Uncertainty in surface-fire history: the case of ponderosa pine forests in the western United States

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Abstract:

Present understanding of fire ecology in forests subject to surface fires is based on fire-scar evidence. We present theory and empirical results that suggest that fire-history data have uncertainties and biases when used to estimate the population mean fire interval (FI) or other parameters of the fire regime. First, the population mean FI is difficult to estimate precisely because of unrecorded fires and can only be shown to lie in a broad range. Second, the interval between tree origin and first fire scar estimates a real fire-free interval that warrants inclusion in mean-FI calculations. Finally, inadequate sampling and targeting of multiple-scarred trees and high scar densities bias mean FIs toward shorter intervals. In ponderosa pine (Pinus ponderosa Dougl. ex P. & C. Laws.) forests of the western United States, these uncertainties and biases suggest that reported mean FIs of 2-25 years significantly underestimate population mean FIs, which instead may be between 22 and 308 years. We suggest that uncertainty be explicitly stated in fire-history results by bracketing the range of possible population mean FIs. Research and improved methods may narrow the range, but there is no statistical or other method that can eliminate all uncertainty. Longer mean FIs in ponderosa pine forests suggest that (i) surface fire is still important, but less so in maintaining forest structure, and (ii) some dense patches of trees may have occurred in the pre-Euro-American landscape. Creation of low-density forest structure across all parts of ponderosa pine landscapes, particularly in valuable parks and reserves, is not supported by these results.

La compréhension actuelle de l'écologie du feu dans les forêts sujettes aux feux de surface repose sur la présence des cicatrices laissées par le feu. Nous présentons des résultats théoriques et empiriques qui montrent que les données sur l'historique des feux comportent des incertitudes et des biais lorsqu'elles sont utilisées pour estimer l'intervalle moyen entre les feux ou d'autres paramètres du régime des feux. Premièrement, il est difficile d'estimer avec précision l'intervalle moyen entre les feux à cause des feux qui ne sont pas comptabilisés et cette valeur a donc forcément un fort coefficient de variation. Deuxièmement, l'intervalle entre l'apparition des arbres et la détection des premières cicatrices constitue un intervalle réel pendant lequel il n'y pas eu de feu et doit être inclus dans le calcul de l'intervalle moyen entre les feux. Finalement, un échantillonnage inadéquat, des arbres avec des cicatrices multiples et une densité élevée de cicatrices introduisent des biais qui entraînent une sous-estimation de l'intervalle entre les feux. Dans les forêts de pin ponderosa (Pinus ponderosa Dougl. ex P. & C. Laws.) de l'ouest des États-Unis, ces incertitudes et ces biais suggèrent une forte sous-estimation des intervalles moyens entre les feux qui pourraient se situer entre 22 et 308 ans plutôt qu'entre 2 et 25 ans tel que rapporté. Nous suggérons que l'incertitude soit explicitement mentionnée dans les résultats qui réfèrent à l'historique des feux en indiquant une fourchette d'intervalles moyens entre les feux. La recherche et de meilleures méthodes pourraient réduire l'écart mais il n'y a pas de méthodes statistiques ou autres capables d'éliminer toute incertitude. Des intervalles moyens entre les feux plus longs dans les forêts de pin ponderosa indiquent que (i) les feux de surface sont encore importants, mais pas autant pour maintenir la structure de la forêt et (ii) des îlots denses d'arbres ont pu exister dans le paysage avant l'arrivée des européens. Ces résultats ne supportent pas la pratique qui consiste à maintenir une structure caractérisée par une faible densité partout dans le paysage occupé par le pin ponderosa, particulièrement dans les zones qui ont une grande valeur, comme les parcs et les réserves.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2001

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