This study aims to implement a fire risk analysis approach that incorporates the knowledge gained from reconstructing the fire history and fire ecology in Canton Ticino, an area in southern Switzerland with low to medium fire frequency.
Fire has been part of the forest ecosystems in Canton Ticino since the last post-glacial period, as demonstrated by the charcoal analysis of lake sediments and the presence of a number of fire adapted animal and plant species. Since the Neolithic, humans have strongly modified fire frequency and intensity through active use of fire (slash and burn), fuel management (biomass consumption), and fire suppression. When humans fail to actively prevent fuel build up, fire takes its ecological role as biomass regulator.
Presently the study region experiences a mixed fire regime: anthropogenic fires during the winter season (December through April), and anthropogenic and natural fires during the summer season (May through November). Due to changes in the legislation and fire fighting organization, homogeneous fire regimes have only existed since 1990 for the anthropogenic fires and since 1980 for the natural (lightning-induced) fires. Generally speaking, fire extinction actions are very efficient and most of the forest fires (90 %) do not burnt more then 10 ha during the winter and 2.0 ha during the summer seasons respectively. In particular cases (i.e. dry and windy conditions during the fire season) multiple ignitions and an elevated rate of spread may overburden the capacity of the fire fighting organization and result in an intense and extended fire, as was the case in 1990 and 1997. In such cases, post-fire erosion, superficial runoff and sediment production may increase exponentially, exposing resources and infrastructure to damages.
In this historical and ecological context, fire management should not aim at avoiding any fire, but at preventing intensive and large fires. To meet fire management goals, the limited resources available may be best allocated on the basis of a fire risk analysis (intended as the combination of fire danger and fire impact analysis) allowing prioritization and focus on prevention, pre-suppression and fire fighting activities.
In this study we propose using fire selectivity analysis based on Monte Carlo simulations for a statistically based estimation of the relative fire danger in a given area. Contrarily, the vulnerability of fire (fire impact) was estimated by implementing the knowledge of fire ecology and post-fire reduction of forest protection in a qualitative (point assignment) assessment of potential fire effects. Statistical verification of the fire danger and expert evaluation of the vulnerability to fire and fire risk highlighted the suitability of the proposed approach for assessing the relative fire risk in a low to intermediate fire-prone region such as Canton Ticino. In addition, the method is open to further improvement such as the integration of information on fire-related fuel and sylvicultural management. Fire management authorities may now use the developed fire danger and fire risk maps for planning preventive and pre-suppression activities such as helicopter water points, fuel management interventions, and fire-scenario simulations for preparing detailed fire fighting plans for the areas at highest risk.
By changing the relative weight of winter or summer fire risk respectively, it is also possible to simulate shifts in the fire season due to climate change, assuming for instance an increased fire frequency due to lightning-induced fires in summer.
The fire risk maps presented here may, however, rapidly become obsolete due to changing landscape and ecosystem dynamics (e.g. extension of the constructed areas, post-fire recovery of the vegetation, sylvicultural activity, and landscape abandonment). A periodic revision (e.g. every
5 years) is recommended, but the algorithms developed in this study should facilitate the task of re-running the proposed analysis.
Biomass burning may be widely considered together with floods, volcanic eruptions, and storms as one of the major disturbances and evolutionary forces patterning vegetation structures and generating disturbance-adapted ecosystems. Since humans have domesticated fire they have contributed essentially to the changing fire regimes of the planet, so that nowadays fire regimes depend not only on climatic and biological factors, but also greatly reflect the cultural background of how people manage ecosystems and fire.
Over time, the systematic use of fire suppression neglected the prominent role of fire in preserving and shaping such ecosystems and brought about the so called “fire paradox”: the more efficient and successful the systematic fire suppression is, the more intense and catastrophic the few fires escaping from control will be. This generated a new awareness among scientists and managers about the ecological role of fire and the necessity of a shift from the fire control approach (i.e. concentration of the main effort in suppressing ongoing wildfires) towards the fire management approach, where fire prevention, fire danger rating, fire ecology, fire pre-suppression and suppression strategies are fully integrated in the landscape management. Implementing such a fire management approach is a very difficult task that requires a sound understanding of past forest stand and landscape dynamics and management practices, including fire history and fire ecology. In fact, contemporary forest ecosystems are the result of very complex interactions between past natural and anthropogenic forces. In addition, forest ecosystem services (protection, economic and recreational) and environmental conditions (climate change, pollution, invasive behaviour of alien species) are continuously evolving.
The main objective of this work is to propose a methodological approach for implementing the knowledge derived from studies of fire history, fire ecology, and fire suppression strategies in fire risk analyses at local to regional scales. We define fire risk as the combination of fire danger (the likelihood that an uncontrolled fire will occur in a given place) and vulnerability to fire for a given area (the potential outcome of a fire in terms of ecological effects, damage to infrastructure and properties, and human losses). So defined, fire risk focuses on structural (i.e. topograpical) and static factors that change very slowly (i.e. forest composition, anthropogenic infrastructures) and describes the mean risk level along an average fire season. We selected the Canton Ticino as study area, the most fire prone region of Switzerland.
The long term fire history shows that fire has been part of the forest ecosystems in Canton Ticino since the last post-glacial period. Since the Neolithic, humans have strongly modified the natural fire regime. When humans fail to actively prevent fuel build up, fire takes its ecological role as biomass regulator. Presently the area experiences two main fire seasons: the winter season during the vegetation rest (December through April) when fires are exclusively of anthropogenic origin, and the summer season (May through November) with a mixed regime of anthropogenic and natural fires.
The frequency of anthropogenic fires is primarily regulated through preventative measures (i.e. announcements of fire danger, information campaigns) and legislation (i.e. prohibition of burning garden debris in the open), whereas burnt area mainly depends on fire fighting organization (pre-suppression infrastructures, aerial fighting). The present fire regime is characterized by a prevalence of small size (< ha) fires and an increase of the percentage of lightning-induced summer fires. In case of extreme fire weather conditions (drought combined with dry Föhnwinds), multiple ignitions and an elevated rate of spread may overburden the capacity of the fire fighting organization and result in intense and extended fires. This is the reason why 90 % of the burnt area is caused by only 10 % of the total number of fire events.
From an ecological point of view, the presence of fire adapted species confirms that fire is part of the forest ecosystems in the study area. Large and intense fires may however threaten the protective function of the forests. This is especially the case in undisturbed and unmanaged forest stands that have produced an inconsistent herbaceous layer and a lot of dead fuel. In these stands forest fires may be particularly severe, altering the hydrogeological properties of the soil. This may induce high runoff and erosion rates, and in extreme cases gully and channel erosion or debris flows.
In this historical and ecological context, fire management should not aim at avoiding any fire, but at preventing intensive and large fires. To meet these fire management goals, the limited resources available may be best allocated on the basis of a fire risk analysis allowing prioritization and focus on prevention, pre-suppression and fire fighting activities.
The proposed method for analysing the relative fire risk of the area consists of three different steps.
In the first step we calculate the fire danger. Fire danger results from the combination of the probability of ignition and of fire spreading; that is, the chance of a given place to experience an uncontrolled fire. We used Monte Carlo simulations for testing fire selectivity of single factors such as forest vegetation cover, slope, altitude, aspect and
– for the spread danger only – terrain curvature, considering the fire outbreak points for the ignition danger and the mean burnt area for the spread danger. For anthropogenic fires we additionally considered the effect presence of an urban-forest interface and the existence of outliers in fire frequencies due to particular human-related activities (railway and others). We performed the analysis for the three existing fire regimes: anthropogenic winter and summer fires (considered unchanged and with consistent data since 1990) and natural summer fires (considered unchanged and with consistent data since 1980).
In the second step we estimated the vulnerability to fire of the study area. Vulnerability to fire resulted from the combination of the direct and indirect ecological fire effects (ecosystem resilience) and the potential damages to infrastructures and resources as a consequence of increased danger of post-fire runoff, erosion, rock fall, and debris flow.
In the third and last step fire danger and vulnerability to fire are combined in the fire risk calculated separately for the winter and the summer season. The resulting fire risk maps display for the winter time a medium fire risk for almost the half (45.8 %) of the territory and low portions with high (17.5 %) or very high (1.0 %) fire risk. If weighted with respect to the winter fire frequency, the summer season displays a very low to low fire risk (up to 99.4 % of the territory).
Statistical verification of the fire danger and expert evaluation of the vulnerability to fire and fire risk highlighted the suitability of the proposed approach for assessing the relative fire risk in a low to intermediate fire-prone region such as Canton Ticino. In addition, the method is open to further improvement such as the integration of information on fire-related fuel and sylvicultural management. Fire management authorities may now use the developed fire danger and fire risk maps for planning preventive and pre-suppression activities such as helicopter water points, fuel management interventions, and fire-scenario simulations for preparing detailed fire fighting plans for the areas at highest risk.
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In der Natur ist Feuer neben Stürmen, Vulkanausbrüchen, Überflutungen und Erdbeben einer der wichtigsten Störfaktoren, der für Dynamik und Erneuerung in Ökosystemen sorgt.
Seit der Beherrschung des Feuers, hat der Mensch die natürlichen Feuerregime massgeblich beeinflusst, so dass heutzutage das Feuergeschehen nicht nur von klimatischen und biologischen Faktoren, sondern auch vom kulturellen und geschichtlichen Hintergrund abhängt.
Langjährige Anstrengungen, Feuer systematisch zu bekämpfen, ohne deren natürliche Rolle in der Natur zu erkennen und zu respektieren, hat in vielen Fällen zu dem sogenannten Feuer-Paradox geführt: je effizienter die Brandbekämpfung ist, desto verheerender wirken die wenigen Brände, die dem sofortigen Löschen entgehen. Diese Erfahrungen haben die Fachleute inzwischen überzeugt, dass es wichtig ist, den Faktor Feuer aktiv im Landmanagement zu integrieren und vom Feuerlösch-Ansatz zum Feuermanagement-Ansatz überzugehen. So definiert ist Feuermanagement ein Ansatz zur Integration von biologischen, ökologischen, physischen und technischen feuerbezogenen Aspekten in der allgemeinen Landschaftsplanung. Die Implementierung von solchen theoretischen Ansätzen im Feuermanagement ist eine schwierig zu lösende Aufgabe, die ein detailliertes Verständnis der früheren Landschaftsdynamik und insbesondere der natürlichen und anthropogenen Einflussfaktoren, die die aktuellen Ökosysteme geprägt haben, voraussetzt. Hinzu kommen noch die sich ständig ändernden Erwartungen der Gesellschaft an die Ökosystemfunktionen unter den sich ebenfalls im Wandel befindlichen Umweltbedingungen wie z.B. Klimaveränderung, Umweltverschmutzung oder Invasion durch Neobiota.
In dieser Arbeit wird versucht, eine Methode zu entwickeln, um auf regionaler Ebene die Erkenntnisse aus dem Studium der Waldbrandgeschichte, der Feuerökologie und der Löschstrategien bei der Ermittlung des Waldbrandrisikos zu integrieren.
Dabei wird das Waldbrandrisiko als Kombination der Feuergefahr (Wahrscheinlichkeit eines Gebietes ein unkontrolliertes Feuer zu haben) und der Anfälligkeit eines Gebietes auf Feuereffekte (z. B. ökologische und funktionale Veränderungen der Ökosysteme, Infrastrukturschäden, Opfer) definiert. Insofern bezieht sich das Feuerrisiko auf strukturelle (Orographie) und relativ statische Faktoren (Waldzusammensetzung, menschliche Infrastrukturen) die sich nur langsam bis mittelfristig verändern. Als Testgebiet für die Fallstudie wurde der Kanton Tessin gewählt, die feueranfälligste Region der Schweiz.
Aus der früheren Feuergeschichte des Untersuchungsgebietes entnimmt man, dass Feuer in diesem Gebiet seit der letzten Eiszeit Bestandteil der Natur ist. Das Feuergeschehen wurde bereits sehr früh im Neolithikum bis in die Gegenwart durch menschlichen Einfluss geprägt.
Das Feuerregime kann heute in zwei unterschiedlichen Feuersaisons unterteilt werden: die Winterbrände während der Vegetationsruhe von Dezember bis April, die ausschliesslich durch Menschen verursacht werden und die Sommerbrände während der Vegetationszeit von Mai bis November, mit sowohl durch Menschen, wie durch Blitzschlag ausgelösten Waldbränden. Was die Waldbrände menschlichen Ursprungs anbelangt, haben vor allem die allgemeine Waldbrandprävention durch Information (z. B. Ankündigung des absoluten Feuerverbotes im Falle von hoher Brandgefahr) sowie die gesetzlichen Vorschriften (Verbot des Verbrennens von Gartenabfällen im Freien) einen Einfluss auf die Waldbrandhäufigkeit gehabt. Die Feuerwehrorganisation, die Vor-Löschaktivitäten (Vorbereitung von Wasserpunkten für Helikopter) und der häufige Einsatz der Feuerbekämpfung aus der Luft haben hingegen einen starken Einfluss auf die Grösse der einzelnen Brände und somit auch auf die gesamte Brandfläche gehabt. Das heutige Feuerregime ist gekennzeichnet durch eine steigende Tendenz der Blitzschlagbrände im Sommer, währenddem die menschlich verursachten Brände sich nach einem Rückgang Anfang der Neunziger Jahre stabilisiert haben. Die meisten Brände sind sehr klein (< 1 ha). Unter besonderen meteorologischen Verhältnissen (andauernde Trockenheit, starker Nordföhn) können aber gleichzeitig viele Brandausbrüche entstehen, die die Löschkapazität der Feuerwehrorganisation sprengen. Unter diesen Umständen können einzelne Brandflächen sehr gross werden. Heutzutage machen 10 % der Ereignisse ungefähr 90 % der gesamten Brandfläche aus.
Ökologisch gesehen, ist Feuer im Untersuchungsgebiet ein natürlicher Bestandteil der Ökosysteme. Dies wird durch die Präsenz von vielen feuerangepassten Arten bestätigt. Dennoch stellen ausgedehnte und intensive Waldbrände eine grosse Bedrohung für die Schutzfunktion der Wälder dar. In dichten und ungepflegten Wäldern, die seit Jahren ungestört sind (keine Brände und kein Waldbau) und wo sich viel tote Biomasse am Boden akkumuliert hat, können Feuer besonders intensiv werden und erhebliche Veränderungen der hydrologischen Eigenschaften des Gebietes verursachen. Nach Feuer sind der Oberflächenabfluss und die Bodenerosion stark erhöht, was im Falle von intensiven Niederschlägen zu Grabenerosion oder sogar zu Murgängen mit Geschiebetransport führen kann.
Unter diesen feuergeschichtlichen und feuerökologischen Rahmenbedingungen, soll das Ziel des Feuermanagements nicht das absolute Vermeiden jegliches Waldfeuers, sondern das Vorbeugen vor intensiven und grossflächigen Waldbränden sein. Um diese Ziele zu erreichen sollten die begrenzten Ressourcen möglichst effizient und gezielt auf Grund einer umfassenden Waldbrandrisiko-Analyse eingesetzt werden. Die Identifizierung der Risikogebiete ist die beste Voraussetzung, um die präventiven, infrastrukturellen, organisatorischen und strategischen Massnahmen im Rahmen des Feuermanagements zu planen.
Der hier vorgestellte methodologischer Ansatz zur Analyse des Waldbrandrisikos gliedert sich in drei unterschiedliche Module.
In einem ersten Modul wird die Feuergefahr, bestehend aus Ausbruchsgefahr (d.h. die Gefahr, dass ein Feuer ausbricht) und Ausbreitungsgefahr (d.h. die Gefahr, dass ein Feuer über einen beliebigen Punkt des Untersuchungsgebietes durchzieht) ermittelt. Zu diesem Zweck wird mittels Monte Carlo-Simulationen die Feuerselektivität von den Einflussparametern Waldvegetation, Höhe, Neigung, Exposition und – nur für die Feuerausbreitung – Geländebeschaffenheit getestet. Die Selektivitätsanalyse erfolgt aufgrund der Startpunkte für die Ausbruchsgefahr und der mittleren Brandfläche für die Ausbreitungsgefahr. Die Analyse erfolgte für alle drei homogenen Waldbrandregimes des Kantons Tessin: menschlich verursachte Waldbrände seit 1990 für die Wintersaison (Dezember bis April) und Sommersaison (Mai bis November) sowie Blitzschlagbrände seit 1980 für die Sommersaison. Für die Ermittlung der Ausbruchsgefahr von menschlich verursachten Waldbränden wurden zudem auch die Wald-Siedlung-Kontaktzone (forest-urban interface) und allfällige Spezialsituationen mit lokalbedingten überdurchschnittlichen Feuerfrequenzen (steile Bahnstrecken, Waffenplätze usw.) berücksichtigt.
In einem zweiten Modul wird die Anfälligkeit eines Gebietes auf die Feuereffekte ermittelt. Die Feuereffekte werden aus der Kombination der ökologischen Folgen eines Waldbrandes (Resilienz der Waldökosysteme) und dem Schadenspotenzial an den Ressourcen (Oberflächenabfluss, Erosion, Steinschlag, Murgang nach Feuer und daraus folgendes Gefahrenpotential für Infrastrukturen und natürliche Ressourcen) ermittelt.
Im dritten, letzten Modul, werden Feuergefahr und potentielle Feueranfälligkeit zu den Waldbrandrisikokarten (separat für Winter und Sommersaison) kombiniert. Die so ermittelten Waldbrandrisikokarten weisen für die Wintersaison sehr wenige Gebiete (1.0 %) mit sehr großem Risiko, 17.5 % des Gebietes mit hohem Risiko und fast die Hälfte des untersuchten Gebietes mit mässigem Risiko (45.8 %) aus. Im Vergleich zum Winter ist das Feuerrisiko im Sommer eindeutig kleiner, das ganze Gebiet weist ausschließlich die Kategorien sehr niedriges (72.8 %) bis niedriges (26.7 %) Risiko auf.
Die statistische Analyse der Waldbrandgefahr und die Expertenbeurteilung der resultierenden Feueranfälligkeits und Waldbrandrisikokarten haben die Eignung der in dieser Studie vorgestellten Methode zur Ermittlung des relativen Waldbrandrisikos für ein wenig bis mässig feueranfälliges Gebiet wie den Kanton Tessin bestätigt.
Die in dieser Studie ermittelten Waldbrandrisikokarten erlauben nun, die zur Verfügung stehenden begrenzten Mittel zur Feuervorbeugung und -bekämpfung gezielt einzusetzen. Feuer-Manager können somit das Planen der Vor-Löscheinrichtungen (wie z.B. die Wasserpunkte für Helikopter), das Durchführen von waldbaulichen Massnahmen zur Brandgutregulierung sowie das Simulieren und Trainieren von Waldbrandszenarien auf diesen Karten abstützen.
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In natura il fuoco è unitamente alle tempeste, alle eruzioni vulcaniche, alle inondazioni e ai terremoti uno dei principali fattori di disturbo responsabile della dinamica e della rinnovazione degli ecosistemi. Da quando l’essere umano ha imparato a gestire il fuoco ha anche notevolmente influenzato il regime e il ruolo naturale degli incendi, tanto che a partire da allora le caratteristiche pirologiche non dipendono solo da fattori biologici e climatici, ma anche dal substrato storico e culturale del territorio.
La lotta sistematica contro ogni forma di incendio senza cognizione e rispetto per il ruolo ecologico naturale del fuoco ha in molti casi portato al cosiddetto “paradosso del fuoco”, vale a dire alla paradossale correlazione positiva tra efficacia della lotta contro gli incendi e intensità dei pochi incendi che riescono a sfuggire a un rapido controllo. Queste esperienze nel campo della lotta contro gli incendi boschivi hanno convinto gli esperti e gli addetti ai lavori a cambiare approccio nella gestione del fenomeno, passando dal semplice controllo del fuoco (fire control) a una gestione attiva del problema (fire management). Alla base della gestione attiva degli incendi vi è l’idea di un’integrazione degli aspetti biologici, ecologici, fisici e tecnici del fuoco nelle attività generali di gestione del paesaggio. La traduzione in pratica di questo approccio teorico presuppone però non solo una conoscenza dettagliata delle dinamiche paesaggistiche pregresse e dei fattori naturali e antropici che hanno contribuito alla creazione degli attuali ecosistemi, ma richiede anche una particolare sensibilità per le esigenze della società nei confronti delle funzioni degli ecosistemi in un contesto ambientale in continua evoluzione (cambiamenti climatici, carico ambientale di inquinanti, comportamento invasivo di alcune specie di nuova introduzione ecc.).
In questo studio abbiamo sviluppato un metodo per la valutazione a livello regionale del rischio di incendio a partire dalle informazioni sulla storia e l’ecologia del fuoco e sulle strategie di lotta contro gli incendi. In questo ambito abbiamo definito il rischio di incendio come la combinazione tra pericolo di incendio (vale a dire la probabilità relativa per un qualsiasi punto del territorio di avere un fuoco fuori controllo) e la vulnerabilità al fuoco (vale a dire le potenziali alterazioni ecologiche e funzionali degli ecosistemi e i danni alle risorse causate dal passaggio di un incendio). Nella nostra definizione, il rischio di incendio si riferisce per lo più a fattori strutturali (per esempio l’orografia) o relativamente statici (composizione del bosco, distribuzione delle infrastrutture) del territorio che mutano lentamente nel tempo e che descrivono quindi il rischio medio durante una stagione di incendi normale. Quale area di studio è stato scelta il Cantone Ticino, la regione della Svizzera più soggetta al problema degli incendi boschivi.
La storia remota degli incendi dell’area di studio ci insegna come il fuoco sia naturalmente presente fin dal tardiglaciale. Da parte sua l’essere umano ha influenzato il regime naturale degli incendi già a partire dal Neolitico. Attualmente esistono due principali stagioni di incendio: la stagione invernale durante la pausa vegetativa (dicembre-aprile) con incendi esclusivamente di origine antropica; la stagione estiva (maggio-novembre), con un regime misto di incendi antropici e naturali. La frequenza degli incendi di origine antropica è stata negli ultimi decenni essenzialmente influenzata dalle attività di prevenzione attraverso l’informazione (annuncio di pericolo incendi, cartellonistica) e dai dispositivi di legge (proibizione di bruciare gli scarti vegetali all’aperto), mentre la superficie percorsa dal fuoco (sia a livello di singoli incendi che totale) ha subito una significativa riduzione grazie a un’adeguata organizzazione antincendio, alla preparazione di infrastrutture antincendio (punti di pescaggio per elicotteri) e al rapido ricorso alla lotta aerea in caso di necessità. Il regime degli incendi attuali è così caratterizzato da incendi di piccole dimensioni (< 1 ha) e da un aumento della frequenza relativa degli incendi estivi originati da fulmine. In caso di condizioni meteorologiche particolari (siccità prolungata accompagnata a vento da nord) possono comunque verificarsi contemporaneamente diversi inneschi di incendi a rapida propagazione che sfuggono all’immediato controllo da parte dell’organizzazione antincendio. In queste condizioni eccezionali singoli incendi possono diventare molto estesi: non a caso il 90 % della superficie bruciata totale è coperta da solo il 10 % degli eventi.
Dal punto di vista ecologico, la presenza di specie adattate al fuoco ribadisce il ruolo naturale del fuoco negli ecosistemi dell’area di studio. Incendi di grande superficie e di forte intensità rappresentano però una minaccia per la funzione protettiva delle foreste, specialmente quando sono colpiti popolamenti densi e maturi da anni cresciuti indisturbati e quindi non pronti a reagire a influenze esterne (incendi o cure selvicolturali). In questi boschi il fuoco può diventare particolarmente intenso a causa della presenza di un accumulo di necromassa e causare notevoli alterazioni delle caratteristiche idrogeologiche del suolo, con un forte aumento del deflusso superficiale delle acque e dell’erosione e, in caso di forti precipitazioni, la creazione di solchi erosivi e l’innesco di colate di fango.
Dato questo quadro pirologico generale, è ragionevole porre come obiettivo ultimo della gestione antincendio non tanto l’eliminazione totale e assoluta di qualsiasi tipo di fuoco, bensì la prevenzione di incendi intensi ed estesi. La miglior premessa per raggiungere questi obiettivi è un impiego finalizzato delle limitate risorse a disposizione in funzione di una analisi globale del rischio di incendio. L’identificazione e la classificazione delle zone a più alto rischio rappresentano infatti un passo fondamentale nell’individuazione delle misure preventive, infrastrutturali ed organizzative prioritarie nell’ambito della pianificazione antincendio.
L’approccio metodologico proposto in questo studio per l’analisi del rischio di incendio si articola in tre moduli. Il primo modulo è rappresentato dal calcolo del pericolo di incendio, vale a dire dalla combinazione del pericolo di innesco e del pericolo di propagazione (probabilità relativa che un fuoco si riveli o percorra un determinato punto dell’area di studio). Allo scopo è analizzata la selettività al fuoco di singoli parametri quali la composizione del bosco, l’acclività, la quota, l’esposizione e – limitatamente al pericolo di propagazione – la conformazione del terreno per mezzo di simulazioni Monte Carlo. L’analisi della selettività all’innesco fa naturalmente riferimento ai punti di origine degli incendi, mentre per la selettività alla propagazione è stata utilizzata la superficie media degli incendi. Per il pericolo di innesco di incendi di origine antropica sono inoltre state considerate sia la presenza di una zona di contatto tra aree abitative e foreste (interfaccia urbano-forestale) sia l’eventuale presenza di particolari situazioni effettive con elevata frequenza di innesco (tratti di ferrovia particolarmente acclivi ecc.). L’analisi ha preso in considerazione separatamente i tre differenti regimi di incendio attualmente presenti nell’area di studio, vale a dire gli incendi di origine antropica (considerati omogenei e consistenti a partire dal 1990) per la stagione invernale e quella estiva e gli incendi da fulmine (considerati omogenei e consistenti a partire dal 1980) per la stagione estiva.
Nel secondo modulo viene stimata la vulnerabilità di un’area al passaggio di un incendio. Gli effetti del fuoco sono stimati combinando le possibili conseguenze ecologiche dell’incendio (resilienza degli ecosistemi forestali) con il potenziale di danno alle infrastrutture e alle risorse naturali dovuto all’accresciuto pericolo di deflusso superficiale, erosione, caduta sassi e colate di fango.
Nel terzo e ultimo modulo il pericolo di incendio e la vulnerabilità potenziale al passaggio di un incendio sono combinati nel rischio di incendio, calcolato separatamente per la stagione invernale e quella estiva. Le carte del rischio di incendio così calcolate hanno indicato per la stagione invernale poche aree a rischio “molto elevato” (1 %), 17.5 % del territorio a rischio “elevato” e quasi la metà dell’area di studio (45.8 %) a rischio “medio”. In estate il rischio di incendio è decisamente meno elevato raggiungendo nel 72.8 % del territorio il livello “molto basso” e nel 26.7 % dei casi il livello “basso”.
La verifica statistica dei risultati dell’analisi del pericolo e la valutazione di un gruppo di esperti locali delle carte prodotte per la vulnerabilità al fuoco e il rischio di incendio hanno confermato l’idoneità dell’approccio metodologico proposto per la stima del rischio relativo di incendio in un’area a frequenza medio-bassa di incendio come il Canton Ticino. I responsabili della gestione del territorio e delle organizzazioni antincendio hanno ora a disposizione un valido strumento per la pianificazione delle infrastrutture antincendio (per esempio punti di pescaggio per elicotteri), per l’esecuzione di interventi selvicolturali di regolazione del combustibile e per la simulazione e l’esercitazione dei possibili scenari di incendio nelle zone più a rischio.
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Aux côtés des tempêtes, des éruptions volcaniques, des inondations et des séismes, le feu est, dans la nature, l’un des facteurs clés de perturbation qui contribuent à la dynamique et au renouvellement des écosystèmes. Depuis que l’homme le maîtrise, il a largement marqué de son empreinte les régimes du feu, si bien qu’aujourd’hui ces régimes dépendent non seulement de facteurs climatiques et biologiques, mais aussi des contextes culturels et historiques.
Au fil du temps, on s’est efforcé de lutter systématiquement contre le feu, sans reconnaître ni respecter son rôle de préservation et de façonnage des écosystèmes. Souvent, cela a conduit au
„paradoxe du feu“: plus la lutte contre les incendies est efficace, plus le faible nombre d’incendies qui échappent à l’extinction immédiate sont dévastateurs. Ces expériences ont entre-temps convaincu les spécialistes qu’il était important d’intégrer le facteur feu de façon active dans la gestion du territoire, et de passer d’une approche privilégiant l’extinction des incendies à une approche centrée sur leur gestion. Définie de la sorte, la gestion des incendies vise à intégrer les aspects biologiques, écologiques, physiques et techniques liés au feu dans la planification générale du paysage. Appliquer une telle approche représente une mission difficile. Elle requiert en effet une compréhension détaillée de l’ancienne dynamique des paysages, et en particulier des facteurs d’influence naturels et anthropiques qui ont marqué les écosystèmes actuels. S’y ajoutent les attentes en perpétuel changement de la société vis-à-vis des fonctions écosystémiques dans des conditions environnementales elles aussi en évolution, comme le changement climatique, la pollution de l’environnement ou l’invasion par les néobiotes.
Le principal objectif de ce travail est de développer une méthode afin d’intégrer dans l’analyse du risque d’incendie au niveau régional, les connaissances de l’historique des incendies, de l’écologie du feu, et des stratégies d’extinction. Le risque d’incendie de forêt est alors défini comme la combinaison du danger d’incendie (probabilité qu’un incendie non contrôlé se déclenche dans une zone donnée) et de la vulnérabilité d’une zone vis-à-vis des incendies (conséquences potentielles d’un incendie en termes de modifications écologiques et fonctionnelles des écosystèmes, dégâts aux infrastructures, nombre de victimes). Défini comme tel, le risque d’incendie porte sur des facteurs structurels (orographie) et relativement statiques (composition de la forêt, infrastructures anthropiques) qui n’évoluent que très lentement. Le canton du Tessin, région de Suisse la plus touchée par les incendies de forêt, a été choisi comme région test pour l’étude de cas.
L’histoire à long terme du feu signale sa présence dans les écosystèmes forestiers de cette région d’étude depuis la dernière période glaciaire. De la période néolithique à nos jours, l’homme a fortement modifié le régime naturel du feu.
Deux saisons différentes caractérisent aujourd’hui le régime du feu: les incendies hivernaux pendant la pause de la végétation, de décembre à avril, incendies exclusivement déclenchés par l’homme; les incendies estivaux pendant la période de végétation, de mai à novembre, incendies de forêt déclenchés par l’homme ainsi que par la foudre. Des mesures de prévention ponctuelles (p. ex. annonce d’interdiction absolue de faire du feu en présence d’un danger élevé d’incendie) et des dispositions légales (interdiction d’incinération en plein air de déchets de jardin) régulent la fréquence des incendies de forêt d’origine anthropique. Quant à la taille des incendies, et par voie de conséquence la surface globale sinistrée, elles dépendent essentiellement des structures de lutte contre l’incendie: organisation des sapeurs pompiers, activités de pré-extinction (préparation de points d’eau pour les hélicoptères) et intervention fréquente des moyens de lutte aérienne. Le régime actuel du feu se caractérise par une tendance à la hausse des incendies estivaux déclenchés par la foudre, tandis que ceux provoqués par l’homme, après avoir baissé au début des années 1990, se sont stabilisés depuis. La plupart des incendies sont de très petite taille (< 1 ha). Mais dans certaines conditions météorologiques extrêmes (sécheresse persistante, foehns secs du nord), nombre de feux peuvent se déclencher simultanément, rendant difficile l’intervention des sapeurs pompiers débordés. Dans de telles circonstances, des incendies de forêt isolés peuvent se propager à grande échelle. C’est pourquoi, à l’heure actuelle, 10 % des événements correspondent à 90 % environ de la surface incendiée totale.
Sur le plan écologique, la présence d’espèces adaptées au feu confirme qu’il est une composante naturelle des écosystèmes forestiers de la zone étudiée. Cependant, de vastes incendies de grande intensité représentent une menace sérieuse pour la fonction protectrice des forêts. Dans des forêts denses non entretenues et épargnées depuis des années par les perturbations (absence de sylviculture et d’incendie), où une grande quantité de biomasse morte s’est accumulée au niveau du sol, les incendies peuvent facilement gagner en intensité et modifier les propriétés hydrogéologiques du sol. Dans leur sillage, le ruissellement de surface et l’érosion au sol se voient largement accrus. De fortes précipitations peuvent alors provoquer une érosion en ravins, voire des laves torrentielles avec transport d’alluvions.
Dans ce contexte à dimension historique et écologique, la gestion des incendies ne doit pas chercher à tout prix à éviter tout incendie, mais à prévenir ceux de grande intensité et à large échelle. Pour atteindre ces objectifs, il convient d’allouer les ressources limitées de la façon la plus efficace et la plus ciblée possible, sur la base d’une analyse exhaustive des risques d’incendies de forêt. Dans le cadre de la gestion des incendies, l’identification des zones à risques constitue la meilleure condition pour planifier les mesures préventives, infrastructurelles, organisationnelles et stratégiques.
L’approche méthodologique de l’analyse du risque d’incendies de forêt a été organisée en trois volets. Dans un premier temps, nous calculons le danger d’incendie. Celui-ci se compose du danger de déclenchement (c’est-à-dire la probabilité qu’un feu se déclenche) et du danger de propagation (c’est-à-dire la probabilité qu’un feu se propage jusqu’à un point donné de la zone d’étude). À cet effet, nous avons réalisé des simulations Monte Carlo pour tester la sélectivité du feu vis-à-vis de paramètres d’influence tels que végétation forestière, altitude, pente, exposition et – uniquement pour la propagation du feu – morphologie du terrain. L’analyse de la sélectivité se déroule sur la base des points de départ de l’incendie pour le danger de déclenchement, et de la surface incendiée moyenne pour le danger de propagation. L’analyse porte sur la totalité des trois régimes homogènes d’incendies de forêt pour le canton du Tessin: incendies d’origine anthropique pendant la saison hivernale (décembre à avril), et pendant la saison estivale (mai à novembre) depuis 1990, incendies déclenchés par la foudre pendant la saison estivale depuis l’année 1980. Pour évaluer le danger de déclenchement d’incendies d’origine anthropique, nous avons aussi pris en compte l’interface habitat – forêt ainsi que quelques situations spécifiques de fréquences d’incendie supérieures à la moyenne liées aux conditions locales (voies ferrées à forte pente, places d’armes, etc.). Dans un deuxième temps, nous évaluons la vulnérabilité de la zone étudiée vis-à-vis des incendies. Elle résulte de la combinaison des conséquences écologiques d’un incendie de forêt (résilience des écosystèmes forestiers) et des dégâts potentiels infligés aux ressources (ruissellement de surface, érosion, chute de pierres, laves torrentielles après un incendie et danger potentiel pour les infrastructures et les ressources naturelles).
Dans un troisième et dernier temps sont combinés le danger d’incendie et la vulnérabilité vis-à-vis des incendies pour définir le risque d’incendie, les calculs étant séparés pour les saisons hivernale et estivale. Pour la période hivernale, les cartes de risques d’incendie qui en résultent présentent un nombre très réduit de zones à risque très élevé, soit 1.0 %, 17.5 % de zones à risque élevé, et
45.8 % de zones à risque modéré, soit presque la moitié des zones étudiées. L’été, le risque est nettement inférieur: l’ensemble de la zone étudiée présente exclusivement des catégories à risque très faible (72.8 %), ou faible (26.7 %).
La vérification sur base statistique du danger d’incendie calculé, de même que l’évaluation des experts portant sur la vulnérabilité vis-à-vis des incendies et sur le risque d’incendie, ont confirmé la pertinence de la méthode présentée dans cette étude pour évaluer le risque relatif d’incendie de forêt dans une région de vulnérabilité faible à moyenne comme le canton du Tessin.
Les cartes de danger et de risque d’incendie définies dans cette étude peuvent favoriser l’application, de façon ciblée, des moyens limités de prévention et de lutte mis à notre disposition. Les autorités de gestion des incendies peuvent désormais se fonder sur ces cartes lors de la planification des installations de pré-extinction (comme les points d’eau pour les hélicoptères), de l’exécution de mesures sylvicoles pour réglementer la gestion du combustible, et lors de la simulation de scénarios d’incendies en vue de préparer en détail les stratégies de lutte.