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Ci. Fl., v. 25, n. 4, out.-dez., 2015

Cincia Florestal, Santa Maria, v. 25, n. 4, p. 809-816, out.-dez., 2015ISSN 0103-9954

809

EFICINCIA DE NDICES DE RISCO DE INCNDIOS PARA O PANTANAL SUL-MATO-GROSSENSE

EFFICIENCY OF FIRE RISK INDICES FOR PANTANAL SUL-MATO-GROSSENSE

Balbina Maria Arajo Soriano1 Omar Daniel2 Sandra Aparecida Santos3

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi comparar os ndices de risco de incndios a partir de focos de calor e definir o mais eficiente para as condies do Pantanal Sul-mato-grossense, com base em dados meteorolgicos e nmero de focos de calor. O trabalho consistiu na anlise de correlao entre variveis meteorolgicas e a ocorrncia dos focos de calor, bem como a comparao entre os ndices de risco de incndios: Angstrn (B), Telicyn (I), Nesterov (G), Monte Alegre (FMA) e Monte Alegre Modificada (FMA+). Foram utilizados dados meteorolgicos coletados s 14 horas na estao Climatolgica Principal de Nhumirim e de focos de calor da passagem noturna do NOAA (12 e 15), no perodo de 1999 a 2008. A velocidade do vento e a umidade relativa do ar foram as variveis meteorolgicas que apresentaram maior correlao com a ocorrncia de focos de calor. Para deteco de qualquer grau de risco de incndio, a FMA, o G e a FMA+ foram os ndices mais eficientes. Para a deteco de graus de risco de incndio nas classes Muito alto e Alto, o G foi o mais eficiente, seguido da FMA. Considerando a alta probabilidade de acerto na deteco de riscos de incndio em qualquer grau e tambm nas classes de Alto risco a mais, a FMA pode ser considerada a mais adequada para estimar o risco de ocorrncia de incndios para a sub-regio da Nhecolndia.Palavras-chave: frmula de Monte Alegre; queimada; focos de calor; variveis meteorolgicas.

ABSTRACT

The objective of this work was to compare the indices of fire risk from hotspots and define the most efficient for the conditions of South Pantanal of Mato Grosso, based on meteorological data and number of hotspots. The work consisted of correlation analysis between some meteorological variables and the occurrence of hotspots as well as the comparison between the fire risk indices of Angstron (B), Logarithmic index of Telicyn (I), Nesterov Index (G), Monte Alegre Index (FMA) and Modified Monte Alegre Index (FMA+). Meteorological data were collected at 14 hours in the Nhumirim climatological station and hotspots during night of the NOAA12 and NOAA15 from 1999 to 2008. The wind speed and relative humidity were the meteorological variables which best correlated with the occurrence of fire. To detect any degree of fire risk, the FMA, the G and FMA+ were the most efficient indices. For the detection of degrees of fire risk classes very high and high, the G was the most efficient, followed by the FMA. Considering the high probability of success in detecting fire risks in any degree and also in the class of the most high risk, the FMA can be deemed more appropriate for estimating the fire risk for Nhecolndia sub-region.Keywords: Monte Alegre index; forest fires; hotspots; meteorological variables.

1 Meteorologista, Dr., Pesquisadora da Embrapa Pantanal, Caixa Postal 109, CEP 79320-900, Corumb ( MS), Brasil. [email protected]

2 Engenheiro Florestal, Dr., Faculdade de Cincias Agrrias, Universidade Federal da Grande Dourados, Caixa Postal 533, CEP 79804-970 Dourados (MS). [email protected]

3 Zootecnista, Dr., Pesquisadora da Embrapa Pantanal, Caixa Postal 109, CEP 79320-900, Corumb (MS), Brasil. [email protected]

Recebido para publicao em 8/08/2010 e aceito em 29/04/2014

Gisele HigaTexto digitado

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Gisele HigaTexto digitadoDOI: 10.5902/1980509820231

Gisele HigaTexto digitado

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Soriano, B. M. A.; Daniel, O.; Santos, S. A. 810

INTRODUO

A criao de bovinos de corte a principal atividade econmica do Pantanal h mais de dois sculos, pois a regio possui extensas reas de pastagens naturais que so favorveis a esta atividade. O manejo das pastagens naturais complexo e dinmico, em razo da grande variedade de unidades de paisagem (fitofisionomias), que variam espacial e temporalmente, principalmente em funo das condies climticas (SANTOS et al., 2008). Muitas dessas fitofisionomias so propensas a incndios que podem ocorrer acidentalmente ou serem provocados por prticas de manejo inadequadas de queimas em pastagem.

A ocorrncia e a propagao dos incndios florestais esto fortemente associadas s condies climticas. A intensidade de um incndio e a velocidade com que ele se propaga esto diretamente ligadas umidade relativa, temperatura e velocidade do vento. A utilizao de dados meteorolgicos de boa qualidade , portanto, vital para o planejamento de preveno e combate aos incndios florestais (NUNES et al., 2006).

Desde 2000, a Embrapa Pantanal tem um programa de monitoramento das variveis meteorolgicas e das ocorrncias de incndios no Pantanal Mato-Grossense (SORIANO et al, 2008), onde pode ser observado que, dependendo da variao do clima entre os anos, ocorre maior ou menor nmero de eventos, modificando a paisagem local.

Em 2005, ano considerado seco no Pantanal, em decorrncia das chuvas que ficaram abaixo da mdia histrica, o nmero de incndios foi 6.199, o maior nmero de ocorrncia desde 2000 (PADOVANI, 2006). Alm da influncia do clima no aumento dos incndios, outro fator importante foi a grande quantidade de material combustvel em algumas fitofisionomias que, associado longa estiagem e baixos ndices de umidade relativa do ar, favoreceu grandes incndios, o que afetou drasticamente o ecossistema da regio.

Dentre as medidas preventivas de combate aos incndios florestais, a utilizao de um ndice de perigo confivel de fundamental importncia dentro de um plano de preveno e combate, por permitir a avaliao dos riscos, possibilitando a adoo de medidas preventivas em bases mais eficientes e econmicas (SOARES, 1985; BATISTA, 2004; NUNES et al., 2007).

A estrutura dos ndices de perigo de

incndio disponveis baseada fundamentalmente na relao entre os incndios florestais e os elementos meteorolgicos (temperatura e umidade do ar, velocidade do vento e precipitao). Seus resultados refletem, antecipadamente, a probabilidade de ocorrer um incndio, assim como a facilidade de propagao, de acordo com as condies atmosfricas do dia ou da sequncia de dias (SOARES, 1972; SOARES e BATISTA, 2007).

A importncia destes ndices est ligada preveno de incndios, pois mais vantajoso evit-los ou mesmo elimin-los imediatamente aps o incio do que combat-lo depois de estabelecido e propagado (MARTINI et al., 2007). Assim podem ser minimizados os impactos causados pelas queimadas, que provocam aumento das concentraes de gases de efeito estufa e aerossis, causando mudanas na atmosfera e provavelmente no clima do planeta, como tambm problemas na economia e na sade da populao local.

O objetivo deste trabalho foi comparar os ndices de risco de incndios e definir o mais eficiente para as condies do Pantanal Sul-mato-grossense, tendo como base dados dirios meteorolgicos da estao climatolgica principal de Nhumirim e o nmero de focos de calor ocorridos na sub-regio da Nhecolndia, no perodo de 1999 a 2008.

MATERIAL E MTODOS

Este estudo foi realizado utilizando-se uma srie temporal de 10 anos (1999-2008) de dados de precipitao pluvial diria (mm); temperatura do ar (C), umidade relativa do ar (%) e a velocidade do vento (m s-1), medidos s 14 horas (horrio padro das estaes climatolgicas principais brasileiras), coletados na estao Climatolgica Principal de Nhumirim (latitude 185921S, longitude 563725W, altitude 102 m), localizada na fazenda Nhumirim, situada na sub-regio da Nhecolndia no Pantanal Sul-mato-grossense.

A sub-regio da Nhecolndia (latitude 18o10 e 19o25S, longitude 55o5 e 57o18W) enquadra-se no tipo climtico Aw (Kppen), definido como tropical, megatrmico, com a temperatura mdia do ms mais frio superior a 18oC. As mdias anuais de precipitao, temperatura e umidade relativa do ar, no perodo de 1977-2001, foram 1.181 mm, 25,4oC e 81,3%, respectivamente (SORIANO e ALVES, 2005). O regime hdrico apresenta dois perodos distintos: um chuvoso, que se inicia em outubro e estende-se at maro, quando ocorrem

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aproximadamente 80% do total anual de chuvas e outro com poucas chuvas, de abril a setembro (CAMPELO JUNIOR et al., 1997).

Os solos so arenosos em sua maioria, com textura fina, mas eventualmente, so encontradas manchas de solos siltosos ou argilosos. O relevo plano, com altitude aproximada de 90 m acima do nvel do mar (RATTER et al., 1988) apresentando pequenos desnveis altimtricos (at 3 m) entre as fitofisionomias.

A rea deste estudo foi definida em funo da representatividade dos dados coletados nesta estao que, segundo a World Meteorological Organization - WMO (2008), deve abranger um raio de 100 km e apresentar horizontes amplos, ou seja, no podem ter barreiras que impeam incidncia da radiao solar ou que modifiquem o vento. Analisando-se as cotas topogrficas da regio, observa-se que a uma distncia de 76,6 km, rumo 69 NO, existe um conjunto de elevaes com cota mxima de 150 m e na direo W atinge a morraria de Urucum com cotas de aproximadamente 1.040 m nas proximidades. Assim, para definir a rea representativa para os dados desta estao, foi traada uma linha que cortou o crculo de raio 100 km de norte a sul, passando pelo ponto de cruzamento do rumo citado em um raio de 75 km (UTM X = 469.969,7646), procurando o distanciamento da influncia dos morros da regio (Figura 1).

Foram tambm utilizados dados dirios de focos de calor no perodo de 1999 a 2008, disponibilizados pela Diviso de Processamento de Imagens/Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais para toda a Amrica Latina, no formato de tabela

com coordenadas, que pode ser convertido em mapa de pontos, georreferenciado, ou no formato de mapa shapefile (INPE, 2008). Os dados analisados foram aqueles gerados pelo satlite NOAA12-noturno e o NOAA15-noturno, devido desativao do NOAA12-noturno a partir de 10 de julho de 2007.

Os focos de calor so identificados a partir de elementos de resoluo espacial (pixels) que apresentam altas temperaturas, os quais possuem os mais baixos valores de nvel de cinza nas imagens da regio infravermelho termal banda 3 (3.7m) do AVHRR. Esta banda mede emisso de energia radiante da superfcie terrestre, na qual os pixels saturados correspondem temperatura de pelo menos 47oC, normalmente associada a alvos em combusto (INPE, 2009).

Os dados das ocorrncias dirias de focos de calor e suas respectivas coordenadas foram trabalhados em planilha eletrnica, com o objetivo de eliminar os focos que estivessem fora da rea de abrangncia (Figura 1), isto , raio maior que 100 km e alm da linha vertical prxima aos morros. Para executar esta rotina, foi usado o principio do teorema de Pitgoras, calculando-se a distncia do foco de calor estao de Nhumirim, eliminando-se posteriormente os dados com raios alm de 100 km. Simultaneamente, foram eliminados os pontos que ficaram alm das coordenadas UTM sentido oeste, cujos valores X tenham sido menores do que 469.969,7646 m. Uma nova tabela foi gerada somente com o nmero de focos de incndio dirios que ocorreram no interior da rea de abrangncia mostrada na Figura 1.

Para verificar a relao entre o total mensal

FIGURA 1: rea do estudo definida segundo as recomendaes da WMO (2008). FIGURE 1: Study area defined according to the WMO (2008) recommendations.

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de focos de incndio (varivel dependente) e valores mdios mensais das variveis meteorolgicas, foram realizadas anlises de correlao e regresso exponencial.

Para comparao entre ndices de risco de incndios foram utilizados os ndices de Angstrn (B), ndice Logartmico de Telicyn (I), ndice de Nesterov (G), Frmula de Monte Alegre (FMA) e Frmula de Monte Alegre Modificada (FMA+), calculados diariamente durante o perodo de 1999 a 2008, por meio de metodologia proposta por Nunes (2005) e Soares (1972).

Como os ndices so divididos em no acumulativos (baseiam-se inteiramente nas condies correntes do dia) e acumulativos (consideram efeitos passados do tempo), cujos resultados so interpretados por meio de diferentes escalas, surgiu a dificuldade de comparao direta entre eles em igualdade de condies. Decidiu-se ento fazer a comparao em duas etapas:

1 - Foi verificada a probabilidade da deteco dos focos de calor registrados pelos cinco ndices, em condies favorveis e desfavorveis. Para isto, utilizou-se dos valores dirios estimados de cada ndice e suas respectivas escalas nos dias que ocorreram os focos, isto , se eles indicavam ou no a existncia de perigo de incndio.

2 - Foi feita a comparao entre os quatro ndices acumulativos, utilizando-se do artifcio proposto por Soares e Paz (1973) e Soares (1987), no qual os valores apresentados pelos ndices nos dias de ocorrncia de focos de calor foram convertidos em porcentagens dos valores mximos obtidos durante o perodo de observao. Assim, obteve-se a eficincia de cada ndice em uma escala nica, tendo sido ento possvel compar-los entre si. Os ndices foram ordenados de acordo

com suas eficincias em cada ocorrncia de focos de calor e submetidos ao teste de Bartlett para verificar a homogeneidade das varincias ao nvel de significncia p < 0,01. As comparaes foram feitas pelo teste no paramtrico de Friedman, utilizando software ASSISTAT (SILVA, 1996). Este teste ordena os resultados para cada um dos casos e em seguida calcula a mdia das ordens para cada amostra. Se no existirem diferenas entre as amostras, as mdias das ordens devem ser similares. A estatstica deste teste tem uma distribuio 2.

RESULTADOS E DISCUSSO

Os resultados indicaram que a VV (r = 0,79) e UR (r = -0,69) so as variveis que melhor se correlacionam com o nmero de ocorrncia de focos de calor. A regresso com base em modelo exponencial resultou que as variveis independentes VV e UR apresentaram melhor ajuste do que TEMP e PP (Tabela 1).

Os resultados das correlaes entre as variveis meteorolgicas e o nmero de focos de calor foram os esperados para a sub-regio da Nhecolndia, j que a maior concentrao desses focos se d entre os meses de agosto e novembro, principalmente em agosto e setembro, quando ocorrem os mais baixos ndices de umidade relativa, concomitantemente com os maiores valores de velocidade do vento.

A influncia da precipitao pluvial e da temperatura do ar sobre as ocorrncias dos focos de calor no se mostrou eficaz isoladamente atravs da correlao linear, sugerindo estudos mais detalhados por meio da combinao de uma ou mais variveis.

A baixa correlao entre a precipitao pluvial e o nmero de focos de calor no implica

TABELA 1: Correlao linear de Pearson (r) e coeficiente de determinao para regresso exponencial (R2) entre o total mensal do nmero de focos de calor (varivel dependente) e a mdia mensal da precipitao pluvial (PP), umidade relativa do ar (UR), temperatura do ar (TEMP) e a velocidade do vento (VV).

TABLE 1: Linear correlation of Pearson (r) and coefficient of determination for exponential regression (R2) among the total monthly from the number hot spot and mean monthly precipitation (PP), relative humidity (RH), air temperature (TEMP) and wind speed (VV).

Variveis meteorolgicas r R2

VV (m s-1) 0,7941 0,8491UR (%) -0,6934 0,6141

TEMP (C) 0,4418 0,2361PP (mm) -0,2577 0,1124

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que a chuva no tenha influncia na ocorrncia de incndios, pois, segundo Soares e Paz (1973) e Soares (1985), a precipitao de suma importncia para a caracterizao do clima, estando a ocorrncia dos incndios sempre associada a perodos sem chuva. Existe uma forte correlao entre ocorrncia de grandes incndios e prolongados perodos de seca.

Nesse contexto, a precipitao , sem dvida, a varivel meteorolgica capaz de alterar com maior rapidez as condies de umidade dos combustveis florestais mortos, sendo fundamental a ateno com esta varivel.

Dentro da rea de abrangncia dos dados climticos foram totalizados 7.157 focos de calor no perodo analisado. Os valores dos ndices calculados nos dias que ocorreram esses focos constituram os dados bsicos para efetuar as comparaes entre eles.

Na 1 etapa da metodologia proposta, calculou-se a probabilidade de acerto dos focos de calor registrados pelos cinco ndices testados (Tabela 2). A ocorrncia de focos de calor em condies desfavorveis significa a existncia de foco em dias nos quais os ndices no acusaram riscos, ou seja, o grau de perigo foi nulo.

Observa-se que a FMA registrou a ocorrncia de perigo de incndio em 691 dos 697 dias em que se registraram os focos de calor no perodo estudado. A FMA, portanto, mostrou-se mais eficiente para indicar a probabilidade de incndios, j que apresentou 99% de acerto nos focos de calor, seguido do ndice de G (98%), da FMA+ (97%), do I (87%) e B (84%).

O ndice de Angstrn (B), alm de ter obtido a menor probabilidade de deteco a algum grau de perigo de incndios nos dias quando se registrou

foco de calor, tambm foi o que apresentou a maior probabilidade de deteco em dias que no houve nenhum foco, demonstrando ser o menos eficiente para a sub-regio da Nhecolndia.

Devido FMA, FMA+, I e G apresentarem uma escala com quatro ou mais graus de perigo de incndio, sendo um deles nulo, separou-se o resultado da deteco de focos registrados sob condies favorveis em quatro graus de perigo, permitindo assim uma comparao mais detalhada (Tabela 3).

Verifica-se que o I teve boa probabilidade em acertar o maior nmero de focos de calor no grau Alto ou grande de perigo (69%), sendo baixssima sua probabilidade de ocorrncia nas classes Pequeno e Mdio. A FMA+ teve tendncia semelhante ao I, mas concentrou a probabilidade de detectar o maior nmero de focos no grau Muito alto ou altssimo.

O G e FMA tiveram a probabilidade de detectar os maiores nmeros de focos nos graus Alto e Muito alto (G: 18% e 77% e FMA: 22% e 64%, respectivamente), sendo que a FMA foi o ndice que apresentou a probabilidade de ocorrer o maior nmero de focos no grau Mdio (10%). Deppe et al. (2004) tambm registraram que FMA capaz de registrar grande percentual de acerto nos riscos elevado e extremo.

Se for considerado apenas o somatrio dos graus de perigo de incndios Alto e Muito alto, as probabilidades de deteco foram maiores para o G = 95%, FMA = 86%, FMA+ = 83% e I = 69%.

Na 2 etapa da metodologia proposta, os valores mximos dos quatro ndices acumulativos em toda srie de dados considerada foram FMA = 303,62, FMA+ = 9,04862E+15, I = 133,38 e G = 112.450,2. Dividiu-se o valor calculado nos dias que ocorreram focos pelos respectivos valores mximos

TABELA 2: Probabilidade (P) da ocorrncia de focos de calor registrados (In) pelos ndices: Frmula de Monte Alegre (FMA), Frmula de Monte Alegre Modificada (FMA+), Telicyn (I), Nesterov (G) e Angstrn (B), em condies favorveis e desfavorveis.

TABLE 2: Probability (P) of occurrence registered fires (In) by the indices: Monte Alegre Index (FMA), Modified Monte Alegre Index (FMA+), Telicyn (I), Nesterov (G) and Angstron (B), under favorable and unfavorable conditions.

Focos de calor Probabilidade

Condies do dia segundo os ndices (FMA) (FMA+) (I) (G) (B) (FMA) (FMA+) (I) (G) (B)

H perigo [P(In/condies favorveis)] 691 678 609 685 587 0,99 0,97 0,87 0,98 0,84

H perigo [P(In/condies desfavorveis)] 6 19 88 12 110 0,01 0,03 0,13 0,02 0,16

N total de focos de calor 697 697 697 697 697 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

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de cada ndice, obtendo-se assim a porcentagem de eficincia de cada um deles, sendo possvel ento compar-los diretamente. Os valores percentuais de eficincia diria foram ordenados do 1 ao 4 lugar, estabelecendo-se assim a posio ocupada para cada um.

Por meio da ordenao dos valores percentuais dos quatro ndices obteve-se a probabilidade de ocorrncia dos focos em 1, 2, 3 e 4 lugar. Analisando-os separadamente, observou-se que FMA foi o mais eficiente na deteco dos focos, pois em 53,94% dos eventos esteve em 1 lugar, seguido de G e I que, no entanto, apresentaram suas maiores pontuaes para a 3 posio (42,18% e 39,46%, respectivamente) e FMA+ 94,7% das ocorrncias para a 4 posio (Tabela 4).

A partir do resultado de ordenao dos dados, verificou-se pelo teste de homogeneidade de varincias de Bartlett que a hiptese H0 foi rejeitada (p < 0,01), indicando que as varincias dos ndices no so homogneas (Tabela 5), o que

determinou a necessidade da aplicao de um teste no paramtrico para as mdias.

Assim, o teste de Friedman foi aplicado para comparar a eficincia de cada ndice de risco de incndio, no qual a hiptese nula foi rejeitada (p

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meteorolgicas que apresentaram maior correlao com a ocorrncia do nmero de focos de calor. Para deteco de qualquer grau de risco de incndio, os ndices mais eficientes em ordem decrescente so: a Frmula de Monte Alegre (FMA), o ndice de Nesterov (G) e a Frmula de Monte Alegre Modificada (FMA+). Para a deteco de graus de risco de incndio nas classes Muito alto e Alto, o ndice de Nesterov (G) o mais eficiente, seguido da Frmula de Monte Alegre (FMA).

Considerando-se a alta probabilidade de acerto na deteco de riscos de incndio em qualquer grau e tambm nas classes de Alto risco a mais, a Frmula de Monte Alegre (FMA) pode ser considerada a mais adequada para estimar o risco de ocorrncia de incndio para a sub-regio da Nhecolndia.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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TABELA 5: Resultados do teste de Bartlett.TABLE 5: Results from Bartletts test.

ndices Mdia Varincia

FMA 1,60402 0,52688

FMA+ 3,91392 0,17361

I 2,20086 0,79006

G 2,22095 0,57468Em que: Estatstica do teste (2): 373,58897; Valor crtico (a. = 1%): 11,34488; 2 > 2 (1%) H0 foi rejeitada p < 0,01.

TABELA 6: Resultados do teste de Friedman, usando valores de ordenao para verificar a eficincia dos quatro ndices.

TABLE 6: Results from Friedmans test, using ranking values to verify the efficiency of the four indices.ndices de Risco de Incndio Mdia Soma dos postos

FMA 1,60402 1.128,0 a

FMA+ 3,91392 2.737,0 cI 2,20086 1.545,5 b

G 2,22095 1.559,5 bEm que: Valores seguidos das mesmas letras no diferem estatisticamente pelo teste de Friedman ao nvel de 5%. Estatstica do teste T2 = 1.035,9389; F-Krit (a. = 1%): 3,791; T2c > T

2 (1%) H0 foi rejeitada p < 0,001; DMS = 59,644

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