Introducción

Anualmente, la superficie de cobertura natural quemada en todo el mundo es de 3 a 5 millones de kilómetros cuadrados (^{Jones et al., 2022}). El impacto de los incendios sobre la vida silvestre y los ecosistemas puede ser profundo y tener implicaciones en la biodiversidad, el desarrollo de las comunidades vegetales, el almacenamiento de carbono (^{Justice et al., 2006}; ^{Jones et al., 2022}), la erosión del suelo y los ciclos hidrológicos (^{Chuvieco et al., 2019}). Más de 90 % de los incendios en la mayoría de los biomas tienen origen antrópico (^{Chuvieco et al., 2019}; ^{Neger et al., 2022a}), con el fin de cambiar el uso del suelo o por la gestión de la tierra, para realizar prácticas agrícolas, por accidente o negligencia (^{Jones et al., 2022}). Los incendios afectan al clima y a la calidad del aire, por lo que se han identificado como Variables Climáticas Esenciales (ECV) por el Sistema Global de Observación del Clima (GCOS, Global Climate Observing System) (^{Justice et al., 2006}).

El cambio climático está incrementando la incidencia de incendios (^{Jones et al., 2022}) y se espera que los efectos del fuego aumenten en el futuro, si bien sus consecuencias variarán regionalmente, en función de los cambios en los modelos de precipitación (^{Chuvieco et al., 2019}).

El fuego es el resultado de la ocurrencia simultánea de tres factores: (I) fuente de ignición, humana o natural, (II) reserva de combustible, y (III) condiciones ambientales (precipitación, temperatura, viento, humedad del aire y del suelo) secas (^{Jones et al., 2022}; ^{Neger et al., 2022a}); lo anterior se conoce como el triángulo del fuego (^{Jardel et al., 2014}).

El clima condiciona doblemente el potencial de incendios, ya que determina la acumulación de biomasa, como resultado de los procesos ecosistémicos de productividad primaria y descomposición; por otra parte, la estacionalidad de la lluvia y la sequía definen el estado de humedad de los combustibles y su disponibilidad para mantener la propagación del fuego (^{Jardel et al., 2014}). Un déficit de humedad prolongado durante los meses que preceden la temporada de incendios puede reducir las reservas de humedad del suelo y hacer que la vegetación sea menos resiliente a condiciones propicias para el inicio del fuego (^{Jones et al., 2022}). Esto es así, en particular, en áreas de mucha producción de vegetación, donde la actividad del fuego se asocia con las altas temperaturas y periodos secos (^{Chuvieco et al., 2019}; ^{Neger et al., 2022a}); son regiones con disponibilidad intermedia (o alternada) de humedad, suficientemente productivas para acumular biomasa, pero con sequías tan frecuentes como para desecar de manera intermitente la vegetación disponible (^{Jardel et al., 2014}; ^{Jones et al., 2022}).

Tal es el caso de los bosques de pinos o encinos de climas templados húmedos, pero con una estación seca larga (^{Jardel et al., 2014}); así como de, sabanas y bosques tropicales caducifolios (^{Chuvieco et al., 2019}), principalmente en América del Sur, Sudeste Asiático y África Subsahariana, donde a los incendios naturales hay que sumar las prácticas de deforestación y manejo (^{Justice et al., 2006}).

En México, gran parte del territorio se ubica en las zonas tropical y subtropical y las características fisiográficas, el clima y los tipos de vegetación son propicios para la ocurrencia de incendios. De acuerdo con la Comisión Nacional Forestal (Conafor), en el periodo 2015-2022 se quemaron cerca de 500 000 hectáreas forestales en todo el país (sin contabilizar las quemas agrícolas), con un promedio cercano a los 7 000 incendios anuales. El estado de Michoacán, con importantes superficies de bosques templados y tropicales caducifolios, todos los años experimenta numerosos incendios y contribuye con cerca de 10 % a las estadísticas nacionales (^{Conafor, 2024}). Estos datos, que provienen directamente de registros de campo, se han utilizado para la realización de algunos trabajos cartográficos (^{Pompa-García et al., 2018}); sin embargo, existen deficiencias en el sistema de captura de la Conafor, por lo que no son confiables en todos los casos (^{González-Gutiérrez et al., 2020}).

Ese problema es común en muchos inventarios nacionales o regionales, que tienden a incluir solo algunos tipos de incendios, lo que da lugar a bases de datos incompletas y fragmentadas (^{Chuvieco et al., 2019}; ^{Jones et al., 2022}), por lo que deberían utilizarse en combinación con otras fuentes (^{Zúñiga-Vásquez et al., 2017}); además, a menudo las localizaciones de las zonas quemadas se realizan a posteriori y de manera aproximada, lo cual genera errores en la georreferenciación (^{González-Gutiérrez et al., 2020}).

En las últimas décadas, uno de los avances más importantes en el estudio de los incendios ha sido el desarrollo de productos satelitales de detección de incendios y áreas quemadas, que han permitido construir un panorama global de la actividad del fuego (^{Szpakowski y Jensen, 2019}; ^{Jones et al., 2022}). Si bien, las series tienen menor resolución espacial, su análisis es más sencillo que la estimación de áreas quemadas a partir de imágenes satelitales como Landsat o Sentinel-2, que se utilizan para la validación de las series (^{Giglio et al., 2020}), así como para el estudio de casos particulares y el análisis preciso de la superficie afectada, el nivel de afectación y la recuperación posterior (^{Llorens et al., 2021}).

Entre las series globales disponibles destaca el producto MCD64A1, construido por la NASA (National Aeronautics and Space Administration) a partir de datos del sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) de los satélites Terra y Aqua (^{Giglio et al., 2018}); serie mensual que corresponde a la colección 6, última versión del algoritmo con la que se ha recalculado el archivo completo de datos a partir del año 2000 (^{Giglio et al., 2020}). Las detecciones del sensor MODIS se basan en la identificación de anomalías térmicas, lo que permite la detección de incendios activos, así como la estimación de la potencia emitida por el fuego y el área quemada (^{Giglio et al., 2021}).

La serie MCD64A1 ha probado ser más precisa para la identificación de incendios y áreas quemadas en el estado de Michoacán, en comparación con otros productos disponibles, como la serie PROBA-V 300 m de Copernicus (^{Champo et al., 2023}). También, existen series de datos satelitales globales de variables climáticas, como las proporcionadas por el Global Land Data Assimilation System (GLDAS) de la NASA, que contribuyen a la comprensión del problema de los incendios y sus implicaciones (^{Rui y Beaudoing, 2022}).

El interés por el uso de datos de teledetección para el estudio de los incendios se ha incrementado en México durante los últimos años, como lo muestra el creciente número de publicaciones sobre el tema (^{Neger et al., 2022b}). A partir de la serie de áreas quemadas MCD45A1, anterior a la MCD64A1, se evaluaron los incendios forestales de gran magnitud ocurridos en México entre 2000 y 2014; en este periodo se identificaron 389 454 ha quemadas en Michoacán, lo que corresponde a un promedio de 25 963.6 ha año^-1 (^{Manzo, 2016}). Otros estudios utilizan datos MODIS para explorar la relación entre los incendios y el clima con un enfoque de predicción (^{González et al., 2023}) o causalidad (^{Villar-Hernández et al., 2022}); ^{Pompa-García et al. (2018)} utilizaron el Índice de Aridez y obtuvieron como resultado que en la zona norte del país prevalecen las causas naturales, mientras que en el centro y sur (donde se localiza Michoacán), la alta densidad de población y las actividades agrícolas explican la mayoría de los incendios.

El objetivo de este trabajo fue analizar la ocurrencia de incendios en el estado de Michoacán, para el periodo entre 2015 y 2022, a partir de la serie MCD64A1 mediante el uso de diferentes coberturas y las variables climáticas temperatura media y precipitación. Se parte de la hipótesis de que los incendios en Michoacán tienen mayoritariamente causas humanas.

Materiales y Métodos

Área de estudio

El área de estudio corresponde al estado de Michoacán, ubicado en el centro occidente de México, entre los 18º y 21º N y los 100º y 104º O. El territorio es atravesado de oriente a poniente por dos estructuras montañosas: el Eje Volcánico Transversal y la Sierra Madre del Sur. Los climas predominantes son: Aw tropical lluvioso con lluvias en verano, BS seco estepario y Cw templado con lluvias en verano. El intervalo altitudinal es de 0 m a cerca de 4 000 m. Coexisten diferentes tipos de bosque templado (pino, encino, oyamel y mesófilo), con la vegetación asociada secundaria arbórea y arbustiva; también se desarrolla el bosque tropical caducifolio y su vegetación secundaria arbórea y arbustiva; la agricultura es tanto de riego, como de temporal, con zonas de agricultura de humedad; además hay pastizales y matorrales; el resto de coberturas (tulares, manglares y vegetación hidrófila), junto con asentamientos humanos, zonas sin vegetación y cuerpos de agua son poco susceptibles de presentar incendios (^{Durán y Sevilla, 2003}; ^{Rzedowski, 2006}). En la Figura 1 se muestra el mapa de coberturas vegetales e el estado de Michoacán.

Fuente: ^{Inegi, 2019}.

Figura 1 Mapa de coberturas de Michoacán, derivado a partir del mapa de uso de suelo y vegetación Serie VII de Inegi. 

Resultados

Las temperaturas y las precipitaciones por mes y año se muestran en la Figura 2. La temperatura media en el periodo 2015-2022 en Michoacán fue de 22.66 °C; 2015, 2018, 2019 y 2020 estuvieron por encima del promedio y 2016, 2017, 2021 y 2022 por abajo. Las temperaturas aumentaron anualmente de enero a mayo (este último fue el mes más cálido, con promedios de hasta 29 °C) y disminuyeron, paulatinamente, hasta diciembre (incluso menores a 19 °C). Las precipitaciones ocurrieron entre junio y octubre, dentro de la temporada de lluvias.

Figura 2 Temperatura media y precipitación en Michoacán por mes y año desde 2015 hasta 2022 (datos GLDAS). 

El mapa de la Figura 3 muestra las detecciones de incendios en el estado de Michoacán cada año entre 2015 y 2022. Se contabilizaron 26 727 pixeles en total con detección de incendios (3 340.87 detecciones anuales en promedio); 2021 fue el año con el mayor número (5 269) y 2022 el año con el menor (2 398).

Figura 3 Mapa de detecciones de incendios en Michoacán de 2015 a 2022 (datos MCD64A1). 

A lo largo del año, los incendios se concentraron en los meses más secos y calurosos, principalmente en mayo, con un promedio de 1 551.00 detecciones, y abril con 958.38; el máximo registro correspondió al mes de abril de 2021, con 2 347, seguido por mayo de 2020, con 2 094. En la estación lluviosa, los incendios son escasos o incluso inexistentes (Figura 4).

Figura 4 Detecciones de incendios en Michoacán por mes y año (datos MCD64A1). 

Las quemas agrícolas representaron 48.41 % de las detecciones. En su mayoría fueron quemas en agricultura de riego (31.36 %) en dos temporadas: la más importante en primavera (mayo, con eventos en abril) y otra en invierno (noviembre y diciembre); también hubo quemas de pastizales (8.72 %) en primavera (abril y mayo) y algunas a inicios del verano (junio); en agricultura de temporal (8.33 %), se efectuaron de enero a mayo.

Los incendios forestales (32.85 %) afectaron, principalmente, a bosques templados (19.18 %) y a la vegetación secundaria arbustiva (8.72 %) y arbórea (4.96 %) de esta asociación; se produjeron desde marzo hasta junio, en particular abril y mayo. En zonas de bosque tropical caducifolio (17.14 %), los incendios ocurrieron en abril y mayo, fueron más numerosos en las zonas de vegetación secundaria arbórea (5.02 %) y arbustiva (9.65 %), donde se prolongaron hasta junio; lo anterior en comparación con el bosque tropical caducifolio propiamente (2.48 %) (Figura 5). Esta tendencia general presentó algunas variaciones para cada cobertura en los años estudiados (Figura 6).

Figura 5 Variación mensual del promedio de detecciones de incendios en las principales coberturas vegetales de Michoacán y su distribución por cobertura en el periodo 2015 a 2022 (datos MCD64A1). 

Figura 6 Detecciones de incendios en las principales coberturas vegetales por mes y año en Michoacán entre 2015 y 2022 (datos MCD64A1). 

En la Figura 7, se muestra la variación por mes y año de las variables climáticas analizadas correspondientes a las coberturas vegetales agricultura, bosque templado y bosque tropical caducifolio, con sus respectivas vegetaciones secundarias. La agricultura y el bosque templado se ubican en zonas climáticas similares, con promedios anuales en el periodo de 21.17 °C y 19.92 °C, respectivamente; mientras que en el bosque tropical caducifolio, las temperaturas son más elevadas, con un promedio general de 25.64 °C. Las precipitaciones son similares en todo el territorio, con pequeñas diferencias entre coberturas en los máximos de los meses más lluviosos.

Figura 7 Temperatura media y precipitación por mes y año desde 2015 hasta 2022 para las principales coberturas vegetales (datos GLDAS). 

Discusión

En el estado de Michoacán, la temporada de incendios corresponde a la estación seca, en primavera, cuando las temperaturas son elevadas y aún no comienza la temporada de lluvias. Esto es así de manera natural en las zonas subtropicales, donde anualmente se presentan las condiciones propicias para la ocurrencia de este tipo de eventos: déficit de precipitaciones, anomalías térmicas positivas y vegetación estresada hidrológicamente (^{Galván y Magaña, 2020}). La frecuencia de incendios se relaciona con la estacionalidad de la lluvia y la sequía, y específicamente, con la duración del periodo con déficit de humedad, en el cual existe combustible disponible y condiciones para la propagación del fuego (^{Jardel et al., 2014}). Sin embargo, por sí mismas esas condiciones no son suficientes para explicar el gran número de detecciones en el estado: un promedio de 3 340.87 al año. Se evidencia la participación de un factor humano como la causa de ignición directa (^{Neger et al., 2022a}), asociado a las prácticas de manejo agrícola o forestal, o a la intención de realizar un cambio de uso de suelo (^{Chuvieco et al., 2019}).

Las diferencias observadas en la temperatura media, y en particular los cambios en los patrones de precipitación (^{Neger et al., 2022a}), solo explican de manera parcial la variabilidad interanual de los incendios. No se observa, por ejemplo, ninguna anomalía negativa de ENOS (el fenómeno de El Niño), como las de los años 2003, 2005 y 2011 que se relacionan con megaincendios ocurridos en diferentes partes del país (^{Neger et al., 2022a}). La única anomalía climática destacable en el periodo estudiado fue la lluvia atípica del mes de marzo de 2015, que pudo limitar el número de incendios en bosques. Otro factor que explica la menor incidencia de incendios en 2015, así como en 2018, es el inicio temprano (marzo-abril) de la temporada de lluvias; no obstante, se trata de un argumento en sentido negativo: no explica la ocurrencia de más incendios los años con condiciones propicias, sino su limitación cuando estas no lo fueron; es decir, como empezó a llover, los agricultores tuvieron que dejar de quemar.

Con base en los datos analizados, 48 % de los eventos detectados en Michoacán entre 2015 y 2022 correspondieron a quemas agrícolas. En el país se estima que las actividades agrícolas inducen al menos 40 % de los incendios debido a la práctica tradicional de tala y quema (^{Galván y Magaña, 2020}). En particular, la mayoría de los incendios que ocurren en el centro y sur de México tienen causas antropogénicas, relacionadas, principalmente, con las actividades agrícolas y factores socioeconómicos que se concentran en las áreas con mayor densidad poblacional (^{Pompa-García et al., 2018}).

Asimismo, los resultados muestran que las quemas en agricultura de temporal inician en enero y en la agricultura de riego en diciembre, lo que confirma que la estacionalidad de las quemas en las zonas agrícolas tiene un inicio más temprano que la temporada de incendios de primavera; ello coincide con el arranque del ciclo agrícola de secano (^{Pompa-García et al., 2018}; ^{Galván y Magaña, 2020}). En Michoacán, la mayoría de las quemas asociadas a la agricultura se producen en el norte del estado, en la depresión del Lerma-Santiago, en la frontera con los estados de Jalisco y Guanajuato, donde el fuego se utiliza como una “herramienta campesina” para eliminar malezas, favorecer el rebrote del pasto para el ganado, limpiar la parcela de esquilmos agrícolas o matar plagas (^{Farfán et al., 2020}).

En cuanto a los bosques, la vulnerabilidad a condiciones climáticas anormalmente secas y cálidas, en especial en periodos de sequía depende de factores como la proximidad de la agricultura y otras actividades humanas, o de la accesibilidad a los ecosistemas forestales (^{Galván y Magaña, 2020}). A menudo, las talas intencionales con fines agrícolas resultan en incendios forestales, hasta cierto punto accidentales; sin embargo, es evidente que la mayoría de los incendios forestales en Michoacán en los últimos años han sido intencionales, con el fin de cambiar el uso de la tierra y expandir las áreas para la producción de cultivos, como el aguacate (^{Bravo-Espinosa et al., 2014}; ^{Galván y Magaña, 2020}; ^{Olivares, 2020}).

El bosque tropical caducifolio, que ocupa muchas zonas naturales de Michoacán, es un tipo de vegetación de gran vulnerabilidad, ya que durante la estación seca de marzo a mayo tiende a ser altamente inflamable (^{Galván y Magaña, 2020}). Los datos analizados muestran que los incendios detectados en esta cobertura corresponden, en esencia, a vegetación secundaria, lo que indica que hay recurrencia en zonas perturbadas.

Conclusiones

Con el fin de conocer la incidencia de los incendios en el estado de Michoacán y su relación con el clima, se analizó la serie MCD65A1 de MODIS, junto con las series de temperatura y precipitación GLDAS correspondientes al periodo 2015 a 2022, mediante la Serie VII de Inegi para distinguir los tipos de cobertura vegetal afectados. En general, las condiciones climáticas no permiten explicar el elevado número de incendios, con un promedio anual de 3 340.87 detecciones, si bien un inicio temprano de la temporada de lluvias coincide con los años que acumulan menos siniestros (2015 y 2018). En 2021 se tiene el máximo número de detecciones, con 5 269, sobre todo en abril, lo que pudo propiciarse por un ambiente particularmente seco que coincidió, ese año en particular, con el confinamiento por la pandemia de Covid-19; de manera contrastante, el mínimo se registra en 2022, con 2 398.

Resulta evidente la participación de un factor humano, en particular por la utilización del fuego para prácticas agrícolas, principalmente de agricultura de riego, que representan casi la mitad de las detecciones, sobre todo, en la depresión del Lerma-Santiago, al norte del estado.

Las detecciones en bosques templados suponen un tercio del total y afectan más a los bosques que a la vegetación secundaria; en zonas de bosque tropical caducifolio, los incendios ocurren en vegetación secundaria, lo que indica la reincidencia de las perturbaciones.

Las series de tiempo derivadas de datos satelitales, junto con datos de clima y tipos de coberturas, permiten realizar un seguimiento global y objetivo de los incendios, y lograr una comprensión del panorama general de este problema; por otra parte, las imágenes satelitales de alta resolución contribuyen a analizar con mayor detalle los casos particulares.