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Forest floor fuel consumption and carbon emissions in Canadian boreal forest fires

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Abstract:

In many forest types, over half of the total stand biomass is located in the forest floor. Carbon emissions during wildland fire are directly related to biomass (fuel) consumption. Consumption of forest floor fuel varies widely and is the greatest source of uncertainty in estimating total carbon emissions during fire. We used experimental burn data (59 burns, four fuel types) and wildfire data (69 plots, four fuel types) to develop a model of forest floor fuel consumption and carbon emissions in nonpeatland standing-timber fuel types. The experimental burn and wildfire data sets were analyzed separately and combined by regression to provide fuel consumption models. Model variables differed among fuel types, but preburn fuel load, duff depth, bulk density, and Canadian Forest Fire Weather Index System components at the time of burning were common significant variables. The regression R2 values ranged from 0.206 to 0.980 (P< 0.001). The log–log model for all data combined explained 79.5% of the regression variation and is now being used to estimate annual carbon emissions from wildland fire. Forest floor carbon content at the wildfires ranged from 40.9% to 53.9%, and the carbon emission rate ranged from 0.29 to 2.43kg·m–2.

Dans plusieurs types de forêts, plus de la moitié de la biomasse totale du peuplement se retrouve dans la couverture morte. Les émissions de carbone durant un incendie de forêt sont directement reliées à la consommation de la biomasse (combustible). La consommation des combustibles de la couverture morte varie grandement et constitue la source la plus importante d’incertitude dans l’estimation des émissions totales de carbone durant un incendie. Nous avons utilisé les données de brûlages expérimentaux (59 brûlages et quatre types de combustibles) et d’incendies de forêt (69 placettes et quatre types de combustibles) pour élaborer un modèle de consommation des combustibles de la couverture morte et des émissions de carbone pour des types de combustibles avec du bois sur pied mais excluant les tourbières. Les données des brûlages expérimentaux et des incendies de forêt ont été analysées séparément et ensemble au moyen d’équations de régression pour constituer des modèles de consommation. Les variables des modèles différaient selon le type de combustibles mais la charge de combustibles antérieure au feu, l’épaisseur d’humus, la densité apparente et les composantes de la méthode canadienne de l’indice forêt-météo au moment du brûlage étaient des variables communes significatives. Les valeurs de R2 des régressions variaient de 0,206 à 0,980 (P < 0,001). Le modèle log-log pour toutes les données combinées expliquait 79,5% de la variation et est maintenant utilisé pour estimer les émissions annuelles de carbone provenant des incendies de forêt. Le contenu en carbone de la couverture morte lors des incendies de forêt variait de 40,9 à 53,9% et le taux d’émission de carbone variait de 0,29 à 2,43 kg·m–2.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-02-01

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