Validación comparativa de detección de áreas quemadas PROBA-V/MODIS/Sentinel-2 en Michoacán, México (2015-2020)

Resumen

Los incendios constituyen una gran preocupación medioambiental por sus efectos potencialmente negativos en los ecosistemas, el suelo y la atmósfera, y como consecuencia del cambio climático han están aumentando en todo el planeta. Los reportes de campo son el dato más cercano sobre incendios activos y áreas quemadas, sin embargo, a veces no son confiables o suficientes, por lo que es útil contar con series globales generadas a partir de información satelital. Entre los productos satelitales de áreas quemadas disponibles destacan la serie PROBA-V de 300 m de Copernicus (2014-2020). basada en el cálculo de índices que detectan cambios importantes en la vegetación, y la colección MCD64A1 de 500m de la NASA, derivada de datos MODIS, que parten de la detección de puntos de calor.

El objetivo de este trabajo fue comparar estos productos en el estado de Michoacán, México, donde se encuentran bosque templado y tropical seco (o selva baja caducifolia). además de agricultura y otras coberturas; el periodo estudiado va de 2015 a 2020.  

Para cada serie se contabilizan los pixeles con reporte de área quemada por mes y año para cada cobertura, y se analizan las coincidencias. Como referencia independiente y de mayor resolución que las series comparadas, se utilizan imágenes Sentinel-2 para ilustrar algunos casos, donde se calcula el índice dNBR para valorar el nivel de afectación.

En el periodo estudiado, el número de detecciones de PROBA-V es del orden de dieciséis veces mayor que el de MODIS (308699 contra 19061). PROBA-V identifica áreas quemadas de diciembre a mayo, y MODIS en abril y mayo, lo que se corresponde mejor a la realidad de la zona estudiada. En la serie PROBA-V, el 56.65% de las detecciones corresponden a bosque tropical seco, el 27.25% a agricultura y el 13.57% a bosque templado; MODIS detecta el 50.02% en zonas agrícolas, el 31.31% en bosque templado y únicamente el 17.31% en bosque tropical seco. Entre el 37.90% (2015) y el 78.72% (2020) de las áreas quemadas detectadas por MODIS lo son también por PROBA-V, pero menos del 5% de las localizadas por PROBA-V son detectadas por MODIS. En bosque tropical seco, la coincidencia no llega al 2% ningún año, lo que indica una importante sobredetección por parte de PROBA-V en este bioma. Los seis ejemplos de áreas quemadas detectadas que se visualizan en imágenes Sentinel-2, considerando el caso desde enero hasta junio, evidencian que en las zonas de transición entre bosque templado y seco ocurren normalmente en abril o mayo, o hasta junio en el caso de zonas cercanas a plantaciones de aguacate; por otra parte, las quemas agrícolas se dan en diferentes momentos del año. En general se constata un mayor acierto de MODIS que de PROBA-V en la zona estudiada; el índice dNBR identifica correctamente zonas de afectación alta, pero sobredetecta áreas quemadas con baja afectación.

Las series áreas quemadas permiten realizar un monitoreo, general y sistemático de los incendios ocurridos en un territorio; los datos de archivo permiten realizar estudios históricos. La exactitud de cada serie depende de los datos y algoritmos utilizados para generarla, además de las características de la zona de estudio. Las series de áreas quemadas basadas en anomalías térmicas, como la colección MCD64A1 de MODIS, resultan más precisas que las que identifican cambios en la vegetación, como PROBA-V, en particular cuando en la zona se encuentran biomas caducifolios. Es necesario, sin embargo, eliminar falsas detecciones debidas a la presencia de superficies altamente reflectivas, como nubes o cuerpos de agua. Por otra parte, si se busca estudiar los incendios forestales, es necesaria la superposición de mapas de uso de suelo.

La información aportada por las series no incluye incendios pequeños, en comparación con el tamaño de pixel. Si se requiere el estudio detallado de los incendios en zonas pequeñas, puede complementarse la información de las series con datos de campo e imágenes satelitales de alta resolución, por ejemplo, para evaluar el impacto del fuego o dar seguimiento al proceso de recuperación; resulta necesario, en este caso, clasificar previamente la imagen, para identificar las zonas quemadas.

Si bien los satélites MODIS y PROBA-V están llegando al final de su vida útil, ya existen otros tomando el relevo, tanto por parte de la NASA, como de la ESA, por lo que la disponibilidad de series de áreas quemadas, junto con otras de variables biofísicas y climáticas, está garantizada, con datos cada vez de mayor calidad y de periodos más largos.