Fuel build-up promotes an increase in fire severity of reburned areas in fire-prone ecosystems of the western Mediterranean Basin

Abstract

[EN] Background Fire‑vegetation feedbacks can modulate the global change effects conducive to extreme fire behavior and high fire severity of subsequent wildfires in reburn areas by altering the composition, flammability traits, and spatial arrangement of fuels. Repeated, high‑severity wildfires at short return intervals may trigger long‑term vegetation state transitions. However, empirical evidence about these feedbacks is absent in fire‑prone ecosystems of the west‑ern Mediterranean Basin, where the response of fire activity has been enhanced by contemporary socioeconomic and land‑use changes. Here, we evaluated whether fire severity differs between initial burns and subsequent wild‑fires in reburn areas (fire‑free periods = 10–15 years) of maritime pine and Aleppo pine forests, holm oak woodlands, and shrublands in the western Mediterranean Basin, and whether there is a relationship between the severity of such interactive wildfire disturbances. We also tested how the type of ecosystem and changes in vegetation structure after the initial wildfires influence these relationships. We leveraged Landsat‑based fire severity estimates for initial and last wildfires using the Relativized Burn Ratio (RBR) and Light Detection and Ranging (LiDAR) data acquired before the last wildfire. Results Fire severity of the last wildfire was significantly higher than that of the initial wildfire for each dominant ecosystem type in reburn areas. These differences were very pronounced in maritime pine forests and shrublands. For consistency, the same patterns were evidenced for the fire severity in reburn and first‑entry areas of the last wild‑fire for each dominant ecosystem type. Fire severity of the last wildfire in forests and woodlands (particularly maritime pine‑dominated) raised with increasing severity of the previous wildfire to a greater extent than in shrublands. Pre‑fire fuel density in the lower vegetation strata (up to 4 m high in maritime and Aleppo pine forests, as well as in shrub‑lands, and up to 2 m high in holm oak forests) was significantly higher in reburn than in first‑entry areas of the last wildfire. Conclusions Our results suggest that land managers should promote more fire‑resistant landscapes to high fire severity by minimizing fuel build‑up and thus fire hazard through pre‑fire fuel reduction treatments such as pre‑scribed burning

[ES] Antecedentes La retroalimentación entre el fuego y la vegetación puede modular los efectos del cambio global que conducen al comportamiento extremo del fuego y a una alta severidad de fuegos subsiguientes en áreas de interacción entre incendios. Esto se puede producir mediante alteraciones en la composición, características de inflamabilidad, y la disposición espacial del combustible. Los incendios repetidos, de alta severidad en intervalos de tiempo cortos, pueden producir transiciones a largo plazo sobre el estado de la vegetación. Sin embargo, la evidencia empírica sobre estas retroalimentaciones está ausente en los ecosistemas propensos al fuego en la cuenca oeste del Mediterráneo, donde la respuesta a la actividad del fuego ha aumentado por las actividades socioeconómicas y el cambio en los usos del suelo. En este trabajo, evaluamos si la severidad del fuego difiere entre incendios iniciales y subsiguientes en áreas con fuegos recurrentes (período libre de incendios de 10–15 años), en bosques de pino marítimo y pino de Alepo, en bosques de encinas y en matorrales de la cuenca oeste del Mediterráneo, y si existe una relación entre la severidad de estas perturbaciones interactivas. Testeamos asimismo cómo el tipo de ecosistema y cambios en la estructura de la vegetación después de los incendios iniciales influencian esas relaciones. Potenciamos las estimaciones de severidad basadas en LANDSAT para los incendios iniciales y finales, usando el Ratio Relativo a de Quema (Relativized Burn Ratio o RBR en inglés), y datos LIDAR adquiridos antes del último incendio. Resultados La severidad del último incendio fue significativamente más alta que la del fuego inicial para cada tipo de ecosistema dominante en áreas de interacción de incendios. Estas diferencias fueron muy pronunciadas en bosques de pino marítimo y en matorrales. Consistentemente, los mismos patrones fueron evidenciados para la severidad de los incendios en áreas de interacción de incendios y en aquellas en que el fuego entró por vez primera durante el último incendio para cada tipo de ecosistema. La severidad del último incendio en bosques (particularmente los dominados por pino marítimo) aumentó con una la severidad del incendio anterior en mayor grado que en matorrales. La densidad del combustible preincendio en los estratos de vegetación bajos (hasta 4 m de altura en bosques de pino marítimo y de Alepo, como también en matorrales, y hasta 2 m de altura en bosques de encinas), fueron también significativamente más altos en las zonas de interacción de incendios que en la primera entrada del fuego durante el último incendio. Conclusiones Nuestros resultados sugieren que los gestores del territorio deben promover paisajes más resistentes a la alta severidad, minimizando el aumento de la carga de combustible y por lo tanto el riesgo de incendio, mediante tratamientos de reducción del combustible, como por ejemplo quemas prescriptas