Modelagem ecológica de queimadas usando inteligência artificial

Abstract

O Cerrado é um dos melhores exemplos de um bioma brasileiro com profundas relações de dependência com o fogo. Como uma savana, o Cerrado é extremamente suscetível a ocorrência de queimadas e os efeitos destas variam na dependência de um grande número de fatores físicos, químicos e ecológicos. O uso dos mais variados tipos de modelos em ecologia tem facilitado a compreensão dos diversos processos relacionados aos ecossistemas. A Inteligência Artificial tenta mimetizar a maneira como os seres humanos pensam por meio de sistemas de raciocínio baseados em lógica de programação computacional que são capazes de gerar modelos e simulações em computador em áreas de interesse cientifico, incluindo-se aí a ciência ecológica. Este trabalho teve por objetivo usar duas ferramentas da Inteligência Artificial - os Sistemas Especialistas e o Raciocínio Qualitativo - para modelar o comportamento do fogo, e seus efeitos diretos e indiretos na estrutura vertical da vegetação, no balanço de carbono e de nitrogênio em áreas de campo sujo, uma das fisionomias do Cerrado. O sistema especialista construído é capaz de interagir com o usuário de forma a fornecer subsídios para o manejo de fogo em áreas de campo sujo com base nas previsões do modelo. Este sistema usa o simulador qualitativo GARP como máquina de inferências e gera simulações para variadas condições de temperatura, quantidade de biomassa herbácea viva e morta, direção da frente de fogo relativamente ao vento e tempo de proteção contra queima. Outros dois modelos foram construídos usando-se a abordagem do Raciocínio Qualitativo baseadas na estrutura do simulador GARP e nas relações de causalidade entre as diversas variáveis envolvidas com os efeitos do fogo no Cerrado. O primeiro dos modelos simula as mudanças na estrutura da vegetação e nas principais variáveis relacionadas ao carbono e ao nitrogênio em áreas de campo sujo submetidas a diferentes freqüências de queima. O segundo modelo faz o mesmo tipo de simulação considerando áreas protegidas do fogo em que a precipitação é a variável causadora das mudanças no sistema. As previsões para cada um dos parâmetros dos três modelos foram validadas com uma extensa pesquisa bibliográfica sobre o efeito do fogo no Cerrado e em ambientes relacionados a ele. A modelagem qualitativa de fenômenos ecológicos provou-se eficiente e robusta para lidar com situações de pouca disponibilidade de dados empíricos apesar de apresentar algumas dificuldades de adequação ao conhecimento ecológico.