Victoria se encuentra en el sureste de Australia entre las latitudes 34o 2’ S a 39o 8’ S (ver Figura 1). Este estado tiene una extensión de 227,618 Km2 (Sherbon, 1975) y una población de 5.9 millones (ABS, 2016). Victoria tiene un clima templado, de acuerdo con el sistema de clasificación de Köppen. En general, los veranos son cálidos y secos, mientras que los inviernos son fríos y húmedos. La precipitación en Victoria varía desde los 250 mm hasta 1,000 mm al año (Luke y McArthur, 1978).

Figura 1 Figura 1 Ubicación de Victoria, Australia

Varios factores inciden en la susceptibilidad de esta región a incendios forestales. En primer lugar, su vegetación la hace muy propensa a este riesgo (Williams et al., 2012). El Eucalyptus (Myrtaceae) es la especie dominante en sus bosques (Williams et al., 2012), los mismos que cubren un tercio de su territorio (Luke y McArthur, 1978). Adicionalmente, es el área urbanizada más densamente poblada de Australia (Williams et al., 2012). Aunque Victoria representa solo el 5 % del territorio de este país (Luke y McArthur, 1978), el 24.7 % de su población reside en este estado. Esta región tiene una larga temporada de incendios forestales que abarca el verano austral, de diciembre a febrero (BoM, 2009; Luke y McArthur, 1978).

El Departamento de Ambiente, Suelo, Agua y Planificación (DELWP por sus siglas en Inglés), que pertenece al Gobierno del Estado de Victoria, de forma continua actualiza una base de datos oficial de ocurrencias de incendios forestales. Esta es la principal base de datos usada en esta investigación. Para este estudio se define a un incendio forestal como todo evento que afectó al menos 10,000 hectáreas. Esta definición permitió probar la robustez de la información comparándola con una base de datos alternativa provista por el Centro de Investigación “Riesgos sin Fronteras”. La base de datos “DELWP” registró 31 eventos durante la temporada diciembre-enero-febrero (DJF por sus siglas en Inglés) para el período 19612011. Las otras tres temporadas del año registraron 11 eventos durante el mismo período. Por lo tanto, el análisis se realizó para la temporada más propensa a incendios (diciembre-enero-febrero).

Los investigadores en Risk Frontiers (Universidad Macquarie) recopilaron una base de datos de sucesos de peligros naturales y consecuencias. El nombre de la base de datos es “PerilAUS”. Incluyendo eventos tales como ciclones tropicales, inundaciones e incendios forestales en Australia. La información abarca más de doscientos años, hasta el presente (Haynes et al., 2010). Esta base de datos recopila información de los periódicos Sydney Gazette y Sydney Morning Herald (Coates, 1996). Estos periódicos empezaron a publicarse en 1803 y 1842, respectivamente. La información fue validada con periódicos locales e información oficial, cuando fue necesario (Crompton et al., 2010). De acuerdo con Coates (1996), el subconjunto de incendios de esta base de datos fue, inicialmente desarrollado en 1991 con información de la “Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization” (CSIRO).

PerilAUS establece dos tipos de datos de incendios forestales: reportes y eventos (M. Mason, comunicación personal, 16 de agosto, 2013). Debido a que la base de datos tiene un enfoque en el daño, un reporte de un incendio forestal registrado se refiere al daño en localizaciones particulares. Por otro lado, un evento de incendio forestal se refiere a la fecha cuando el incendio forestal sucedió – o empezó , provocando daño en varias localizaciones. Por ejemplo, “Black Saturday” un incendio forestal catastrófico que ocurrió el 7 de febrero de 2009 tuvo 18 reportes en diferentes localizaciones de Victoria (e.g. St. Andrews, Weerite, Marysville). Sin embargo, este caso es catalogado como un solo evento de incendio forestal. Para propósitos de este proyecto, las fechas de eventos de incendios forestales de PerilAUS serán utilizadas como una segunda base de datos de incendios forestales para los análisis porque se ajusta mejor a la definición climatológica (43 eventos en total para el periodo 1961-2011). Este método también ha sido utilizado en otras investigaciones para asociar incendios forestales con procesos climáticos individuales de gran escala. Blanchi et al. (2010) concluyen que se destruyeron 8256 casas. Los cálculos estadísticos estandarizados fueron comparados meteorológicas y con los cálculos estandarizados de McArthur Forest Fire Danger Index (FFDI). Debido a que la información de esta base de datos fue principalmente recopilada de periódicos, la frecuencia de incendios forestales, en este periodo, es un reflejo de decesos humanos y daños a la propiedad, en lugar de la intensidad del fuego (K. Haynes, comunicación personal, 13 de agosto, 2013).

El cálculo de eventos de olas de calor fue desarrollado, usando la base de datos de la “Australian Climate Observations Reference Network” (ACORN-SAT) (Blanchi et al., 2010). El Australian Bureau of Meteorology (BoM) generó esta red, una base de datos de alta calidad. Las estaciones climáticas seleccionadas fueron: Melbourne Regional Office, Mildura, Nhill y Sale, debido a que estas tuvieron más archivos disponibles dentro del periodo 1961-2011. Para esta investigación, una ola de calor en Victoria es cualquier evento que satisfaga la definición de ola de calor, en las cuatro estaciones, simultáneamente.

Las olas de calor fueron calculadas utilizando dos definiciones. La primera definición está basada en índices de exceso de calor (EHIs por sus siglas en Inglés) (Nairn y Fawcett, 2013). En esta definición, el promedio del máximo y mínimo de la temperatura diaria (ADT) es utilizada para calcular dos subíndices. El primer subíndice estima un exceso de calor a corto plazo en el ambiente. Este es un índice de aclimatación calculado como la diferencia entre tres valores de ADT consecutivos y el promedio de los 30 días anteriores. El segundo subíndice representa un exceso de calor a largo plazo. Este es calculado como la diferencia entre tres valores de ADT consecutivos y el percentil 95 de todos los valores de ADT. El índice final es la multiplicación de la aclimatación EHI y el valor absoluto del subíndice de exceso de calor a largo plazo.

El segundo enfoque define la ocurrencia de una ola de calor cuando la temperatura máxima (Tmax) y la temperatura mínima (Tmin) exceden el percentil 90, para ese mes, durante tres y dos días consecutivos, respectivamente (Pezza et al., 2012; Sadler et al., 2012). La definición de Pezza, fue seleccionada ya que describe mejor las olas de calor severas. Por lo tanto, solamente las olas de calor más severas, sobre el percentil 55, calculadas con la metodología de Nairn y Fawcett (2013) fueron seleccionadas para la comparación. Con la metodología de Nairn y Fawcett (2013) 14 eventos fueron detectados. La definición de Pezza et al., (2012) dio lugar a 17 eventos.

La investigación también manejó datos climáticos de productos de reanálisis. El Proyecto de Reanálisis del Siglo XX (20CRV2) se utilizó en esta investigación. Esta base de datos proporciona promedios de seis horas con una resolución de 2x2o. McBride et al. (2012). Adicionalmente, también se usaron datos de la base “Met Office Hadley Centre’s sea ice and sea surface temperature” (SST) (HadISST1) (McBride et al., 2009). Esta base de datos produce mensualmente valores con una resolución de 5x5o.

Los datos de reanálisis tienen limitaciones intrínsecas comunes. Por ejemplo, menos observaciones en el hemisferio sur en comparación con el hemisferio norte. Además, no todas las variables están igualmente bien representadas. Sin embargo, los resultados recientes han demostrado que el 20CR representa bien el clima del sureste de Australia (McBride et al., 2009).

Se realizó un análisis compuesto para describir las condiciones generales (promedio) prevalecientes de Victoria. Las composiciones (conjunto de promedios) de anomalías diarias se calcularon para el día -5 al día +5, de cada evento de incendio forestal y ola de calor. Esto describe la evolución dinámica de cada fenómeno. Es importante destacar que los eventos de incendios forestales y de olas de calor se analizaron por separado. Por lo tanto, los eventos que tenían fechas coincidentes no se consideraron en los cálculos. Esta consideración cubrió la definición de las tres fechas de ola de calor más tres días posteriores. Esto cubrió los incendios forestales que podrían haber ocurrido, inmediatamente después de una ola de calor. Esta separación se realizó comparando los eventos de incendios forestales, de la base de datos DELWP, con las olas de calor calculadas con la metodología de Nairn y Ashcroft et al. (2014). Para validar los resultados, todos los cálculos descritos en este artículo también se realizaron utilizando la base de datos de incendios forestales PerilAUS y la definición de ola de calor de Pezza et al. (2012). Los resultados que utilizan una segunda base de datos de incendios forestales y la definición de ola de calor son robustos y muestran solo pequeñas diferencias. Por lo tanto, solamente aquellos datos obtenidos con la base de datos de incendios forestales DELWP y con la definición de ola de calor de Nairn y Ashcroft et al. (2014) son mencionados en la sección de resultados.

Finalmente, las composiciones de anomalías estacionales se calcularon para la primavera y el verano austral. Esto representa los patrones a gran escala en las temporadas de incendios forestales y de olas de calor anteriores y concurrentes. Las anomalías se probaron con una prueba “t de Student” con un nivel de significación del 5% y se indican anomalías significativas.

Una evaluación inicial de las bases de datos de incendios forestales muestra que están moderadamente correlacionadas para el período de análisis 1961-2011 (r = 0,44, p = 0,00). Por otro lado, la comparación de la frecuencia de las olas de calor muestra que las dos definiciones describen diferentes episodios de olas de calor, ya que los resultados no están correlacionados (r = 0.06, p = 0.68). Este es un resultado inesperado. Esta falta de correlación revela que las definiciones de olas de calor son muy sensibles. En general, el enfoque de Pezza et al., (2012) describe mejor los eventos de olas de calor extremas, mientras que la definición de Nairn et al., (2009) captura mejor días anormalmente «calientes».

La disponibilidad de esta información permitió una comparación entre eventos de incendios forestales y de olas de calor. Solamente hubo 4 eventos de incendios forestales que ocurrieron simultáneamente con olas de calor en Victoria; la base de datos de incendios forestales y la definición de ola de calor de Nairn’s fueron utilizadas para esta comparación, como se describe en la sección de métodos. Este resultado significa que solo el 13% de los eventos de incendios forestales ocurren simultáneamente con olas de calor. Estos días comunes, como se muestra en la Tabla 1, se han excluido de la climatología. La separación produce una señal “pura” de incendios forestales y de patrones climáticos sinópticos de olas de calor.

Una ola de calor y cuatro eventos de incendios forestales se excluyeron del análisis de anomalías para establecer una señal sinóptica “pura”. Los eventos considerados fueron los que ocurrieron en las temporadas DJF (diciembre-enero-febrero por sus siglas en inglés) durante el período 1961-2011 en Victoria, Australia. Los registros de incendios forestales provienen del “Department of Environment, Land, Water and Planning” (DELWP). Las olas de calor se calcularon utilizando el percentil 55 de los valores definidos con los criterios de Nairn et al. (2009).

Tabla 1 Tabla 1 Registros de incendios forestales

La frecuencia de los eventos de incendios forestales muestra una señal de clima discernible. En el Anexo 1. Series de tiempo de incendios forestales, olas de calor y el southern oscillation index (SOI) en Victoria, PERIODO 1961-2011 se ha incluido una serie de tiempo del Índice de Oscilación de Sur (SOI, por sus siglas en inglés). En las que se observan curvas polinomiales, las cuales muestran, que existe una clara asociación entre las décadas de los incendios forestales y el SOI. Sin embargo, la variabilidad interanual muestra solo una correlación débil (coeficiente R de -0.16 y -0.22 para eventos de incendios forestales y olas de calor, respectivamente).

Las anomalías de la temperatura del aire (T) muestran diferencias entre eventos de incendios forestales y de olas de calor (ver anexo 2. Anomalías de la temperatura del aire). Aunque los patrones son similares, las anomalías son más débiles para incendios forestales. Esto incluye el área cálida en el sureste de Australia. El patrón también muestra anomalías negativas observadas en Queensland y Australia Occidental. Las olas de calor muestran un frente frío en el día +4. Por otro lado, los incendios forestales muestran un frente frío en el día cero. Esto es consistente con los resultados de Mills (2005). Las anomalías de la temperatura del incendio forestal sobre Victoria (+3 °C) son más débiles que las anomalías de las olas de calor (+5 °C). Finalmente, la dinámica del clima de olas de calor es más estática que su contraparte de incendios forestales. Esto significa que, aunque los patrones son similares, las anomalías de las olas de calor permanecen en la misma posición, por más tiempo que las anomalías de los incendios forestales.

Las diferencias en humedad relativa (HR) son más reveladoras. El sureste de Australia muestra anomalías más secas durante las olas de calor (Anexo 3. figuras D a F). La humedad en el interior del continente está rodeada de anomalías secas, particularmente en el estado de Queensland (noreste de Australia). Durante los incendios forestales, la costa oriental se encuentra seca. Las anomalías se extienden a lo largo del “Great Dividing Range” (cadena montañosa al este de Australia). Victoria permanece más seca después del paso del frente frío para eventos de incendios forestales. Esto indica que la influencia del frente frío y seco es importante para desencadenar y propagar los incendios. Esto se puede ver en Anexo 3 figura C y Anexo 4 figura C.

La altura geopotencial (a nivel de 500 hPa) muestra las diferencias más notables (ver anexo 4. Anomalías de altura geopotencial). Este anexo muestra que las olas de calor presentan un patrón de ola fuerte que conduce a un bloqueo alto sobre el mar de Tasmania. Este resultado concuerda con Pezza et al. (2012). Los incendios forestales se producen en asociación con una intensa señal de actividad frontal.

Los incendios forestales se asocian con anomalías cálidas de la temperatura superficial del mar, en el Océano Pacífico tropical, durante los meses de diciembre a febrero. Estas anomalías también están presentes en el Océano Índico se evidencian en el anexo 5. Anomalías de temperatura de la superficie del mar y en la figura 6a del anexo 6. En contraste, estas anomalías de calentamiento no están presentes en los eventos de olas de calor, en la figura 6b del mismo anexo. El patrón sugiere la influencia de “El Niño” durante los incendios forestales. Las olas de calor parecen estar asociadas con condiciones neutrales de ENOS.

Un enfoque final, en esta investigación, fue explorar los patrones de circulación estacional a gran escala. El objetivo era comparar los patrones sinópticos de incendios forestales y olas de calor. El análisis incluyó los eventos ocurridos en la primavera (septiembre-noviembre) y el verano (diciembre-febrero).

El anexo 6. Anomalías de la temperatura del aire (SON) y el anexo 7 Anomalías de la temperatura del aire (DJF) muestran las anomalías de la temperatura del aire para las estaciones de primavera y verano, respectivamente. El anexo 6 figura 6a muestra un patrón de “El Niño” que persiste en la temporada DJF, asociada con los incendios forestales. El anexo 7 figura 7a en contraste, las estaciones de olas de calor presentan un patrón similar a “La Niña”. Este patrón persiste en la temporada concurrente DJF (ver Anexo 6 figura b y Anexo 7 figura b).

El anexo 8 y el anexo 9 muestran las anomalías de humedad relativa. La figura (a) del Anexo 9 representa una Australia seca. Las anomalías negativas son más fuertes en la temporada DJF. Se encontró el patrón opuesto para las temporadas de olas de calor. Muestran anomalías positivas en esta región. Estos son más intensos en los meses siguientes (ver Anexo 8 figura b y Anexo 9 figura b). Esto sugiere que la baja humedad relativa es un precursor clave de los incendios forestales. También es un elemento concurrente. Por lo tanto, la HR puede ser más importante que la Temperatura, en la explicación de ocurrencias de incendios forestales.

Hay un vínculo entre los eventos de “El Niño” y la actividad de incendios en Victoria. Los dos conjuntos de datos de incendios forestales coinciden en mostrar una mayor probabilidad de que ocurra un incendio forestal con “El Niño”. Las estadísticas básicas calculadas con los registros de incendios, utilizados en esta investigación muestran que, en un rango del 49% al 59% de los incendios forestales ocurrieron durante los eventos de “El Niño”. Además, la probabilidad de tener una temporada de incendios extremos coexistiendo con las condiciones de “El Niño” fue del 17.6%.

La moderada influencia de ENOS en la conducción de eventos de incendios forestales en Victoria ya ha sido documentada. Por ejemplo, esta influencia ha sido sugerida por Harris et al. (2013). Sin embargo, ENOS tiene una mayor influencia sobre los incendios forestales en otras regiones de Australia. Esto fue corroborado por Nicholls y Lucas (2007) para Tasmania. Sadler et al. (2012) demostraron también una mayor influencia de “El Niño” sobre los incendios para el norte de Australia. Nuestros resultados son consistentes para las dos bases de datos utilizadas. Sin embargo, el corto período de análisis es una limitación. El desarrollo de una base de datos completa de incendios forestales para la primera mitad del siglo XX, en Victoria, sería una contribución científica interesante. Esto requeriría la investigación del historial de incendios y registros de paleoclimáticos. Desafortunadamente, este esfuerzo estaba fuera del alcance de esta investigación.

Por otro lado, usando las dos definiciones de olas de calor, no una relación significativa con alguna fase de ENOS. Utilizando la definición de Nairn y Fawcett (2013), es más probable que ocurran olas de calor durante condiciones neutrales de ENOS (38.5% de los eventos). En contraste, los resultados utilizando los criterios de Pezza et al. (2012) que vinculan los eventos de olas de calor con los eventos de “La Niña” (53.8 % de los eventos). Sin embargo, los resultados obtenidos al utilizar la definición de Nairn y Fawcett (2013) concuerdan más con los hallazgos de patrones espaciales. Este resultado concuerda con Boschat et al. (2014). Nuestros resultados muestran que esto es independiente de la definición de olas de calor adoptada. En contraste, McBride et al. (2009) argumentan que las olas de calor en Victoria están influenciadas por las fases de “La Niña” de ENOS.

Los diferentes patrones climáticos producen eventos de incendios forestales y olas de calor en Victoria, Australia. La característica clave del clima de incendios forestales extremos, en el sureste de Australia, son los frentes fríos (McBride et al., 2009). Por otro lado, un sistema de alta presión en el Mar de Tasmania es el patrón clave que produce las olas de calor en esta región (Pezza et al., 2012; Ashcroft et al., 2014). Su co-ocurrencia puede producir eventos catastróficos de incendios (Mills, 2005; Nicholls y Lucas, 2007). Sin embargo, después de diferenciar los eventos de incendios forestales y de olas de calor, una climatología sinóptica muestra que prevalecen, sus diferencias entre estas dos clases de eventos.

Los incendios forestales y las olas de calor no suelen ocurrir simultáneamente en esta región. Los largos períodos de baja humedad relativa y el paso de frentes fríos contribuyen a la ocurrencia de incendios forestales. Estos patrones pueden tener una influencia mayor que el calor anómalo, a corto plazo, producido por las olas de calor. Estas condiciones sugieren que diferentes dinámicas producen estos dos tipos de eventos. La discusión de los mecanismos subyacentes se centrará en la influencia de los modos de variabilidad climática.

Discutir los patrones de altura geopotenciales puede ilustrar diferentes dinámicas en acción, durante incendios forestales y olas de calor. En general, las olas de calor muestran anomalías más fuertes que los incendios forestales. Los eventos de incendios forestales muestran fuertes anomalías positivas entre Australia y la Antártida. En contraste, los eventos de olas de calor presentan un tren de olas precursoras en el Océano Índico. Las anomalías de altura geopotencial, positivas en la Antártida, durante los días de clima de incendio, sugieren que la actividad frontal intensa asociada con los eventos de incendios extremos está conectada a una fase negativa del Modo Anular del Sur. En contraste, los días de olas de calor muestran anomalías de presión más bajas de lo normal en la misma región, que podrían estar vinculadas a la fase opuesta del Modo Anular del Sur (“SAM” por sus siglas en inglés”). Un SAM positivo contribuye a las condiciones atmosféricas estables en el sureste de Australia, haciendo que las olas de calor sean más intensas. Estas diferencias indican que el Modo Anular del Sur y la fuerza de los vientos del oeste, sobre el Océano del Sur, podrían desempeñar un papel importante en la conducción de estos dos tipos de eventos en una escala de tiempo diaria.

Los incendios forestales y las olas de calor difieren en relación con la evolución del contenido de agua en la atmósfera, desde la primavera hasta el verano. El proceso de pre-condicionamiento que conduce a los incendios forestales es más intenso en comparación con su contraparte de las olas de calor. Victoria es una región seca de septiembre a febrero. Se ha asociado un Modo Dipolo del Océano Índico (“IOD” por sus siglas en Inglés”) positivo con este proceso. Una leve área de anomalías negativas en Victoria está presente en primavera, durante las olas de calor. Sin embargo, es importante destacar cómo el resto de Australia se vuelve más húmedo, desde la primavera hasta el verano. Los eventos de “La Niña” podrían tener una mayor influencia sobre el resto de Australia durante estas temporadas. Sin embargo, los episodios de olas de calor en Victoria parecen estar más influenciados por procesos regionales que requieren investigaciones adicionales.