ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ

ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΗΣ ΥΛΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Γ. ΞΑΝΘΟΠΟΥΛΟΣ και Μ. ΜΑΝΑΣΗ Natural Resource Technologies Consulting, Μουσών 31, 17562, Αθήνα τηλ. 210 9889295, e-mail : gxnrtc@panafonet.gr Η χρησιµοποίηση και στη χώρα µας του διεθνώς αποδεκτού και ευρύτατα διαδεδοµένου συστήµατος πρόβλεψης της συµπεριφοράς των δασικών πυρκαγιών BEHAVE της ασικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ, προϋποθέτει την περιγραφή των δασικών καυσίµων µας µε ένα συγκεκριµένο τρόπο, όπου τα χαρακτηριστικά κάθε δασικού τύπου περιγράφονται µε ορισµένες µέσες τιµές. Το σύνολο των αντιπροσωπευτικών αυτών τιµών ονοµάζεται «µοντέλο καύσιµης ύλης». Τέτοια µοντέλα έχουν δηµιουργηθεί στην Ελλάδα από διάφορους ερευνητές για τους συνηθέστερα απαντώµενους τύπους δασικής καύσιµης ύλης. Η ακρίβεια των προβλέψεων συµπεριφοράς µια πυρκαγιάς από το BEHAVE εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από την ποιότητα των δεδοµένων που δίδονται σε αυτό και στα οποία βασίζονται οι υπολογισµοί. Για τη βελτίωση της αντιπροσωπευτικότητας των δεδοµένων όσον αφορά την καύσιµη ύλη, ένα από τα υποσυστήµατα του BEHAVE, ονοµαζόµενο NEWMDL, επιτρέπει τη δηµιουργία τοπικών µοντέλων καύσιµης ύλης. Για να αξιοποιήσει ο χρήστης αυτή την δυνατότητα χρειάζεται µετρήσεις της καύσιµης ύλης που τον ενδιαφέρει οι οποίες όµως δεν είναι συνήθως άµεσα διαθέσιµες και η συλλογή τους είναι κοπιώδης. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται µία απλή µέθοδος για τη δηµιουργία τέτοιων µοντέλων. Η µέθοδος στηρίζεται στην εκτίµηση της βιοµάζας, ειδικότερα των θάµνων, µε τη βοήθεια αλλοµετρικών εξισώσεων. Η βιοµάζα των θάµνων είναι η εξαρτηµένη µεταβλητή ενώ το ποσοστό της φυτοκάλυψης και το ύψος των θάµνων είναι οι ανεξάρτητες µεταβλητές. Συζητούνται η αποτελεσµατικότητα της µεθόδου και οι περιπτώσεις όπου η χρήση της είναι ενδεδειγµένη. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πρόβλεψη της συµπεριφοράς των δασικών πυρκαγιών είναι ένα από τα σηµαντικότερα βοηθήµατα για την καλή διαχείριση αυτών τόσο όσον αφορά την αντιµετώπισή τους (σχεδιασµός της αντιµετώπισής, εκπαίδευση προσωπικού) όσο και όσον αφορά τη γενικότερη πρόληψή τους (διαχείριση δασικής καύσιµης ύλης, εκτίµηση κινδύνου, προδιαγεγραµµένη καύση) (Ξανθόπουλος 1990). Σήµερα υπάρχει πληθώρα συστηµάτων για την πρόβλεψη της συµπεριφοράς των πυρκαγιών. Αυτά διαφέρουν σηµαντικά µεταξύ τους τόσο ως προς τις αρχές δηµιουργίας τους (εµπειρικά, στατιστικά, ηµι-εµπειρικά, φυσικά, κλπ.), όσο και ως προς τις συνθήκες και δυνατότητες εφαρµογής τους. Το ευρύτερα χρησιµοποιούµενο σήµερα µοντέλο πρόβλεψης της συµπεριφοράς της φωτιάς είναι το ηµι-εµπειρικό µοντέλο του Rothermel (Rothermel 1972). Σε αυτό βασίσθηκαν τα νοµογράµµατα

πρόβλεψης συµπεριφοράς της φωτιάς του Albini (Albini 1976), το πρωτοπόρο για την εποχή του και ακόµη χρησιµοποιούµενο σύστηµα πρόβλεψης της συµπεριφοράς πυρκαγιών µε Η/Υ που ονοµάσθηκε BEHAVE (Burgan and Rothermel 1984, Andrews 1986, Andrews and Chase 1989), αλλά και το σύγχρονο σύστηµα προσοµοίωσης της εξάπλωσης των πυρκαγιών στο χώρο που ονοµάσθηκε FARSITE (Finney 1998). Το ιδιαίτερο στοιχείο του µοντέλου του Rothermel, στο οποίο κατά µεγάλο µέρος οφείλεται η µεγάλη αποδοχή και εξάπλωσή του, είναι η δυνατότητα χρήσης του σε οποιονδήποτε τύπο δασικής καύσιµης ύλης µέχρι ύψος 2 µέτρων, περιλαµβανοµένων θαµνότοπων και λιβαδικών εκτάσεων. Το µοντέλο χρησιµοποιεί ως δεδοµένα για την πρόβλεψη της ταχύτητας διάδοσης της πυρκαγιάς, την ταχύτητα του ανέµου, την κλίση του εδάφους, την υγρασία της καύσιµης ύλης και ένα κατάλληλο «µοντέλο καύσιµης ύλης». Το µοντέλο καύσιµης ύλης ορίζεται σαν «ένας προσοµοιωµένος τύπος καύσιµης ύλης για τον οποίο έχουν καθορισθεί οι τιµές για όλες τις µεταβλητές περιγραφής του που απαιτούνται για τη λύση του µαθηµατικού µοντέλου διάδοσης της φωτιάς». Το τελευταίο αυτό στοιχείο, η περιγραφή δηλαδή της καύσιµης ύλης µε συγκεκριµένο τρόπο και η χρήση αυτής σαν ανεξάρτητο δεδοµένο για τη λύση του µοντέλου του Rothermel, κάνει δυνατή την παγκόσµια χρήση του τελευταίου (Ξανθόπουλος 1990). Στις ΗΠΑ, έχουν δηµιουργηθεί 13 βασικά µοντέλα καύσιµης ύλης που αντιπροσωπεύουν, σε αδρές γραµµές, το σύνολο σχεδόν των δασικών καυσίµων εκεί. Για τα µοντέλα αυτά έχουν δηµιουργηθεί κατάλληλες φωτογραφικές κλείδες ώστε να είναι εύκολη η αντιστοίχηση κάθε δασικού τύπου, κατά προσέγγιση, σε ένα από αυτά τα µοντέλα (Anderson 1982). Ακόµη, γι αυτά τα µοντέλα έχουν δηµιουργηθεί νοµογραφήµατα, µε τη χρήση του µοντέλου του Rothermel, µε τα οποία γίνεται δυνατή η πρόβλεψη της συµπεριφοράς της φωτιάς στο πεδίο χωρίς τη χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή (Albini 1976). Όµως, η πιο σηµαντική δυνατότητα για την παγκόσµια χρήση του µοντέλου του Rothermel παρέχεται από την ενσωµάτωση στο σύστηµα BEHAVE ενός υποσυστήµατος µε το όνοµα NEWMDL που σκοπό έχει τη διευκόλυνση των χρηστών για τη δηµιουργία µοντέλων καύσιµης ύλης προσαρµοσµένων στις δικές τους ανάγκες. Στην Ελλάδα, κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1990 έγιναν αρκετές προσπάθειες για τη δηµιουργία µοντέλων καύσιµης ύλης για τους δασικούς τύπους της χώρας (Dimitrakopoulos et al. 1999, Gagary 1984, Stamou et al. 1998). Λογική συνέχεια τέτοιων προσπαθειών είναι η δηµιουργία ενός µικρού αριθµού αντιπροσωπευτικών µοντέλων καύσιµης ύλης για όλη τη χώρα µε βάση στατιστικές µεθόδους (Dimitrakopoulos et al. 1999), κατά το πρότυπο των ΗΠΑ, συνοδευόµενων πιθανώς και από φωτογραφικές κλείδες αναγνώρισης (Anderson 1982) ή νοµογραφήµατα συµπεριφοράς της φωτιάς (Albini 1976). Τα αντιπροσωπευτικά αυτά µοντέλα µπορούν να χρησιµοποιηθούν επιχειρησιακά όταν δεν υπάρχει χρόνος για τη χρησιµοποίηση ακριβέστερων τιµών για τις παραµέτρους της καύσιµης ύλης, όπως κατά την αντιµετώπιση µιας πυρκαγιάς. Όµως, η δηµιουργία τοπικών (site-specific) µοντέλων καύσιµης ύλης µε τη βοήθεια του NEWMDL, εφόσον υπάρχουν οι κατάλληλες γνώσεις και τα απαραίτητα στοιχεία, είναι προφανές ότι µπορεί να αποδώσει καλύτερα αποτελέσµατα λόγω µεγαλύτερης ακρίβειας των δεδοµένων. Η διαδικασία της δηµιουργίας τοπικών µοντέλων συνιστάται όταν επιτρέπεται από τα

χρονικά και οικονοµικά περιθώρια, όπως σε περιπτώσεις προγραµµάτων µείωσης της καύσιµης ύλης, επιλογής δασοκοµικών χειρισµών και δηµιουργίας προδιαγραφών για τα υπολείµµατα των υλοτοµιών, προδιαγεγραµµένου πυρός, κλπ. Η προφανής µέθοδος για τη συγκέντρωση των απαραίτητων στοιχείων όσον αφορά τις τιµές των παραµέτρων της καύσιµης ύλης είναι η δειγµατοληπτική µέτρηση αυτής. Στη βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές δηµοσιεύσεις που περιγράφουν τη σχετική µεθοδολογία (Brown 1974, Brown et al. 1982). Η συστηµατική δειγµατοληψία είναι οπωσδήποτε ο ορθότερος τρόπος για την ακριβή περιγραφή της δασικής καύσιµης ύλης µιας περιοχής και προτιµάται συνήθως κατά τη δηµιουργία µακροπρόθεσµων σχεδίων διαχείρισης πυρκαγιών, διαχειριστικών µελετών που αναγνωρίζουν την ανάγκη εξέτασης της πυρασφάλειας των συστάδων κλπ.. υστυχώς όµως η δειγµατοληψία αυτή είναι ιδιαίτερα επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία και κατ επέκταση εργασία υψηλού κόστους. Ακόµη, τα πλεονεκτήµατά της µπορεί να χαθούν αν υπάρχει µεγάλη ανοµοιογένεια της καύσιµης ύλης. Τότε, η δηµιουργία ενός µοντέλου που να αντιπροσωπεύει το µέσο όρο της καύσιµης ύλης χάνει µέρος των πλεονεκτηµάτων του και συχνά απαιτείται η αναγνώριση οµοιογενών τµηµάτων της ευρύτερης περιοχής ενδιαφέροντος και η δηµιουργία περισσότερων αντιπροσωπευτικών µοντέλων καύσιµης ύλης. Μία εναλλακτική λύση για τον υπολογισµό των παραµέτρων της καύσιµης ύλης είναι η δηµιουργία και χρήση αλλοµετρικών εξισώσεων (εξισώσεων απλής ή πολλαπλής γραµµικής ή µη παλινδρόµησης), ώστε να είναι δυνατός ο υπολογισµός των απαραίτητων παραµέτρων της καύσιµης ύλης που είναι δύσκολο να µετρηθούν, χρησιµοποιώντας ως δεδοµένα τιµές χαρακτηριστικών της βλάστησης που είναι εύκολη η µέτρηση ή ακόµη και η εκτίµησή τους (Brown and Marsden 1976). Η παρούσα εργασία αποτελεί ένα βήµα σε αυτή την κατεύθυνση προτείνοντας µια πρακτική µεθοδολογία δηµιουργίας µοντέλων καύσιµης ύλης για την Ελλάδα, παρουσιάζοντας ένα παράδειγµα ιδιαίτερα προσαρµοσµένο στους θαµνώνες και την υπόροφο θαµνώδη βλάστηση των µεσογειακών οικοσυστηµάτων της χώρας. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Το βασικότερο δεδοµένο που απαιτείται για τη δηµιουργία ενός µοντέλου καύσιµης ύλης είναι η ποσότητα της βιοµάζας, τόσο ζωντανής όσο και νεκρής. Αρχικός στόχος της έρευνας υπήρξε η δηµιουργία µιας αλλοµετρικής εξίσωσης που να επιτρέπει την εύκολη κατά προσέγγιση εκτίµηση της ποσότητας της βιοµάζας στους θαµνώνες της χώρας. Η δειγµατοληψία έγινε σε περιοχές χαµηλού υψοµέτρου (<300 µ.) στις χερσονήσους Κασσάνδρα και Σιθωνία της Χαλκιδικής καθώς και στη υτική πλευρά του κυρίου κορµού της Χαλκιδικής. Με τη βοήθεια χαρτών και δασολόγων των τοπικών δασαρχείων επελέγησαν αντιπροσωπευτικές θέσεις. Σε καθεµία από αυτές επελέγησαν µε τυχαίο τρόπο ένα έως δύο σηµεία δειγµατοληψίας. Ο συνολικός αριθµός των σηµείων δειγµατοληψίας σε θάµνους ανήλθε σε 24 και περιελάµβανε θαµνώνες αείφυλλων πλατύφυλλων και πρινώνες υποκείµενους σε διάφορα επίπεδα πίεσης βοσκής, καθώς και υπόροφο θαµνώδη βλάστηση συστάδων χαλεπίου πεύκης (Pinus halepensis). Στην τελευταία κατηγορία αντιπροσωπευόταν τόσο ο υπόροφος αείφυλλων

πλατύφυλλων στην Κασσάνδρα όσο και ο υπόροφος σουσούρας (Erica verticillata) στη Σιθωνία. Σε κάθε σηµείο έγινε δειγµατοληψία µε προκαθορισµένη µεθοδολογία σε δύο έως τρεις τετράγωνες επιφάνειες 1m Χ 1m και κατόπιν υπολογίσθηκε ο µέσος όρος των µετρήσεων για το σηµείο. Όλη η οργανική ύλη µέσα σε κάθε επιφάνεια, ζωντανή και νεκρή, συλλέχθηκε και ζυγίστηκε αφού πρώτα διαχωρίστηκε σε κλάσεις µεγέθους (διαµέτρου) που είναι απαραίτητες για τη δηµιουργία των µοντέλων καύσιµης ύλης µε το BEHAVE. Οι κλάσεις αυτές είναι 0-6 mm, 6-25 mm, 25-76 mm., >76 mm για τη νεκρή καύσιµη ύλη και 0-6 mm για τη ζωντανή καύσιµη ύλη. Ακόµη ζυγίστηκε και η καύσιµη ύλη µε διάµετρο >6 mm. Της συλλογής προηγήθηκε η µέτρηση του ύψους και της ποσοστιαίας κάλυψης κάθε στρώµατος καύσιµης ύλης (θάµνων, χόρτων, ξηροφυλλοτάπητα και χούµου). 80 70 "ΕΝΕΡΓΗ" ΒΙΟΜΑΖΑ (tn/ha) 60 50 40 30 20 10 0 40 50 60 70 80 90 100 110 ΚΑΛΥΨΗ ΘΑΜΝΩΝ (%) Σχήµα 1. Ενεργή» βιοµάζα (= νεκρή βιοµάζα όλων των κατηγοριών διαµέτρου < 76mm + ζωντανή βιοµάζα των θάµνων διαµέτρου < 6 mm) σε σχέση µε την κάλυψη των θάµνων. Fig. 1. Active biomass (=dead biomass of all diameters less than 76mm, plus live shrub biomass of diameter less than 6 mm) in relation to shrub cover. Το ύψος µετρήθηκε ως ο µέσος όρος οκτώ προκαθορισµένων σηµείων εντός του τετραγώνου 1 m 2. Η κάλυψη των θάµνων εκτιµήθηκε ως η συνολική προβολή των θάµνων στο έδαφος, χωρίζοντας την τετράγωνη δειγµατοληπτική επιφάνεια σε 4 ίσα µέρη και εκτιµώντας το ποσοστό µη-καλυπτόµενου εδάφους από την προβολή της κόµης των θάµνων σε καθένα από αυτά. Η κάλυψη των θάµνων υπολογίσθηκε για κάθε τεταρτηµόριο ως (100-ποσοστό µη καλυπτοµένου εδάφους). Στη συνέχεια

καταγράφηκε ως κάλυψη θάµνων για τη δειγµατοληπτική επιφάνεια ο µέσος όρος των τεσσάρων εκτιµήσεων. Τα δένδρα του ανώροφου δεν περιελήφθησαν στις µετρήσεις γιατί τα µοντέλα καύσιµης ύλης αφορούν την καύσιµη ύλη µέχρι το ύψος των θάµνων (περίπου 2 m). Κατά τη διάρκεια της δειγµατοληψίας σε κάθε σηµείο έγινε συλλογή δειγµάτων από όλες τις κατηγορίες καύσιµης ύλης για τον υπολογισµό, µετά από ξήρανση, της περιεχόµενης σε αυτή υγρασίας. Με βάση αυτή τη µέτρηση έγινε αναγωγή όλων των µετρήσεων βάρους σε ξηρό βάρος. ΑΝΑΛΥΣΗ Η ανάλυση των στοιχείων αρχικά περιέλαβε τον υπολογισµό των γενικών στατιστικών µεγεθών για τα 24 δείγµατα. Στη συνέχεια επικεντρώθηκε στη δηµιουργία µιας εξίσωσης γραµµικής παλινδρόµησης. Οι ανεξάρτητες µεταβλητές ήταν το ύψος της θαµνώδους βλάστησης (ΥΨΟΣ) και η κάλυψη των θάµνων (ΚΑΛΥΨΗ) εκφραζόµενη ως ποσοστό (0-100%). Ως εξαρτηµένες µεταβλητές χρησιµοποιήθηκαν τόσο η συνολική βιοµάζα (ΒΙΟΜΑΖΑ) όσο και το µέρος αυτής («ενεργή» βιοµάζα) που χρησιµοποιείται στα µοντέλα καύσιµης ύλης στο BEHAVE, (ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ). Στην ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ δεν περιλαµβάνεται η ζωντανή ξυλώδης βιοµάζα των θάµνων διαµέτρου µεγαλύτερης των 6 mm. Πίνακας 1: Αποτελέσµατα των µετρήσεων βιοµάζας στα 24 σηµεία δειγµατοληψίας, σε tn/ha. Table 1: Biomass measurement results at 24 sampling points, in tn/ha. ΒΘΖ1 ΒΧ ΒΞ ΝΒ1 ΝΒ10 ΝΒ100 ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ ΝΒ/ΕΝΒ (tn/ha)(tn/ha)( tn/ha) (tn/ha) (tn/ha) (tn/ha) (tn/ha) (%) ΕΛΑΧΙΣΤΟ 5,13 0,00 3,12 0,45 0,00 0,00 10,05 12,46 ΜΕΓΙΣΤΟ 43,80 1,84 15,78 3,68 15,30 4,90 67,14 65,43 ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ 16,98 0,26 8,03 1,53 2,86 0,22 29,89 46,10 ΤΥΠΙΚΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ 12,33 0,46 3,22 0,82 3,02 1,00 16,95 12,13 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Το συνολικό βάρος της βιοµάζας (ΒΙΟΜΑΖΑ) κυµάνθηκε από 11,20 έως 90,12 tn/ha (τόνους ανά εκτάριο) ενώ το ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ κυµάνθηκε µεταξύ 10,05 και 67,14 tn/ha. Η ΚΑΛΥΨΗ κυµάνθηκε από 50 έως 100% και το ΥΨΟΣ από 24 έως 112 cm. Ο πίνακας 1 συνοψίζει τα αποτελέσµατα των µετρήσεων βιοµάζας όπου: ΒΘΖ1 ΒΧ ΒΞ : Ζωντανή βιοµάζα των θάµνων (φύλλα + λεπτά κλαδάκια διαµέτρου 6 mm) : Βιοµάζα χόρτων : Βιοµάζα ξηροφυλλοτάπητα (φύλλα και βελόνες)

ΝΒ1 : Νεκρή ξυλώδης βιοµάζα διαµέτρου < 6mm επί του εδάφους ΝΒ10 : Νεκρή ξυλώδης βιοµάζα διαµέτρου 6-25 mm επί του εδάφους ΝΒ100 : Νεκρή ξυλώδης βιοµάζα διαµέτρου 25-76 mm επί του εδάφους ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ: Το άθροισµα (ΒΘΖ1+ΒΧ+ΒΞ+ΝΒ1+ΝΒ10+ΝΒ100) ΝΒ/ΕΝΒ: Ο λόγος του συνόλου της νεκρής καύσιµης ύλης προς την ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ, εκπεφρασµένος επί τοις εκατό: (ΝΒ1+ΝΒ10+ΝΒ100)Χ100/ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ. Το πρώτο βήµα για την περαιτέρω ανάλυση ήταν η εξέταση των δεδοµένων µέσω γραφηµάτων (Σχήµατα 1 και 2). Από το σχήµα 2 έγινε σαφές ότι το ΥΨΟΣ δεν έχει καλή συσχέτιση µε την ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ. Στο σχήµα 1 η συσχέτιση της ΕΝ- ΒΙΟΜΑΖΑΣ µε την κάλυψη των θάµνων παρουσιάστηκε ικανοποιητική αλλά σαφώς µη-γραµµική. Στη συνέχεια, εφαρµόζοντας ανάλυση γραµµικής παλινδρόµησης, δηµιουργήθηκαν δύο εξισώσεις, µία για τον υπολογισµό του ΒΙΟΜΑΖΑ και µία για τον υπολογισµό του ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ. Και στις δύο εξισώσεις η ανεξάρτητη µεταβλητή είναι το γινόµενο του ΥΨΟΥΣ µε το τετράγωνο της ΚΑΛΥΨΗΣ: ΒΙΟΜΑΖΑ = 5,6680 + 0,00008 Χ ΥΨΟΣ Χ ΚΑΛΥΨΗ 2 (1) µε Αdj. R = 0,855, p<0,000005 για την εξίσωση και p<0,000005 για τον συντελεστή της ανεξάρτητης µεταβλητής και ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ = 6,05713 + 0,00006 Χ ΥΨΟΣ Χ ΚΑΛΥΨΗ 2 (2) µε Αdj. R = 0,862, p<0,000005 για την εξίσωση και p<0,000005 για τον συντελεστή της ανεξάρτητης µεταβλητής Η ΒΙΟΜΑΖΑ και η ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ εκφράζονται σε tn/ha, το ΥΨΟΣ σε cm και η ΚΑΛΥΨΗ ως ποσοστό (%). Στο σχήµα 3 εµφανίζεται η σχέση του γινοµένου µε την ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Αν και από πλευράς στατιστικών µεγεθών οι παραπάνω εξισώσεις είναι αποδεκτές, το µέγεθος του δείγµατος που χρησιµοποιήθηκε είναι οπωσδήποτε περιορισµένο και δεν επιτρέπει τον ισχυρισµό ότι οι εξισώσεις µπορούν να χρησιµοποιηθούν επιχειρησιακά ως έχουν. Εξ άλλου σκοπός της εργασίας αυτής είναι η επίδειξη της µεθοδολογίας. Ένα παράδειγµα δηµιουργίας µοντέλου καύσιµης ύλης π.χ. για τυπικούς υπερβοσκηµένους θαµνώνες µε ΥΨΟΣ = 50 cm και ΚΑΛΥΨΗ = 75% έχει ως εξής:

80 70 "ΕΝΕΡΓΗ" ΒΙΟΜΑΖΑ (tn/ha) 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 ΥΨΟΣ ΘΑΜΝΩΝ (cm) Σχήµα 2. Ενεργή» βιοµάζα (= νεκρή βιοµάζα όλων των κατηγοριών διαµέτρου < 76mm + ζωντανή βιοµάζα των θάµνων διαµέτρου < 6 mm) σε σχέση µε το ύψος των θάµνων. Fig. 2. Active biomass (=dead biomass of all diameters less than 76mm, plus live shrub biomass of diameter less than 6 mm) in relation to shrub height. 1. Χρησιµοποιώντας την εξίσωση 2, το ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ εκτιµάται σε 22,932 tn/ha. ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑ = 6,05713 + 0,00006 Χ 50 Χ 75 2 = 22,932 2. Υποθέτοντας κατανοµή των κατηγοριών καύσιµης ύλης όµοια µε τις µέσες τιµές από τον πίνακα 1, υπολογίζεται η παρακάτω κατανοµή του ΕΝ-ΒΑΡΟΥΣ σε tn/ha: ΒΘΖ1 : 13,028 (ποσοστό 57 %) ΒΧ : 0,196 (ποσοστό 1 %) ΒΞ : 6,163 (ποσοστό 27 %) ΝΒ1 : 1,178 (ποσοστό 5 %) ΝΒ10 : 2,196 (ποσοστό 9 %) ΝΒ100 : 0,170 (ποσοστό 1 %) 3. Χρησιµοποιώντας τις παραπάνω τιµές στο υποσύστηµα NEWMDL του BEHAVE, δηµιουργείται ένα µοντέλο καύσιµης ύλης. Για το σκοπό αυτό γίνονται επιπλέον οι παρακάτω γενικές υποθέσεις, βασισµένες στις οδηγίες του NEWMDL (Burgan and Rothermel 1984) και σε προηγούµενες ερευνητικές εργασίες. Λόγος επιφάνειας προς όγκο για τα λεπτά καύσιµα: Για τα ζωντανά φύλλα και κλαδάκια = 60 cm 2 /cm 3 Για τα χόρτα = 75 cm 2 /cm 3 Για τον ξηροφυλλοτάπητα = 55 cm 2 /cm 3 Για τα νεκρά ξυλώδη καύσιµα διαµέτρου <6mm = 60 cm 2 /cm 3

Ύψος χόρτων Βάθος ξηροφυλλοτάπητα Ενεργειακό περιεχόµενο για όλα τα καύσιµα = 25 cm = 4 cm = 20.000 KJ/Kg 80 70 "ΕΝΕΡΓΗ" ΒΙΟΜΑΖΑ (tn/ha) 60 50 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 (ΥΨΟΣ ΘΑΜΝΩΝ Χ ΚΑΛΥΨΗ ΘΑΜΝΩΝ 2 )/1000 Σχήµα 3. Ενεργή» βιοµάζα (Νεκρή βιοµάζα όλων των κατηγοριών διαµέτρου < 76mm + ζωντανή βιοµάζα των θάµνων διαµέτρου < 6 mm) σε σχέση µε το γινόµενο του ύψους των θάµνων µε το τετράγωνο της κάλυψης των θάµνων, διαιρούµενο δια 1000. Fig. 3. Active biomass (=dead biomass of all diameters less than 76mm, plus live shrub biomass of diameter less than 6 mm) in relation to the product of shrub height.with the square of shrub cover, divided by 1000. Φυσικά, µπορούν να χρησιµοποιηθούν ακριβέστερες τιµές για τα παραπάνω όταν το δηµιουργούµενο µοντέλο αφορά συγκεκριµένα είδη θάµνων για τα οποία υπάρχουν ακριβείς µετρήσεις στη βιβλιογραφία (π.χ. Dimitrakopoulos and Panov 1998). Ο πίνακας 2 έχει δηµιουργηθεί µε το υποσύστηµα TSTMDL του BEHAVE, µε το οποίο γίνεται έλεγχος των νέων µοντέλων, χρησιµοποιώντας το µοντέλο καύσιµης ύλης που δηµιουργήθηκε µε το NEWMDL. Στο µοντέλο δόθηκε, ενδεικτικά, ο αριθµός 81. Στον πίνακα αυτόν περιλαµβάνονται τόσο οι τιµές των παραµέτρων του µοντέλου όσο και µερικές προβλέψεις για τη συµπεριφορά µιας πυρκαγιάς σε αυτή την καύσιµη ύλη κάτω από συγκεκριµένες µετεωρολογικές συνθήκες. Πίνακας 2. Αποτελέσµατα από το υποσύστηµα TSTMDL του BEHAVE µε τη χρήση του δηµιουργηθέντος µοντέλου καύσιµης ύλης.

Table 2. Results from BEHAVE system s TSTMDL module, using the fuel model developed through the NEWMDL module. FUEL MODEL TEST RUN -- STANDARD ENVIRONMENTAL INPUTS STATIC 81. OVERGRAZED BRUSH, 50 CM HEIGHT BY: XANTHOPOULOS LOADS, MTON/HA S/V RATIOS, 1/CM OTHER ------------------ ----------------- ---------------------------- 1 HR 8.13 1 HR 72. DEPTH, CM 29.57 10 HR 2.20 LIVE HERB 0. HEAT CONTENT, J/G 19985. 100 HR 0.18 LIVE WOODY 60. EXT MOISTURE, % 19. LIVE HERB 0.00 SIGMA 65. PACKING RATIO 0.01553 LIVE WOODY 13.02 PR/OPR 2.32 ENVIRONMENTAL FIRE BEHAVIOR RESULTS DATA ---------------------------------------------- -------------------- FIRE MIDFLAME WIND, KM/H 1 HR FM 3. VARIABLE 0. 6. 20. 10 HR FM 4. ----------------- --- --- --- 100 HR FM 5. ROS (M/MIN) 2. 6. 25. LIVE HERB FM 70. FL (METERS) 2. 3. 6. LIVE WOODY FM 70. IR (KWATTS/SQMT) 2236. 2236. 2236. H/A (KJ/SQMT) 26034. 26034. 26034. SLOPE, % 30. FLI (KWATTS/MT) 654. 2461. 10808. Η ακρίβεια των δηµιουργούµενων µοντέλων µέσω της προτεινόµενης µεθοδολογίας, πέρα από τη βελτίωση της σχέσης εκτίµησης της βιοµάζας, µπορεί πιθανόν να βελτιωθεί σηµαντικά εάν γίνουν προσπάθειες για έναν αντιπροσωπευτικό καθορισµό των ποσοστών κατανοµής της ΕΝ-ΒΙΟΜΑΖΑΣ ανάλογα µε τον τύπο του θαµνώνα, τα είδη των θάµνων, την ηλικία από την τελευταία πυρκαγιά και τον βαθµό βόσκησης. Οι αποκλίσεις που προκύπτουν από τη χρήση εξισώσεων παλινδρόµησης και τις παραδοχές που αναφέρθηκαν είναι σε µεγάλο βαθµό αποδεκτές όταν συγκριθούν µε την ανακρίβεια που γίνεται αποδεκτή µε την επιλογή ενός από τα υπάρχοντα τυπικά µοντέλα, είτε των ΗΠΑ είτε αντίστοιχα Ελληνικά, όταν αυτά δεν ανταποκρίνονται ικανοποιητικά στα χαρακτηριστικά της καύσιµης ύλης για την οποία πρόκειται να γίνει πρόβλεψη συµπεριφοράς της φωτιάς. Ένα σηµείο που πρέπει να επισηµανθεί είναι ότι το ύψος και η κάλυψη των θάµνων µπορούν να µετρηθούν δειγµατοληπτικά σχετικά εύκολα, παραδείγµατος χάρη βαδίζοντας κατά µήκος γραµµών µέσα στην περιοχή ενδιαφέροντος και µετρώντας σε σηµεία ανά συγκεκριµένες αποστάσεις. Αν και η µέθοδος αυτή είναι η προτιµότερη, σε περίπτωση ανάγκης (π.χ. σε ώρα πυρκαγιάς) µπορεί να γίνει οπτική εκτίµηση του ύψους και της κάλυψης. Σε µια τέτοια περίπτωση το εκτιµώµενο ύψος (που αντιστοιχεί

περίπου στις κορυφές των θάµνων) είναι κατά κανόνα µεγαλύτερο από εκείνο που θα προέκυπτε από µετρήσεις. Οι Burgan και Rothermel (1984) αναφέρουν ότι το πραγµατικό µέσο ύψος είναι περίπου 70% του µέγιστου ύψους. Αυτό συµφωνεί και µε παρατηρήσεις των συγγραφέων. Σε περίπτωση λοιπόν οπτικής εκτίµησης του ύψους προτείνεται ο πολλαπλασιασµός της εκτιµώµενης τιµής µε το συντελεστή 0,7 και η χρήση της νέας τιµής ύψους τόσο στην εξίσωση 2, όσο και κατά διαδικασία της δηµιουργίας µοντέλων καύσιµης ύλης µε το NEWMDL. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η προτεινόµενη µεθοδολογία αποτελεί ένα γρήγορο και αποτελεσµατικό τρόπο για τη δηµιουργία αντιπροσωπευτικών µοντέλων καύσιµης ύλης για τη χώρα µας. Η παρουσιαζόµενη εξίσωση 2 και η κατανοµή των διαφόρων κατηγοριών καύσιµης ύλης ανάλογα µε το µέσο όρο του µικρού δείγµατος, αν και µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως έχουν σε µία πρώτη προσέγγιση, οπωσδήποτε επιδέχονται βελτίωση όπως προαναφέρθηκε. Η αξιοποίηση της µεθοδολογίας µπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα επιθυµητή σε περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει ο χρόνος, το προσωπικό και οι πιστώσεις για τη δηµιουργία τοπικών µοντέλων καύσιµης ύλης ή όπου δεν απαιτείται η µέγιστη δυνατή ακρίβεια προβλέψεων. Επιπλέον, η µεθοδολογία αυτή µπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα πρακτική χρησιµοποιούµενη σε συνάρτηση µε Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών και µεθόδους Τηλεπισκόπισης γιατί µπορεί να επιτρέψει την αξιοποίηση της πληροφορίας για το ύψος και την πυκνότητα της βλάστησης στο χώρο. Η καύσιµη ύλη µπορεί να εµφανίζεται µε συνεχή εναλλαγή στο χώρο, όπως πραγµατικά είναι, αντί να κατανέµεται σε 2-3 αντιπροσωπευτικά µοντέλα µε αντίστοιχη απότοµη µεταβολή της συµπεριφοράς της φωτιάς όταν αυτή περνά από το ένα µοντέλο στο άλλο. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστούµε τους δασολόγους και δασοπόνους των δασαρχείων Κασσάνδρας και Πολυγύρου για τη βοήθειά τους στην επιλογή αντιπροσωπευτικών θέσεων δειγµατοληψίας. Ιδιαίτερες ευχαριστίες στο δασολόγο κ. Γ. Κλωνάρη του δασαρχείου Κασσάνδρας. Η έρευνα διεξήχθη στα πλαίσια του προγράµµατος «ασικές Πυρκαγιές», σε σύµβαση µε την επιτροπή ερευνών του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης, µε υπεύθυνο τον καθηγητή του τµήµατος ασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος ρ. Ν. Στάµου. Το πρόγραµµα συνχρηµατοδοτήθηκε από το πρόγραµµα του ΝΑΤΟ Science for Stability και το Υπουργείο Γεωργίας.

SUMMARY A METHODOLOGY FOR THE DEVELOPMENT OF FUEL MODELS FOR FOREST FIRE BEHAVIOR PREDICTION G. XANTHOPOULOS and M. MANASI Natural Resource Technologies Consulting, 31 Mouson str. Athens, 17562, Greece Phone: (3 01) 9889295, e-mail : gxnrtc@acropolis.net Use of the universally accepted and widely used BEHAVE forest fire behavior prediction system of the U.S. Forest Service requires a description of the forest fuels in a particular way, in which the fuel characteristics are represented by certain average values. The set of these representative values is called a fuel model. Various researchers have developed such models for some of the most common fuel types in Greece. Fire behavior prediction accuracy with BEHAVE depends to a large extent on the quality of inputs. Aiming at improving the representativeness of fuel inputs, one of the BEHAVE subsystems, named NEWMDL, facilitates development of site-specific fuel models. The user, in order to make use of this subsystem, needs some measurements of the forest fuels of interest. However, these are not usually easily available and their collection is tedious. In this publication, a simple methodology for the development of such fuel models is presented. The methodology is based on biomass estimation, specifically that of shrubs, using regression equations. Dead and live shrub biomass is the dependent variable while shrub cover and shrub height are the independent variables. The effectiveness of the method and the cases where its use is appropriate are discussed. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Albini, F. A. 1976. Estimating wildfire behavior and effects. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Gen. Tech. Rep. INT- 30. Ogden, Utah. 92p. Anderson, H. E. 1982. Aids to determining fuel models for estimating fire behavior. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Gen. Tech. Rep. INT- 122. Ogden, Utah. 22p. Andrews, P. L. 1986. BEHAVE: Fire behavior prediction and fuel modeling system - BURN subsystem, Part 1. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. INT-194. 130 p. Andrews, P. L. and C. H. Chase. 1989. BEHAVE: Fire behavior prediction and fuel modeling system - BURN subsystem, part 2. U.S. Department of Agriculture, For. Serv. Gen. Tech. Rep. INT-260. 93 p. Brown, J. K., and M. A. Marsden. 1976. Estimating fuel weights of grasses, forbs and small woody plants. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Res. Note INT - 210. 11p.

Brown, J. K., R. D. Oberheu, and C. M. Johnston. 1982. Handbook for inventorying surface fuels and biomass in the Interior West. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Gen. Tech. Rep. INT- 129. Ogden, Utah. 48p. Burgan, R. E., and R. C. Rothermel. 1984. BEHAVE: fire behavior prediction and fuel modeling system Fuel subsystem. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Research Station, Gen. Tech. Rep. INT- 167. Ogden, Utah. 126p. Dimitrakopoulos, A. P., and P. Panov. 1998. Chemical and physical fuel parameters of Mediterranean vegetation. pp. 2579-2586. In proceedings of the 3rd Int. Conf. on Forest Fire Research. November 16-20, Luso-Coimbra, Portugal. Domingos Xavier Viegas, editor. Published by ADAI, Coimbra, Portugal. 2718 p. Dimitrakopoulos, A. P., G. Xanthopoulos, and V. Mateeva. 1999. Statistical classification of Mediterranean fuel types in Greece. pp. 125-131. In proceedings of the International Symposium on Forest Fires: Needs and Innovations. November 18-19, 1999, Athens, Greece. Published by CINAR S.A., Athens, Greece, under the auspices of the European Commission DG XII. 419 p. Gagary, P. 1994. Fuel Modeling and Fire Behaviour Simulation of Maquis - type Vegetation in Crete, Greece. M.Sc. Thesis. Mediterranean Agronomic Institute of Chania. Chania, Greece. 77p + Appendix. Rothermel, R. C. 1972. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuels. U.S. Department of Agriculture, For. Serv. Res. Pap. INT-115. 40 p. Stamou, N., K. Kalabokidis, P. Konstantinidis, S. Fotiou, A. Christodoulou, V. Blioumis, P. Prastacos, M. Diamandakis, and G. Kochilakis. 1998. Improving the efficiency of the wildland fire prevention system in Greece. Pp. 203-221. In proceedings of the 3rd Int. Conf. on Forest Fire Research. November 16-20, Luso-Coimbra, Portugal. Domingos Xavier Viegas, editor. Published by ADAI, Coimbra, Portugal. 2718 p. Ξανθόπουλος, Γ. 1990. υνατότητες πρόβλεψης συµπεριφοράς της πυρκαγιάς στα δάση της Ελλάδας. Σελ. 199-203. Στα πρακτικά του Πανελληνίου Συνεδρίου της Ελληνικής ασολογικής Εταιρείας, µε θέµα " ασοπονία και Περιφερειακή Ανάπτυξη", 7-9 Νοεµβρίου 1990, Καρπενήσι. 417 σελ.