Biotic and physical drivers of fire in northwestern Patagonia

Abstract

Background

Understanding the drivers of fire is frequently challenging because some of them interact and influence each other. In particular, vegetation type is a strong control of fire activity, but at the same time it responds to physical and human factors that also affect fire, so their effects are often confounded. We developed a 30 m resolution record of fire for northwestern Patagonia spanning 24 years (July 1998 - June 2022), and present an updated description of fire patterns and drivers. We analysed interannual variation in fire activity in relation to interannual climatic variation, and assessed how topography, precipitation, and human factors determine spatial patterns of fire either directly or by affecting the distribution of vegetation types along physical and human-influence gradients.

Results

We mapped 234 fires ≥ 10 ha that occurred between 1999 and 2022, which burned 5.77% of the burnable area. Both the annual burned area and the number of fires increased in warm and dry years. Spatially, burn probability decreased with elevation and increased with slope steepness, irrespective of vegetation type. Precipitation decreased burn probability, but this effect was evident only across vegetation types, not within them. Controlling for physical drivers, forests showed the lowest burn probability, and shrublands, the highest.

Conclusions

Interannual climatic variation strongly controls fire activity in northwestern Patagonia, which is higher in warmer and drier years. The climatic effect is also evident across space, with fire occurring mostly in areas of low elevation (high temperature) and low to intermediate precipitation. Spatially, the effect of topography on fire activity results from how it affects fuel conditions, and not from its effect on the distribution of vegetation types. Conversely, the effect of precipitation resulted mostly from the occurrence of vegetation types with contrasting fuel properties along the precipitation gradient: vegetation types with higher fine fuel amount and continuity and intrinsically lower fuel moisture occurred at low and intermediate precipitation. By quantifying the variation in burn probability among vegetation types while controlling for physical factors, we identified which vegetation types are intrinsically more or less flammable. This may help inform fuel management guidelines.

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Resumen

Antecedentes

Entender los factores que controlan el fuego resulta desafiante, dado que algunos de ellos interactúan y se influencian entre sí. Particularmente, el tipo de vegetación es un fuerte control de la incidencia del fuego, pero al mismo tiempo responde a factores físicos y humanos que también afectan al fuego, de manera que sus efectos frecuentemente se confunden. Desarrollamos un registro de incendios con una resolución de 30 m abarcando 24 años (julio de 1998 - junio 2022), y presentamos una descripción actualizada de los patrones y controles de estos incendios. Analizamos la variación interanual en la incidencia del fuego y evaluamos cómo la topografía, la precipitación y los factores humanos determinan los patrones espaciales en la ocurrencia de incendios de manera directa o mediante sus efectos sobre la distribución de los tipos de vegetación en un gradiente tanto físico como afectado por la actividad humana.

Resultados

Mapeamos 234 incendios ≥ 10 ha que ocurrieron entre 1999 y 2022, y que quemaron 5.77 % del área quemable. Tanto el área quemada como el número de incendios fueron mayores en años cálidos y secos. Espacialmente, la probabilidad de quema disminuyó con la altitud, y aumentó con la pendiente, independientemente del tipo de vegetación. La precipitación disminuyó la probabilidad de quema, aunque este efecto fue evidente sólo entre tipos de vegetación y no dentro de un mismo tipo de vegetación. Al controlar por factores físicos, los bosques mostraron la menor probabilidad de quema, y los matorrales, la mayor probabilidad.

Conclusiones

La variación climática interanual controla fuertemente la incidencia del fuego en el noroeste de la Patagonia, la cual es mayor en años cálidos y secos. El efecto climático es también evidente en el espacio, con los incendios ocurriendo en áreas de baja altitud (alta temperatura) y precipitación baja a intermedia. Espacialmente, el efecto de la topografía en la ocurrencia del fuego resulta de su efecto sobre las condiciones del combustible, y no de su control sobre la distribución de los tipos de vegetación. De manera contraria, el efecto de la precipitación resulta en su mayor parte de la ocurrencia de tipos de vegetación con propiedades combustibles contrastantes en el gradiente de precipitación: los tipos de vegetación con gran cantidad y continuidad de combustibles finos e intrínsecamente más baja humedad ocurren en lugares con precipitación baja a moderada. Controlando el efecto de factores físicos, identificamos qué tipos de vegetación son intrínsecamente más o menos inflamables. Esto puede contribuir a informar estrategias de manejo.