Hacia productos de seguimiento del fuego de mayor resolución: Detección de la potencia radiativa del fuego y del área quemada utilizando datos de los sensores VIIRS, GOES y Sentinel 2.

En el ámbito de aumento de temperaturas del planeta se espera que la ocurrencia de incendios de la vegetación también aumente. En Sur América la ocurrencia de incendios está fuertemente marcada por la época seca, asociada al movimiento de bajas presiones conocida como zona de convergencia inter tropical (ZCIT) (Restrepo et al., 2014) y por el fenómeno del Niño (ENSO) (Hoyos et al., 2013). Estos fenómenos pueden extender la duración de la época seca creando un ambiente propicio para la generación de incendios. Una de las mayores preocupaciones asociadas a los incendios es la emisión desde la superficie terrestre hacia la atmósfera de gases de efecto invernadero, como el CO2 (J. Anaya & Chuvieco, 2010; Tansey et al., 2004; Wiedinmyer & Jason, 2007). Buena parte de estas emisiones están asociadas a la pérdida de bosques y biodiversidad (J. A. Anaya et al., 2020; Armenteras et al., 2017; Fearnside et al., 2001; Graca et al., 1999). Al tratarse de un fenómeno de escala global se requieren métodos monitoreo que permitan la observación de grandes extensiones con la mayor frecuencia posible. En este sentido se han realizado numerosos proyectos de las agencias espaciales para detectar el fuego en la superficie terrestre desde sensores instalados en satélites (Achard & Hansen, 2013).

La detección del fuego desde satélites se puede agrupar en dos estrategias, la primera es la detección de la energía emitida (de forma anómala) por la superficie terrestre, esto puede ocurrir por volcanes activos, actividad industrial, o la ocurrencia del fuego (Schroeder et al., 2014). La detección de este tipo de energía se puede hacer teniendo en cuenta las temperaturas promedio de la temperatura terrestre (en longitudes de onda aproximadamente 10.5 micrómetros) o las temperaturas promedio de un incendio (en longitudes de onda de aproximadamente 3.9 micrómetros). Esta detección es conocida como fuegos activos, focos/puntos de calor o anomalías térmicas. (Petitcolin & Vermote, 2002). La segunda estrategia es la detección de evidencias después del fuego, es decir, la detección del cambio de cobertura vegetal a restos de carbón dejados tras del incendio (Valencia et al., 2020) conocidos como “mapas de área quemada”. Los mapas de área quemada son realizados de forma automática por sensores instalados en satélites con alta reso¬lución temporal y baja resolución espacial, liderados tanto por la NASA (Justice et al., 2002; Roy et al., 2006) como por la Agencia Espacial Europea (ESA) (Emilio Chuvieco et al., 2016). La señal del carbón sobre la superficie después del incendio y la magnitud de cambio pueden detectarse utilizando datos obtenidos desde satélites (Miller & Thode, 2007), haciendo un análisis sobre la superficie del suelo antes y después de la ocurrencia del fuego.

En este proyecto se plantea la evaluación de nuevos productos de detección de los incendios o las áreas quemadas con mayor resolución a los existentes. Para ello nos enfocamos en la alta resolución temporal de VIIRS y geostacionarios y la alta resolución espacial de Sentinel 2.

 General
Aumentar la resolución espacial y temporal de productos del fuego.

 Específicos
Utilizar técnicas de aprendizaje profundo para mejorar la detección de áreas quemadas a una resolución espacial de 60 metros.
Integrar datos de FRP de GOES y VIIRS para mejorar el monitoreo y análisis de incendios.

Los datos satelitales se caracterizan por ser redundantes y se hace necesario explorar gran cantidad de datos para extraer información de utilidad. Para ello se requieren equipos de cómputo con gran capacidad en RAM, usualmente sobre 60GB. Parte de los datos se encuentran almacenados en la nube y serán procesados allí mismo, con el fin de aprovechar la capacidad de la infraestructura instalada en la nube. Se utilizará estadística paramétrica, no paramétrica y diversos clasificadores basados en aprendizaje de máquina y aprendizaje profundo. Estas técnicas de inteligencia artificial ya han sido utilizadas por el grupo en ambiente de Linux. Los resultados serán validados por técnicas aceptadas por la comunidad experta en teledetección, esto no solamente permite conocer la exactitud de los resultados sino también comparar los hallazgos con resultados previos.


Por otro lado, la energía también puede ser detectada en la región del infrarrojo, donde los sensores detectan energía emitida en función de la temperatura de la superficie, este tipo de datos es importante para determinar anomalías térmicas, como los incendios de vegetación, y la potencia radiativa del fuego. La energía desprendida por el fuego es de carácter continuo, pero las observaciones satelitales discretas, por tanto lograr el seguimiento de este tipo de emisividad se convierte en un reto que podemos investigar con las observaciones de GOES y de VIIRS.

Por tanto los resultados esperados son una capa de área quemada para la cuenca del río Orinoco con una resolución espacial mayor a la existente actualmente y un análisis de los valores FRP de los sensores GOES y VIIRS.