Fire behavior simulations in Eucalytpus urograndis (Clone H13) crop

Fire behavior simulations were carried out by two computer programs “BehavePlus” and “Eucalyptus Fire Safety System” (EMSS) and compared to experimental observations (prescribed burning) in an Eucalyptus urograndis (Clone H13) forest, with 4.5 years-old, in the Sorriso County, Mato Grosso State, during the dry season (May to September) of 2015. Experimental burnings occurred in plots of 3.0 x 20.0 m (width and length), with flat topography and considering the interfaces EF (eucalyptus- native forest), EL (eucalyptus-crops) and EE (center of the field). The fire propagation velocity, fire intensity and flame length were evaluated. BehavePlus overestimated all fire behavior variables, regardless of time of year and environmental interface. The best simulations were obtained with EMSS. Based on the simulations of the fire behavior and the safety of the operation, it is recommended to perform firing in July, considering the sequence of EM-EE-EL interfaces.

Keywords:
BehavePlus; Eucalyptus Fire Safety System; Prescrived burning; Forest crops

Authorship

Leandro Jorge de Souza Alves

Universidade Federal de Mato Grosso, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Sinop, Mato Grosso, Brasil. leandrojsa193@gmail.com; pachecoufmt@gmail.com; thaiserdias@yahoo.com.brUniversidade Federal de Mato GrossoBrazilSinop, Mato Grosso, BrazilUniversidade Federal de Mato Grosso, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Sinop, Mato Grosso, Brasil. leandrojsa193@gmail.com; pachecoufmt@gmail.com; thaiserdias@yahoo.com.br

Adilson Pacheco de Souza

Universidade Federal de Mato Grosso, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, Cuiabá, Mato Grosso, Brasil. brunocasavecchiaef@gmail.com; drborella@gmail.com; charleschp2013@hotmail.comUniversidade Federal de Mato GrossoBrazilCuiabá, Mato Grosso, BrazilUniversidade Federal de Mato Grosso, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, Cuiabá, Mato Grosso, Brasil. brunocasavecchiaef@gmail.com; drborella@gmail.com; charleschp2013@hotmail.com

https://orcid.org/0000-0003-4076-1093

Bruno Henrique Casavecchia

https://orcid.org/0000-0002-9501-1604

Thaíse Karla Ribeiro Dias

Daniela Roberta Borella

https://orcid.org/0000-0003-2941-2116

Brena Geliane Ferneda

Universidade de São Paulo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas Agrícolas, Piracicaba, São Paulo, Brasil. Brenaferneda95@gmail.comUniversidade de São PauloBrazilPiracicaba, São Paulo, BrazilUniversidade de São Paulo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas Agrícolas, Piracicaba, São Paulo, Brasil. Brenaferneda95@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-8928-211X

Charles Campoe Martim

https://orcid.org/0000-0003-2955-0105

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Figura 1
Localização da área experimental e do município de Sorriso, no estado de Mato Grosso.

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Figura 2
Arranjo experimental e distribuição das interfaces do talhão de Eucalyptus urograndis (Clone H13) com floresta nativa e com a lavoura.

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Figura 3
Correlações da velocidade de propagação do fogo simuladas com BehavePlus e EMSS e com as observações experimentais para EL (eucalipto/lavoura).

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Tabela 1
Velocidade de propagação do fogo (m.min^-1) em queimas experimentais e simuladas pelo BehavePlus e EMSS, em áreas de E. urograndis (Clone H13) com 4,5 anos de idade, em diferentes meses e posição no talhão.

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Tabela 2
Intensidade do fogo (kW.m^-1) em queimas experimentais e simuladas pelo BehavePlus e EMSS, em áreas de E. urograndis (Clone H13) com 4,5 anos de idade, em diferentes meses e posição no talhão.

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Tabela 3
Comprimento de chama (m) em queimas experimentais e simuladas pelo BehavePlus e EMSS, em áreas de E. urograndis (Clone H13) com 4,5 anos de idade, em diferentes épocas do ano e posição no talhão.

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Tabela 4
Coeficientes de regressão linear (Y = a + b X) e indicativos estatísticos para variáveis de comportamento do fogo em queimas controladas em áreas de Eucalyptus urograndis (Clone H13), com 4,5 anos, em diferentes épocas e posições no talhão.

Figura 1 Localização da área experimental e do município de Sorriso, no estado de Mato Grosso.

Org.: dos Autores, 2016.

Figura 2 Arranjo experimental e distribuição das interfaces do talhão de Eucalyptus urograndis (Clone H13) com floresta nativa e com a lavoura.

Org.: dos Autores, 2016.

Figura 3 Correlações da velocidade de propagação do fogo simuladas com BehavePlus e EMSS e com as observações experimentais para EL (eucalipto/lavoura).

Org.: dos Autores, 2016.

Tabela 1 Velocidade de propagação do fogo (m.min^-1) em queimas experimentais e simuladas pelo BehavePlus e EMSS, em áreas de E. urograndis (Clone H13) com 4,5 anos de idade, em diferentes meses e posição no talhão.

Posição	Junho	Julho	Agosto	Setembro
Experimental
EL	0,40 Bd	0,71 Ab	0,52 Bc	0,87 Aa
EE	0,47 Ac	0,61 Bb	0,74 Aa	0,77 Ba
EF	0,41 ABb	0,26 Cd	0,36 Cbc	0,52 Ca
BehavePlus
EL	0,70 Ac	0,63 Ac	1,27 Ab	2,07 Aa
EE	0,60 Ab	0,57 Ab	0,70 Bb	1,43 Ba
EF	0,30 Bc	0,27 Bc	0,53 Ba	0,47 Cb
EMSS
EL	0,51 Ac	0,53 Ac	0,64 Ab	0,92 Aa
EE	0,52 Ab	0,49 Ab	0,55 Bb	0,78 Ba
EF	0,38 Bb	0,34 Bb	0,49 Ba	0,49 Ca

Médias seguidas pela mesma letra maiúscula na coluna e minúscula na linha, não diferem entre si, pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. EL (parcelas na interface eucalipto/lavoura), EE (parcelas no centro do talhão de eucalipto) e EF (parcelas na interface eucalipto/floresta nativa). Org.: dos Autores, 2016.

Tabela 2 Intensidade do fogo (kW.m^-1) em queimas experimentais e simuladas pelo BehavePlus e EMSS, em áreas de E. urograndis (Clone H13) com 4,5 anos de idade, em diferentes meses e posição no talhão.

Posição	Junho	Julho	Agosto	Setembro
Experimental
EL	161,58 Ac	313,24 Ab	257,41 Bbc	578,19 Aa
EE	198,84 Ab	272,64 Ab	410,63 Aa	444,04 Ba
EF	238,74 Aab	114,54 Bb	200,73 Bab	304,32 Ca
BehavePlus
EL	184,33 Ac	164,01 Ac	407,33 Ab	842,67 Aa
EE	157,67 Ab	130,33 Ac	184,67 Bb	511,02 Ba
EF	68,33 Bc	53,01 Bc	127,67 Bb	134,67 Ca
EMSS
EL	220,19 Ac	218,30 Ac	295,17 Ab	579,27 Aa
EE	236,56 Abc	204,15 ABc	274,68 Ab	456,28 Ba
EF	224,50 Ab	168,84 Bc	278,10 Aa	298,07 Ca

Médias seguidas pela mesma letra maiúscula na coluna e minúscula na linha, não diferem entre si, pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. EL (parcelas na interface eucalipto/lavoura), EE (parcelas no centro do talhão de eucalipto) e EF (parcelas na interface eucalipto/floresta nativa). Org.: dos Autores, 2016.

Tabela 3 Comprimento de chama (m) em queimas experimentais e simuladas pelo BehavePlus e EMSS, em áreas de E. urograndis (Clone H13) com 4,5 anos de idade, em diferentes épocas do ano e posição no talhão.

Posição	Junho	Julho	Agosto	Setembro
Experimental
EL	0,69 Bc	0,99 Ab	1,12 Ab	1,33 Aa
EE	0,93 Ab	1,03 Ab	1,02 Ab	1,28 Aa
EF	0,74 Ba	0,62 Bab	0,70 Bab	0,72 Bab
BehavePlus
EL	0,83 Ac	0,80 Ac	1,23 Ab	1,70 Aa
EE	0,77 Ab	0,73 Ab	0,83 Bb	1,33 Ba
EF	0,53 Bb	0,47 Bb	0,72 Ba	0,73 Ca
EMSS
EL	1,29 Abc	1,21 Ac	1,34 Aab	1,42 Aa
EE	1,14 Bb	1,13 Ab	1,10 Bb	1,31 Ba
EF	1,01 Cbc	0,96 Bc	1,06 Bab	1,14 Ca

Médias seguidas pela mesma letra maiúscula na coluna e minúscula na linha, não diferem entre si, pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. EL (parcelas na interface eucalipto/lavoura), EE (parcelas no centro do talhão de eucalipto) e EF (parcelas na interface eucalipto/floresta nativa). Org.: dos Autores, 2016.

Tabela 4 Coeficientes de regressão linear (Y = a + b X) e indicativos estatísticos para variáveis de comportamento do fogo em queimas controladas em áreas de Eucalyptus urograndis (Clone H13), com 4,5 anos, em diferentes épocas e posições no talhão.

Posição/Época	Programa	Regressão linear		R²	MBE	RMSE	d
Posição/Época	Programa	a	b	R²	MBE	RMSE	d
Velocidade de propagação do fogo (m.min^-1)
EL	BehavePlus	0,4029	0,1892	0,35	0,543	0,7359	0,9128
EL	EMSS	0,1209	0,7715	0,47	0,028	0,1442	0,9957
EE	BehavePlus	0,463	0,2232	0,31	0,1778	0,3562	0,9278
EE	EMSS	0,2894	0,6124	0,25	-0,063	0,1486	0,9957
EF	BehavePlus	0,2575	0,3291	0,19	0,0052	0,1204	0,9674
EF	EMSS	0,0476	0,8005	0,36	0,0369	0,0861	0,9956
Junho	BehavePlus	0,3987	0,0533	0,03	0,1062	0,2105	0,9054
Junho	EMSS	0,3166	0,2352	0,08	0,0429	0,0875	0,9961
Julho	BehavePlus	-0,0244	1,1262	0,93	-0,037	0,0683	0,9953
Julho	EMSS	-0,5218	2,3175	0,94	-0,074	0,1387	0,9847
Agosto	BehavePlus	0,4831	0,0676	0,01	0,2939	0,4609	0,9212
Agosto	EMSS	0,1914	0,6228	0,05	0,0194	0,1872	0,9775
Setembro	BehavePlus	0,4398	0,2095	0,88	0,6054	0,8058	0,9212
Setembro	EMSS	0,1684	0,7502	0,88	0,0143	0,0714	0,9988
Intensidade do fogo (kW.m^-1)
EL	BehavePlus	142,2	0,464	0,61	71,9803	194,9545	0,9764
EL	EMSS	17,814	0,9432	0,73	0,8261	86,9536	0,9939
EE	BehavePlus	216,72	0,4638	0,32	-84,8696	160,2659	0,9737
EE	EMSS	127,65	0,6935	0,29	-37,8687	119,2275	0,9885
EF	BehavePlus	108,54	1,1055	0,33	-118,6652	133,0006	0,9541
EF	EMSS	-30,903	1,0149	0,54	27,2948	56,5673	0,9937
Junho	BehavePlus	275,71	-0,5556	0,58	-62,4915	107,1163	0,8507
Junho	EMSS	187,04	0,0542	0,10	27,6308	57,7426	0,9922
Julho	BehavePlus	27,607	1,7781	0,77	-117,6896	131,38	0,9535
Julho	EMSS	-464,3	3,5523	0,76	-37,0396	84,4737	0,9724
Agosto	BehavePlus	293,49	-0,0162	0,20	-49,701	192,7167	0,914
Agosto	EMSS	1273,8	-3,4821	0,16	-6,9388	143,9843	0,9437
Setembro	BehavePlus	266,01	0,3531	0,78	54,9261	206,4811	0,9682
Setembro	EMSS	38,526	0,9058	0,82	3,3505	51,4998	0,9981
Comprimento da chama (cm)
EL	BehavePlus	0,4107	0,5428	0,68	0,1113	0,2446	0,9814
EL	EMSS	-1,2643	1,7472	0,36	0,2829	0,3489	0,9933
EE	BehavePlus	0,6661	0,4338	0,46	-0,1471	0,2367	0,9719
EE	EMSS	-0,1925	1,0745	0,32	0,1054	0,1695	0,9978
EF	BehavePlus	0,5866	0,1725	0,06	-0,0763	0,159	0,9471
EF	EMSS	0,1031	0,5658	0,20	0,3496	0,3609	0,9882
Junho	BehavePlus	0,7786	0,0082	0,08	-0,0733	0,2099	0,9084
Junho	EMSS	0,9592	-0,1522	0,02	0,3633	0,4108	0,9829
Julho	BehavePlus	0,1517	1,0867	0,73	-0,2094	0,2315	0,9536
Julho	EMSS	-0,7914	1,5159	0,72	0,2239	0,2515	0,9916
Agosto	BehavePlus	0,3764	0,6098	0,42	-0,0122	0,1812	0,9752
Agosto	EMSS	-0,1678	0,9561	0,35	0,2189	0,2761	0,991
Setembro	BehavePlus	0,3011	0,6442	0,81	0,1456	0,2403	0,9875
Setembro	EMSS	-1,8076	2,2656	0,85	0,1778	0,2569	0,9926

R²: coeficiente de determinação; MBE: erro médio relativo (means bias error); RMSE: raiz quadrada o erro quadrático médio - RMSE (Root Mean Square Error); d: índice de ajustamento (d de Willmott). Org.: dos Autores, 2016.

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Editora da Universidade Federal de Uberlândia - EDUFU Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bloco 5M Sala 302B, 38400902 - Uberlândia - Minas Gerais - Brasil, +55 (34) 3239- 4549 - Uberlândia - MG - Brazil
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