Mapeamento dos incêndios florestais no Monte Quénia

A montanha mais alta do Quénia - e a segunda mais alta do continente africano - o Monte Quénia está encerrado no Parque Nacional do Monte Quénia, que cobre uma área de 715 km2 nas terras altas do centro do país. O Parque Nacional e a Reserva Florestal foram designados como Património Mundial da UNESCO em 1997 e são um dos principais motores do turismo local e internacional no Quénia.

Figura 1: Vista da imagem RGB do Sentinel-2 do Monte Quénia em 2019

Apesar do seu estatuto de proteção, ocorrem ocasionalmente incêndios no Parque Nacional, nomeadamente em março de 2019. A teledeteção pode ser uma tecnologia útil para identificar áreas afectadas por incêndios e monitorizar a regeneração pós-incêndio no Parque Nacional. A Digital Earth Africa (DEA) está a ajudar Eric Nganga, do Centro Regional de Mapeamento de Recursos para o Desenvolvimento (RCMRD) para fornecer uma avaliação rápida do impacto dos incêndios no Monte Quénia.

O DE Africa está a fornecer acesso gratuito e aberto a dados prontos para análise do Sentinel-2 (disponíveis com uma resolução de 10 metros), juntamente com tecnologia e uma série de algoritmos, para fornecer informações sobre as regiões afectadas pelos incêndios.

Cálculos do rácio de combustão normalizado (NBR)

O rácio de queimadas normalizado (NBR) é um índice concebido para realçar as áreas queimadas em grandes zonas de incêndio, medindo a forma como a vegetação saudável e verde e a vegetação queimada reflectem a luz de forma diferente. O DEA calcula a extensão da área ardida medindo a alteração do NBR antes do incêndio (utilizando uma imagem composta de base) e depois. O NBR utiliza as bandas do Sentinel-2 do infravermelho próximo/banda 8 (NIR) e do infravermelho de ondas curtas/banda 12 (SWIR), como mostra a equação abaixo:

Os valores NBR variam entre -1 e 1. A vegetação verde saudável terá um valor NBR elevado, enquanto a vegetação queimada terá um valor baixo. As áreas de vegetação seca e castanha ou de solo nu também apresentam valores NBR mais baixos do que a vegetação verde.

O NBR na prática

Para mapear a extensão do fogo no Parque Nacional do Monte Quénia, Eric concentrou-se numa área com uma extensão de 30 km por 50 km centrada na latitude -0,18 Sul, longitude 37,3 Este. A data do incêndio em questão foi registada como 10 de março de 2019 e foi considerada uma linha de base de 3 meses para esta análise. Assim, as datas relevantes foram registadas da seguinte forma:

• Data de início, pré: 9 de dezembro de 2018
• Data final, pré: 9 de março de 2019
• Data do incêndio: 10 de março de 2019
• Data de início do posto de trabalho: 11 de março de 2019
• Data final do pós-incêndio: 9 de abril de 2019

Figura 2: Mapas vermelho-verde-azul (RGB) e rácio de queimadura normalizado (NBR) da área de estudo para o período de referência de dezembro de 2018 a março de 2019

O DE Africa tornou possível comparar os pontos quentes da floresta a partir do Sistema de Informação sobre Incêndios para a Gestão de Recursos (FIRMS), que traça os pontos quentes observados a partir de satélites para incêndios activos em tempo quase real (NRT) e incêndios históricos. A informação sobre os pontos críticos é gerada tanto pelo Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) como pelo Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS). O DE Africa utiliza os dados de pontos quentes do FIRMS para analisar as alterações no NBR nos locais identificados como incêndios activos (ou históricos), como mostra a Figura 3 abaixo.

Figura 3: Gráfico do NBR pós-incêndio com os pontos quentes MODIS

O DE Africa pode extrair os valores de NBR nos locais de pontos críticos para as imagens de NBR de base e pós-incêndio, permitindo avaliar a forma como o incêndio influenciou os valores de NBR, como se mostra na Figura 4 abaixo.

Figura 4: Gráfico do RGB do Sentinel 2 e do NBR pós-incêndio

O DE Africa também calcula o Delta Normalized Burn Ratio (dNBR), ou seja, a alteração do Normalized Burn Ratio (NBR) subtraindo os valores NBR pós-incêndio do valor NBR de base, tal como definido na equação abaixo e na Figura 5. O valor dNBR pode ser mais útil do que apenas o NBR para determinar o que está queimado, uma vez que mostra a mudança em relação ao estado inicial. Uma área ardida terá um valor dNBR positivo, enquanto uma área não ardida terá um valor dNBR negativo ou um valor próximo de zero.

Figura 5: Delta Normalized Burn Ratio (dNBR) mostrando a área ardida bem como a gravidade do fogo no parque

Eric também aplicou um valor de limiar de dNBR para tentar reduzir os falsos positivos, mantendo apenas as áreas com valores de dNBR superiores ao valor de limiar escolhido (por exemplo, 0,3), como mostra a Figura 5. O valor de limiar escolhido pode ter de ser ajustado consoante o caso de utilização.

Figura 6: Aplicar o limiar ao rácio de combustão normalizado Delta

O DE Africa foi capaz de fornecer uma avaliação da área ardida com base nos pixéis do Sentinel-2, que apresentou as áreas com valores de dNBR superiores ao limiar definido. Foram geradas várias outras estatísticas, contabilizando as áreas que não têm dados, como se mostra abaixo.

Apoiar a tomada de decisões

A DE Africa ajudou Eric a fazer uma avaliação rápida da área ardida com a floresta em cerca de 90 km2 (cerca de 10% da área). Isto será útil no envolvimento com o Serviço Florestal do Quénia (KFS), que foi mandatado para a tarefa de monitorizar a cobertura florestal. O seu trabalho também ajudará a informar os decisores políticos nos seus esforços para conservar a floresta e ajudará o Quénia a apresentar relatórios sobre os Objectivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU.

Sobre Eric Lawrence Nganga

Eric trabalhou em geo-informação, gestão de dados, gestão de terras, ciências espaciais, deteção remota e alterações climáticas. Tem um mestrado em Sistemas de Informação Geográfica da Universidade de Nairobi e um bacharelato em Planeamento e Gestão Ambiental da Universidade de Kenyatta.

Com anos de experiência prática em GIS, Eric trabalha atualmente no Centro Regional de Mapeamento de Recursos para o Desenvolvimento (RCMRD) como Técnico de Dados. Implementou várias tarefas de análise geoespacial enquanto participava numa série de projectos, tais como: mapeamento de oportunidades de restauração de paisagens florestais no Condado de Makueni, Quénia, Programa de Contabilidade do Capital Natural do Ruanda, o programa Sistema de Estimativa de Emissões com Base na Terra no Quénia (SLEEK) e mapeamento da cobertura da terra para gases com efeito de estufa.

As suas áreas de especialização são a análise de grandes volumes de dados geoespaciais e o seu valor acrescentado, a gestão de dados, o arquivo e a disseminação, a comercialização de dados comerciais e de alta resolução. Eric viajou muito e esteve envolvido no reforço das capacidades do pessoal governamental de vários países da África Oriental e Austral.