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Predicting Post-Fire Tree Mortality for 12 Western US Conifers Using the First Order Fire Effects Model (FOFEM)

S. Hood,Duncan C. Lutes

Published 2017 in Fire Ecology

ABSTRACT

Accurate prediction of fire-caused tree mortality is critical for making sound land management decisions such as developing burning prescriptions and post-fire management guidelines. To improve efforts to predict post-fire tree mortality, we developed 3-year post-fire mortality models for 12 Western conifer species—white fir (Abies concolor [Gord. & Glend.] Lindl. ex Hildebr.), red fir (Abies magnifica A. Murray bis), subalpine fir (Abies lasiocarpa [Hook.] Nutt.), incense cedar (Calocedrus decurrens [Torr.] Florin), western larch (Larix occidentalis Nutt.), lodgepole pine (Pinus contorta Douglas ex Loudon var. latifolia Engelm. ex S. Watson), whitebark pine (Pinus albicaulis Engelm.), ponderosa pines (Pinus ponderosa Lawson & C. Lawson var. scopulorum Engelm and var. ponderosa C. Lawson), Jeffrey pine (Pinus jeffreyi Balf.), sugar pine (Pinus lambertiana Douglas), Engelmann spruce (Picea engelmannii Parry ex Engelm.), and Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco var. glauca [Beissn.] Franco)—by pooling data collected from multiple fire-injury studies. Two sets of models were created: one for use in pre-fire planning in which only crown injury and tree diameter (DBH) were potential variables, and a second, optimal model for use in post-fire planning that used all significant variables. Predictive accuracy of all models was compared to the accuracy of the general, non-species specific mortality model used in the First Order Fire Effects Model (FOFEM) prior to version 5.7. The new species-specific models improved prediction of fire-caused tree mortality by 0 % to 48 %. Model accuracy increased the most for red fir, incense cedar, western larch, and whitebark pine, and increased the least for Engelmann spruce. The models in the post-fire option provided higher accuracy compared to the pre-fire models, but also required additional inputs. These new models were added to FOFEM beginning with version 5.7, and the options in the FOFEM Mortality Module were expanded. We describe the new options in FOFEM and how to use the software to predict tree mortality for pre-fire and post-fire planning, as well as modeling limitations and assumptions. The additions to FOFEM offer improved accuracy in predicting post-fire tree mortality for 12 Western conifer species and allow direct inputs of fire injury to increase software applicability to prescribed fire and post-fire forest management.ResumenLa predicción precisa de la mortalidad causada por el fuego es crítica para tomar decisiones apropiadas en la gestión de tierras, tales como el desarrollo de las prescripciones de quema y directrices en el manejo post-fuego. Para mejorar los esfuerzos para predecir la mortalidad de árboles post-fuego, desarrollamos modelos de mortalidad de 3 años post-fuego para 12 especies de coníferas del Oeste—abeto blanco (Abies concolor [Gord. & Glend.] Lindl. ex Hildebr.), abeto rojo (Abies magnifica A. Murray bis), abeto subalpino (Abies lasiocarpa [Hook.] Nutt.), libo-cedro de California (Calocedrus decurrens [Torr.] Florin), alerce americano (Larix occidentalis Nutt.), pino contorta (Pinus contorta Douglas ex Loudon var. latifolia Engelm. ex S. Watson), pino de corteza blanca (Pinus albicaulis Engelm.), dos variedades de pino ponderosa (Pinus ponderosa Lawson & C. Lawson var. scopulorum Engelm and var. ponderosa C. Lawson), pino de Jeffrey (Pinus jeffreyi Balf.), pino lambertiana (Pinus lambertiana Douglas), picea de Engelmann (Picea engelmannii Parry ex Engelm.), y pino oregón (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco var. glauca [Beissn.] Franco) reuniendo datos recolectados de múltiples estudios sobre daños por fuego. Dos conjuntos de modelos fueros creados: uno para planificación pre-fuego, en el cual solo el daño en la copa y en el diámetro a la altura del pecho de los árboles (DAP) fueron las variables potenciales, y el segundo, un modelo óptimo para usar en planificación post-fuego que utilizó todas las variables significativas. La precisión en la predicción de todos los modelos fue comparada con la precisión del modelo general de mortalidad que no especifica las especies, utilizado en el Modelo de Efectos del Fuego de Primer Orden (FOFEM por su sigla en inglés), previa a la versión 5.7. Los nuevos modelos especie-específicos mejoraron la predicción de la mortalidad de árboles causada por fuego desde un 0 % a un 48 %. La precisión del modelo aumentó más para el abeto rojo, el libo-cedro de California, el alerce americano y el pino de corteza blanca, y en menor medida para la picea de Engelmann. Los modelos en la opción post-fuego proporcionaron una precisión más alta comparados con los modelos pre-fuego, pero también requirieron aportes de datos adicionales. Estos nuevos modelos fueron agregados al FOFEM comenzando con la versión 5.7, y las opciones en el Módulo de Mortalidad del FOFEM fueron expandidas. Describimos las nuevas opciones en el FOFEM, y cómo usar el software para predecir la mortalidad de los árboles para la planificación pre-fuego y post-fuego, como así también las limitaciones y supuestos del modelo. Los agregados al FOFEM ofrecieron una precisión mejorada en la predicción de la mortalidad de los árboles post-fuego para 12 especies de coníferas del Oeste, y permitieron incorporar datos sobre daño directos por fuego, aumentando así la aplicabilidad del software para quemas prescriptas y el manejo forestal post-fuego.

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