Wildfires In Xerophytic Shrublands of Lihué Calel National Park, La Pampa, Argentina: A Temporal Analysis Based on Climatic and Spectral Indices

Abstract

En los últimos años, existe una creciente evidencia de cambios en la frecuencia de incendios, con intensidades y magnitudes variables en ecosistemas de todo el mundo. La Pampa, ubicada en el centro de Argentina, experimenta anualmente una significativa actividad de incendios forestales. Este estudio tuvo como objetivo analizar las variaciones en índices climáticos y espectrales durante un período de 29 años (1995–2023) para identificar patrones que permitan mejorar la comprensión del régimen de incendios en los matorrales xerófitos. Además, se evaluaron las tendencias en las variables climáticas en un contexto de cambio climático global. Se analizaron datos meteorológicos y áreas afectadas por incendios. Se calculó el Índice Estandarizado de Precipitación y Evapotranspiración (SPEI) a cuatro escalas temporales, y se obtuvieron datos mensuales del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) para matorrales y pastizales. El análisis de tendencias, las pruebas de significancia y las correlaciones entre variables se realizaron utilizando el estimador de Theil-Sen y la prueba no paramétrica de Mann-Kendall. Se utilizó un modelo SARIMA para explorar correlaciones entre las variables seleccionadas. Los valores de SPEI oscilaron entre -2 y 2, siendo el SPEI-12 el que mostró la mayor correlación con eventos de incendios grandes y severos. El NDVI para matorrales y pastizales presentó correlaciones positivas con SPEI-24 y SPEI-6/SPEI-12, respectivamente. SPEI-12 y el área quemada mostraron una correlación negativa significativa. El seguimiento de índices climáticos y espectrales a lo largo del tiempo permite identificar períodos de acumulación de fitomasa y umbrales de ignición. En el contexto del cambio climático, las tendencias crecientes observadas en la precipitación, la temperatura media y la temperatura máxima sugieren un futuro con mayor frecuencia de incendios en los matorrales xerofíticos. Este estudio destaca la importancia de integrar índices climáticos y de vegetación para mejorar la comprensión y gestión del régimen de incendios en ecosistemas propensos a estos eventos.

In recent years, there is growing evidence of changes in fire frequency, with varying intensities and magnitudes across ecosystems worldwide. La Pampa, located in central Argentina, is affected by significant annual wildfire activity. This study aimed to analyze variations in climatic and spectral indices over a 29-year period (1995–2023) to identify patterns that enhance the understanding of the fire regime in xerophytic shrublands. Additionally, trends in climatic variables were evaluated within the framework of global climate change. Meteorological data and records of burned area were analyzed. The Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index (SPEI) was calculated at four-time scales, and monthly Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data for shrubs and grasslands were obtained. Trend detection and correlation analysis between variables were performed using the Theil-Sen estimator and the non-parametric Mann-Kendall test. A SARIMA model was used to explore lagged correlations between selected variables. SPEI values typically ranged between -2 to 2, with SPEI-12 showing the highest correlation with large, severe fire events. NDVI for shrubland and grassland exhibited positive correlations with SPEI-24 and SPEI-6/SPEI-12, respectively. SPEI-12 and burned area displayed a significant negative correlation. Monitoring climatic and spectral indices over time helps identify periods of phytomass accumulation and ignition thresholds. In the context of climate change, the observed increasing trends in precipitation, mean temperature, and maximum temperature suggest a future with heightened fire frequency in xerophytic shrublands. This study underscores the importance of integrating climatic and vegetation indices to improve fire regime understanding and management in fire-prone ecosystems.