vez, que los usuarios tengan la posibilidad de ingresar información de sus zonas de estudio.
El usuario puede incorporar directamente los valores correspondientes a GE, DCP y DA, o extraerlos de las bases datos del sistema, para esto último, deben corresponder a la zona bioclimática y tipo de vegetación presente en la zona de trabajo. Esta asignación es posible realizarla de forma automática, mediante las coordenadas de ubicación de los sitios muestreados en campo. Para ello, se ha integrado un conjunto de bases de datos espaciales complementarias al sistema, estructuradas en American Standard Code for Information Interchange (ASCII) Raster (Murray, 2012). Las bases de datos espaciales almacenan el mapa de zonas bioclimáticas para la república mexicana desarrollado por Chávez et al. (2014), y el mapa de uso del suelo y vegetación serie IV del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi, 2012).
Las zonas bioclimáticas contenidas en el sistema corresponden a bosque, matorrales, montes espinosos, estepas y desiertos en sus diferentes regiones de humedad (súper húmedo, perhúmedo, húmedo, subhúmedo, semiárido, árido, perárido y súperárido); regiones latitudinales (tropical, subtropical, templada, templada fría, boreal y subpolar), y altitudinales (basal, premontano, montano bajo, montano, subalpino y alpino). La información referente al uso del suelo y vegetación incluye datos sobre bosque, chaparrales, matorrales, manglares, pastizales, selvas, cuerpos de agua, áreas agrícolas y urbanas.
La información referente al diseño de los conglomerados de campo está estructurada internamente en archivos de texto plano “.txt”, y el usuario puede modificarlo en función de sus necesidades. Las instrucciones sobre la estructura del diseño de los conglomerados están estipuladas en el manual del usuario.
La comunicación entre el usuario y el sistema se realiza mediante una interfaz, la cual, se ejecuta en dos modalidades. La primera es a través de una terminal de comandos, cuya sintaxis de acceso dependerá del sistema operativo en ejecución (Windows o Macintosh). La segunda es con una interfaz gráfica de usuario Graphical User Interface, compilada en Qt C++ v5.5, bajo licenciamiento General Public License (GLP) (GUI, por sus siglas en inglés).
Resultados y Discusión
La versión 3.0 del sistema SICCO posee características multiplataforma y es ejecutable en los sistemas operativos Windows y Macintosh. El sistema estima cargas de combustibles forestales a partir del análisis de información recolectada en campo. Utiliza como datos de entrada información de campo estructurada en archivos de texto plano “.txt” y, opcionalmente, en la estructura delimitada por comas “.csv”. Los archivos de entrada deberán incluir el número de conglomerados que serán procesados, sus coordenadas de ubicación, el número de intersecciones en cada transecto para combustibles de 1, 10, 100 y 1 000 horas, los diámetros de los combustibles de 1 000 horas firmes y podridos, así como las profundidades de las capas de hojarasca y fermentación. La información contenida en los archivos se organizará acorde a los lineamientos estipulados en el manual de usuario, como se muestra en el ejemplo de la Figura 3.
El SICCO v3.0 puede ejecutarse desde la terminal de comandos o la GUI (Figura 4). Para realizar los procesos, se le indicarán al sistema los nombres de los archivos de entrada, de salida y se solicitará iniciar los cálculos. Una vez terminado el proceso, el sistema mostrará como resultado dos archivos de salida. El primero corresponde a los cálculos por sitio en t ha-1. El segundo, es un informe de los procesos realizados en cada conglomerado: zona bioclimática, tipo de vegetación, DA, DCP y GE asignados. De igual forma, serán señaladas las inconsistencias en los procesos y, si es el caso, errores de proceso. En la Figura 5 se ejemplifica la forma en que opera el sistema.
Figura 4 Imagen izquierda, interfaz de usuario en línea de comandos. Imagen derecha, interfaz de usuario GUI.
Los resultados del proceso se visualizan en editores de texto, en hojas de cálculo como Microsoft Excel ®, o paquetes estadísticos como Statistical Analysis System ® (SAS) y R®. En la Figura 6 se muestra un ejemplo.
Figura 6 Visualización de los resultados del proceso. Imagen izquierda, en editor de texto. Imagen derecha, en hoja de cálculo.
Cuando los procesos se efectúan de forma completamente satisfactoria, el sistema lo especifica al finalizar; por el contrario, si existieron fallos o anomalías, estos se indican y pueden revisarse en el archivo de salida con el informe de los procesos. El SICCO tiene la capacidad de estimar las cargas de combustibles del material leñoso caído en todo el país, no así para los combustibles de hojarasca y fermentación. Pese a que la información de las bases de datos referente a DA requeridas para la estimación de combustibles de hojarasca y fermentación es la más actualizada disponible en la literatura, solo se cuenta con datos para bosques templados y montanos. Cuando se solicita un proceso en zonas con ausencia de información referente a DA y el usuario no personaliza, previamente, los valores de configuración, el sistema realizará los procesos y finalizará con advertencias, mismas que es posible revisar en el archivo de salida con informe de los procesos. La Figura 7 ejemplifica un archivo final con advertencias.
Figura 7 Visualización en hoja de cálculo del archivo de salida con informe de los procesos, notificación de faltante de información sobre DA.
El SICCO v3.0 a diferencia de su versión en tablas de Microsoft Excel ®, no necesita el pago de licencias privativas para su ejecución. Una de las evoluciones más significativas, respecto a su versión 2.0, es que mantiene por separado las tablas de información como densidades aparentes, gravedades específicas y diámetros cuadráticos promedio del resto del código del sistema; por lo tanto es factible llevar a cabo actualizaciones constantes de dicha información. Asimismo, los usuarios tienen la opción de ingresar datos particulares de sus zonas de estudio.
Finalmente, una enorme ventaja del SICCO v3.0, en relación a sus versiones predecesoras, es la posibilidad de analizar, desde unas cuantas decenas hasta cientos de miles de sitios y conglomerados en tan solo pocos minutos. Lo anterior permite a los usuarios concentrar sus esfuerzos más en la calidad de los datos recolectados, que en el uso de las ecuaciones y procesos requeridos para los cálculos de los pesos por unidad de área, y con ello, incrementar la precisión de los estudios relacionados con el manejo de combustibles forestales.
Conclusiones
La actualización del Sistema de Cálculo de Combustibles a su versión 3.0, ha permitido solventar muchas necesidades identificadas en sus versiones anteriores. Una de ellas es la posibilidad de procesar más de un conglomerado a la vez, incluso cientos de miles de ellos, en pocos minutos. La separación de las bases de datos de la unidad de procesos principal, hace posible efectuar actualizaciones dinámicas de información referentes a GE, DA, DCP y, a su vez, que los usuarios configuren sus datos a la medida de sus necesidades para obtener resultados más precisos. El SICCO v3.0 estará disponible para descarga en la página institucional del INIFAP, una vez finalizados los procesos de registro de derechos de autor. Así, la actualización del SICCO forma parte de los esfuerzos en la generación de herramientas sencillas y expeditas que garanticen una adecuada evolución hacia el manejo del fuego en México.
