A multidimensional statistical framework to explore seasonal profile, severity and land-use preferences of wildfires in a Mediterranean country. (1st December 2015)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Salvati, L.; Ferrara, A.; Mancino, G.; Kelly, C.; Chianucci, F.; Corona, P.
• Is Part Of: International forestry review. Volume 17:Number 4(2015:Dec.)
• Page Start: 485
• Page End: 497
• Publication Date: 2015-12-01
• Subjects: 634.9
• DOI: 10.1505/146554815817476431
• Languages: English
• ISSNs: 2053-7778

Abstract

This study analyses spatio-temporal patterns of wildfires in Greece using a multidimensional statistical framework based on non-parametric correlations, principal component analysis, clustering and stepwise discriminant analysis. Specifically, we assess the frequency, seasonal profile, severity and land-use type of 135 178 wildfires which occurred between 2000–2012 in Greece, one of the countries most affected by fire in Europe. Our results show that both the number of fires and the average size of the area covered by fire show a specific seasonal pattern with a marked increase during the dry season. Principal component analysis identifies three dimensions linked with the main type of land-use affected by the fires: (i) medium and large fires primarily affected landscapes composed of forests, mixed woodlands/shrublands and croplands; (ii) small fires mainly affected fragmented landscapes, i.e. those with mosaics of different crops, market gardens and non-vegetated, abandoned or marginal areas; (iii) fires affecting wetlands and pastures occurred particularly in late summer and showing medium-low severity. Hierarchical clustering highlights similarities in spatio-temporal patterns between fire indicators (ignition date, burnt land cover classes, fire size, fire density). K-means clustering allows us to distinguish between low-severity fires occurring in the wet season from intense and frequent fires occurring in the dry season but with distinct land-use selectivity. The research reported here contributes insight into the complexity of wild fires in the Mediterranean region and supports the design of more effective fire prevention measures including sustainable forest management practices and careful regional planning to minimise risk factors. Cette étude analyse les tracés spatio-temporels des feux de forêts en Grèce en utilisant un cadre statistique multidimensionnel basé sur des corrélations non-paramétriques, une analyse de l'élément principal, et une analyse discriminatoire en bloc et échelonnée. Nous évaluons spécifiquement la fréquence, les profils saisonniers, la sévérité et le ciblage des terres de 135 178 feux de forêts subis par la Grèce, l'un des pays les plus affectés par le feu en Europe, entre 2000 et 2012. Nos résultats montrent que le nombre de feux, ainsi que la taille moyenne de l'étendue couverte par le feu suivent un profil saisonnier spécifique, avec un accroissement marqué durant la saison sèche. L'analyse des facteurs principaux identifie trois dimensions liées au principal type de terrain affecté par les feux : (i) les feux larges et moyens affectaient principalement les paysages de forêts, de mixtures de terres boisées et de maquis et de terres de culture, (ii) les feux moins importants se passaient principalement dans les paysages fragmentés, tels que ceux composés d'un éventail de différentes cultures, les jardins maraîchers et les zones marginales abandonnées, avec peu de végétation, (iii) les feux affectant les terres humides et les pâturages s'amorçaient particulièrement en fin d'été, avec une sévérité moyenne, ou faible. Un regroupement des similarités des facteurs saillants hiérarchiquement dans des tracés spatio-temporels entre les indicateurs du feu (date de la première étincelle, classes de couvert brûlé, taille du feu, densité du feu) et un regroupement K-means nous permet d'établir une distinction entre les feux de sévérité faible, se déclarant dans la saison humide, et les feux intenses et fréquents de la saison sèche, mais avec une sélectivité distincte du terrain ciblé. La recherche rapportée ici contribue à éclaircir la complexité des feux de forêts dans la région méditerranéenne, et soutient l'ébauche de mesures de prévention contre le feu pus efficaces, incluant des pratiques de gestion forestière durable et une planification régionale attentive, pour minimiser les facteurs de risque.Este estudio analiza los patrones espacio-temporales de los incendios forestales en Grecia por medio de un marco estadístico multidimensional con base en las correlaciones no paramétricas, el análisis de componentes principales, el análisis de clústers y el análisis discriminante paso a paso. En concreto, evaluamos la frecuencia, el perfil estacional, la gravedad y el tipo de uso del suelo para 135 178 incendios forestales producidos entre 2000 y 2012 en Grecia, uno de los países europeos más afectados por los incendios. Nuestros resultados muestran que tanto el número de incendios como el tamaño promedio de las zonas quemadas muestran un patrón estacional específico con un marcado incremento durante la época seca. Mediante el análisis de componentes principales se identificaron tres dimensiones ligadas al tipo principal de uso del suelo afectado por los incendios: (i) los incendios medianos y grandes afectaron principalmente a paisajes compuestos por bosques, bosque/matorral mixto y tierras de labor; (ii) los pequeños incendios afectaron principalmente a paisajes fragmentados, es decir, aquellos con mosaicos de cultivos diferentes, huertas y áreas sin vegetación, abandonadas o marginales; (iii) los incendios que afectaron a los humedales y pastizales se produjeron en particular a finales del verano y mostraron una gravedad media a baja. El análisis de clúster jerárquico pone de relieve similitudes en los patrones espacio-temporales entre los indicadores de incendios (fecha de inicio, clases de cobertura del suelo quemado, tamaño del incendio, densidad de incendios). El análisis de clústers mediante K-means nos permite distinguir entre los incendios de baja severidad que suceden en la temporada de lluvias de los incendios intensos y frecuentes que tienen lugar en la estación seca, pero con distinta selectividad en el uso del suelo. La investigación que se presenta aquí contribuye con ideas al estudio de la complejidad de los incendios forestales en la región mediterránea y apoya el diseño de medidas más eficaces para la prevención de incendios, como prácticas de ordenación forestal sostenible y una ordenación del territorio cuidadosa para reducir al mínimo los factores de riesgo.