ارزیابی اثر تنک‌‌کردن جنگل‌‌شناسی در توده‌‌های دست‌‌‌‌کاشت بر رفتار آتش‌‌سوزی-های سطحی و تاجی (مطالعه موردی: سری‌‌های ملکرود جنگل سیاهکل)

جهدی, رقیه; عربی, مهدی

doi:10.22111/jneh.2023.42189.1896

ارزیابی اثر تنک‌‌کردن جنگل‌‌شناسی در توده‌‌های دست‌‌‌‌کاشت بر رفتار آتش‌‌سوزی-های سطحی و تاجی (مطالعه موردی: سری‌‌های ملکرود جنگل سیاهکل)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار علوم و مهندسی جنگل، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل

² دانشیار نقشه‌‌برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران

10.22111/jneh.2023.42189.1896

چکیده

در شرایط تغییرات اقلیمی، بیابان‌‌زایی و تخریب زمین، یک مسئله مدیریتی حیاتی در جنگل‌‌های شمال ایران این است که چگونه می-توان تاب‌‌آوری جنگل‌‌ها را در برابر آتش‌‌سوزی‌‌ها افزایش داد. طی دهه‌‌های گذشته، مدیران جنگل‌‌ از تیمارهای جنگل‌‌شناسی به‌‌منظور بازسازی ساختار، ترکیب و تنوع توده‌‌های جنگلی هیرکانی استفاده کرده‌‌اند، اما شواهد علمی مبنی بر اثر این تیمارها بر کاهش خطر آتش در این منطقه وجود ندارد. در این مطالعه بر اساس رویکرد مدل‌‌سازی رفتار آتش با استفاده از فلم‌‌مپ ام‌‌تی‌‌تی، روابط مکانی بین تیمار جنگل‌شناسی کاهش ماده‌‌سوختنی ( تنک‌‌کردن) و احتمال سوختن سطحی و تاجی در سری‌‌های 6 و 7 ملکرود جنگل سیاهکل ارزیابی شد. در ابتدا مشخصات ماده‌‌سوختنی بعد از توسعه تیمارهای جنگل‌‌شناسی در دوره زمانی 1385 الی 1395 در منطقه مطالعه برای ارزیابی تنک‌‌کردن سبک و تنک‌‌کردن سنگین به‌‌عنوان ابزارهای بازسازی برای شرایط ماده‌‌سوختنی مشابه تجزیه و تحلیل شد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل واریانس برای تعیین اثر تیمار جنگل‌‌شناسی تنک‌‌کردن بر احتمال‌‌های سوختن سطحی و تاجی انجام شد. نتایج مدل‌‌سازی در سطح سیمای‌‌سرزمین نقش مهم تنک‌‌کردن را در کاهش احتمال سوختن تاجی ( تقریبا 11 درصد) در منطقه مورد مطالعه تایید می‌‌کند، با این وجود، اثر تنک‌‌کردن روی احتمال سوختن سطحی از نظر آماری معنی‌‌دار نبود ( 05/0P> ). در مقایسه دو نوع تنک‌‌کردن از نظر شدت، تنک‌‌ سنگین اثر بیشتری روی تغییر احتمال سوختن سطحی و تاجی ( به‌‌ترتیب 10 درصد افزایش و 39 درصد کاهش در توده جنگل‌‌کاری سوزنی‌‌برگ) نسبت به تنک‌‌ سبک داشته است. به‌‌ رویکرد مدل‌سازی در این مطالعه بینش‌های جدیدی را برای بهبود تهیه‌‌ نقشه مکانی احتمال سوختن جنگل، شامل وارد کردن متغیرهای حساس به عملیات تنک‌‌کردن به مدل‌‌ها و ارائه اطلاعات مفید برای جلوگیری از رفتار شدید آتش‌سوزی جنگل از طریق تیمارهای موثر جنگل‌‌شناسی ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مخاطرات محیط طبیعی

عنوان مقاله [English]

Effects of silvicultural thinning in planted stands on surface and crown wildfire behavior (Case study: Malekroud districts of Siahkal Forest)

نویسندگان [English]

Roghayeh Jahdi ¹
Mahdi Arabi ²

¹ Assistant Professor of Forest Sciences, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

² Associate Professor of Surveying, Department of Surveying and Geomatics Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Under rapid climate change, desertification, and land degradation, a critical management issue in forests of northern Iran is how to increase forest resilience to wildfires. For decades, forest managers have been employing silvicultural treatments to restore the Hyrcanian forest stand's structure, composition, and diversity, but there is no scientific evidence to support that these treatments reduce the wildfire risk in the area. In this study, based on the wildfire behavior modeling approach using FlamMap MTT, we evaluated spatial relationships between silvicultural fuel reduction treatment (e.g., thinning) and surface and crown burn probabilities in the 6 and 7 Malekroud districts of Siahkal forest. We first analyzed fuel characteristics after the development of silvicultural treatments in the period 2007-2017 in the study area to evaluate low thinning and heavy thinning as restoration tools for similar fuel conditions. Furthermore, we conducted analyses of variance to determine the influence of the silvicultural thinning treatment on surface and canopy burn probabilities. Modeling results at the landscape scale confirm the important role of thinning in the mitigation of crown burn probability (almost 11%) in the study area. However, the effect of thinning on the surface burn probability was not statistically significant (P> 0.05). Comparing the two types of thinning in terms of intensity, heavy thinning had a greater effect on changing the surface and crown (i.e., 10% increase and 39% decrease, respectively, in conifer plantation) burn probability than the low thinning. The modeling approach in the study offers new insights to improve the spatial mapping of wildfire likelihood, include variables sensitive to thinning operation in the models, and provide useful information to prevent extreme wildfire behavior through effective silvicultural treatments.

کلیدواژه‌ها [English]

Fuel
Modeling
Siahkal
Silviculture
Thinning

مراجع

اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گیلان. (1379). کتابچه طرح جنگلداری سری یک ملکرود.

اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گیلان. (1389). کتابچه طرحهای تجدیدنظر جنگلداری سریهای 6 و 7 ملکرود.

امین املشی، مسعود، قدس خواه، مهرداد، اسلام بنیاد، امیر، پوربابایی، حسن، جعفری، مصطفی، وحید غلامی. (1395). شبیه سازی رفتار آتش با استفاده از مدل آتش Flam Map در برنامه Arcfuels (مطالعه موردی جنگل کاری های تخسم در استان گیلان). تحقیقات حمایت و حفاظت جنگلها و مراتع ایران، 14 (1)، 11-1.

جهدی، رقیه، عربی، مهدی. (1402). موادسوختنی سطحی و تاجی و رفتار آتش در بوم‌سازگان‌ جنگل‌های طبیعی و دست-کاشت حوضه آبخیز 25 شنرود سیاهکل. مطالعات علوم محیط زیست، 8 (2)، 6387-6373.

جهدی. رقیه. (1400). مدلهای مادهسوختنی سطحی و خطر آتش در پارک ملی گلستان. اکوسیستمهای طبیعی ایران، 12 (2)، 99-82.

جهدی، رقیه، قربانی، اردوان، کیومرث سفیدی. (1399). بررسی شبیه‌‌سازی آتش با استفاده از مدل فارسایت (مطالعه موردی: ییلاق قصرداغ، شهرستان مشگین‌‌شهر). مخاطرات محیط طبیعی، 9 (25)، 190-171.

جهدی، رقیه، درویش صفت، علی اصغر، وحید اعتماد. (1394). تهیه نقشه تیپ مادهسوختنی در مقیاس محلی و پیش بینی رفتار آتش سطحی با استفاده از FARSITE (مطالعه موردی: جنگل توشی- سیاهکل). پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل، 2، 225-203.

جهدی، رقیه، درویش صفت، علی اصغر، وحید اعتماد. (1392). پیشبینی گسترش آتش جنگل با استفاده از مدل رفتار آتش (مطالعه موردی: جنگل ملکرود- سیاهکل). مجله جنگل ایران، 5 (4)، 430-419.

خوشدل، ناصر، رضایی، پرویز، متولی، صدرالدین، غلامرضا جانباز قبادی. (1399). تبیین اقلیم گردشگری شرق استان گیلان و طبقهبندی مکانی آن به روش آماری چند متغیره. مطالعات برنامهریزی سکونتگاههای انسانی. 15 (53)، 1136-1119.

رحیمی، داریوش، سمانه خادمی. (1397). تحلیل الگوهای همدید خطر آتشسوزی در جنگلهای شمال ایران (استان گلستان). مخاطرات محیط طبیعی، 7 (17)، 36-19.

عابد، حسین، صحراییان، فاطمه، پرویز رضایی. (1394). اثرات باد گرمش بر وضعیت جوی ایستگاه همدیدی رشت. جغرافیا و مخاطرات محیطی. 4 (2)، 76-59.

فروزش سوتگوابری، رضا، احمدی، محمدتقی، اعتماد، وحید، حمیدرضا سعیدی. (1388). بررسی کمی و کیفی توده دست کاشت توسکای ییلاقی (Alnus subcordata) 19 ساله در منطقه سیاهکل. جنگل ایران، 1 (2)، 150-137.

نصیری، مهران، حجتی، سیدمحمد، مهرسده تفضلی. (1391). شبیهسازی آتشسوزی سطحی بهمنظور بررسی سرعت گسترش آن در جنگل آمیخته پهنبرگ. تحقیقات جنگل و صنوبر ایران. 20 (1)، 61-50.

Agee, J.K. and Skinner, C.N. (2005). Basic principles of forest fuel reduction treatments. Forest Ecology and Management, 211, pp 83–96.

Alcasena, F.J., Ager, A.A., Bailey, J.D., Pineda, N. and Vega-García, C. (2019). Towards a comprehensive wildfire management strategy for Mediterranean areas: Framework development and implementation in Catalonia, Spain. Journal of Environmental Management, 231, pp 303-320.

Alcasena, F.J., Salis, M. and Vega-García, C.A. (2016). A fire modeling approach to assess wildfire exposure of valued resources in central Navarra, Spain. European Journal of Forest Research, 135, pp 87–107.

Arellano-Pérez, S., Castedo-Dorado, F., Álvarez-González, J.G., Alonso-Rego, C., Vega, J.A. and Ruiz-González, A.D. (2020). Mid-term effects of a thin-only treatment on fuel complex, potential fire behavior and severity and post-fire soil erosion protection in fast-growing pine plantations. Forest Ecology and Management, 460, 117895.

Beverly, J.L., Leverkus, S.E.R., Cameron, H. and Schroeder, D. (2020). Stand-level fuel reduction treatments and fire behavior in Canadian Boreal Conifer Forests. Fire, 3(3), 35.

Carey, H. and Schumann, M. (2003). Modifying wildfire behavior—the effectiveness of fuel treatments. Santa Fe, NM: National Community Forestry Center Southwest Region Working Paper #2.

Coen, J. (2018). Some Requirements for Simulating Wildland Fire Behavior Using Insight from Coupled Weather—Wildland Fire Models Janice Coen. Fire, 1(6), pp 1-18.

Finney, M.A. (2006). An overview of FlamMap fire modeling capabilities. In: Andrews, P.L., Butler, B.W. (Eds.), Fuels Management-How to Measure Success. US Department of Agriculture, Forest Service, Proceedings RMRS-P-41, p. 213-220.

Graham, R.T., McCaffrey, S. and Jain, T.B. (2004). Science basis for changing forest structure to modify wildfire behavior and severity. Gen. Tech. Rep. RMRS-GTR-120. Fort Collins, CO: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. 43 p. https://doi.org/10.2737/RMRS-GTR-120

Hirschberger, P. (2016). Forests ablaze: causes and effects of global forest fires.” Winter, S., von Laer, Y., Köberich, T., Eds (2016). 108p.

Johnston, J.D., Olszewski, J.H., Miller, B.A., Schmidt, M.R., Vernon, M.J. and Ellsworth, L.M. (2021). Mechanical thinning without prescribed fire moderate’s wildfire behavior in an Eastern Oregon, USA ponderosa pine forest. Forest Ecology and Management, 501, 119674.

Kalies, E.L. and Yocom Kent, L.L. (2016). Tamm Review: Are fuel treatments effective at achieving ecological and social objectives? A systematic review. Forest Ecology and Management, 375(2016), pp 84–95.

Keane R.E., Gray, K., Davis, B., Holsinger, L.M. and Loehman, R. (2019). Evaluating ecological resilience across wildfire suppression levels under climate and fuel treatment scenarios using landscape simulation modeling. International Journal of Wildland Fire, 28, pp 533-549.

Marshall, G., Thompson, D.K., Anderson, K., Simpson, B., Linn, R. and Schroeder, D. (2020). The Impact of Fuel Treatments on Wildfire Behavior 2 in North America Boreal Fuels: A Simulation Study 3 Using FIRETEC. Fire, 3, 18.

Mofidi, A., Soltanzadeh, I., Yousefi, Y., Zarrin, A., Soltani, M., Samakosh, J.M., Azizi, G., and Miller, S.T.K. (2015). Modeling the exceptional south Foehn event (Garmij) over the Alborz Mountains during the extreme forest fire of December 2005. Natural Hazards, 75, pp 2489–2518.

Omi, P.N. (2015). Theory and Practice of Wildland Fuels Management. Current Forestry Reports, 1, 100–117.

Palaiologou, P., Kalabokidis, K., Ager, A.A. and Day, M.A. (2020). Development of comprehensive fuel management strategies for reducing wildfire risk in Greece. Forests, 11, 789.

Piqué, M. and Domènech, R. (2018). Effectiveness of mechanical thinning and prescribed burning on fire behavior in Pinus nigra forests in NE Spain. The Science of the total environment, 618, pp 1539-1546.

Pollet, J. and Omi, P. (2002). Effect of thinning and prescribed burning on crown fire severity in ponderosa pine forests. International Journal of Wildland Fire, 11(1), pp 1-10.

Prichard, S.J., Povak, N.A., Kennedy, M.C. and Peterson, D.W. (2020). Fuel treatment effectiveness in the context of landform, vegetation, and large, wind-driven wildfires. Ecological Applications, 30(5), e02104.

Prichard, S.J., Peterson D.L. and Jacobson, K. (2010). Fuel treatments reduce the severity of wildfire effects in dry mixed conifer forest, Washington, USA. Canadian Journal of Forest Resources, 40, pp 1615–1626.

Pyne, S.J., Andrews, P.L. and Laven, R.D. (1996). Introduction to wildland fire. 2nd edition. New York, NY: John Wiley and Sons, Inc. 769 p.

Salis, M., Arca, B., Del Giudice, L., Palaiologou, P., Alcasena-Urdiroz, F., Ager, A.A., Fiori, M., Pellizzaro, G., Scarpa, C., Schirru, M., Ventura, A., Casula, M., Duce P. (2021). Application of simulation modeling for wildfire exposure and transmission assessment in Sardinia, Italy. International Journal of Disaster Risk Reduction (IJDRR), 58, 102189.

Salis, M., Del Giudice, L., Arca, B., Ager, A.A., Alcasena, F.J., Lozano, O., Bacciu, V., Spano, D. and Duce, P. (2018). Modeling the effects of different fuel treatment mosaics on wildfire spread and behavior in a Mediterranean agro-pastoral area. Journal of Environmental Management, 212, pp 490–505.

Santoni, P.A., Filippi, J.B., Balbi, J.H. and Bosseur, F. (2011). Wildland Fire Behaviour Case Studies and Fuel Models for Landscape-Scale Fire Modeling. Journal of Combustion, 2011(613424), pp 1-12.

Schoennagel, T., Balch, J. K., Brenkert-Smith, H., Dennison, P. E., Harvey, B. J., Krawchuk, M. A., Mietkiewicz, N., Morgan, P., Moritz M.A., Rasker, R., Turner, M.G. and Whitlock, C. (2017). Adapt to more wildfire in western North American forests as climate changes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114, pp 4582–4590.

Stephens, S.L., Battaglia, M.A., Churchill, D.J., Collins, B.M., Coppoletta, M., Hoffman, C.M., Lydersen, J.M., North, M.P., Parsons R.A., Ritter, S.M., Stevens, J. (2021). Forest restoration and fuels reduction: convergent or divergent?. BioScience, 71, pp 85–101.

Thompson, D.K., Schroeder, D., Wilkinson, S.L., Barber, Q., Baxter, G., Cameron, H., Hsieh, R., Marshall, G., Moore, B., Refai, R., Rodell, C., Schiks, T., Verkaik, G.J., Zerb, J. (2020). Recent Crown Thinning in a Boreal Black Spruce Forest Does Not Reduce Spread Rate nor Total Fuel Consumption: Results from an Experimental Crown Fire in Alberta, Canada. Fire, 3, 28.

Turco, M., Rosa-Cánovas, J.J., Bedia, J., Jerez, S., Montávez, J.P., Llasat, M.C., Provenzale, A. (2018). Exacerbated fires in Mediterranean Europe due to anthropogenic warming projected with non-stationary climate-fire models. Nature Communications, 9(1), pp 1–9.

Taylor, C., Blanchard, W., Lindenmayer, D.B. (2021). Does forest thinning reduce fire severity in Australian eucalypt forests? Conservation Letters, 14 (2), 14:e12766.