Geomática e hidrología de las cenizas postincendio / Geomatics and Post-Fire Ash Hydrology

 Los incendios forestales producen profundas transformaciones en las cuencas hidrográficas. Tras el paso del fuego, las cenizas modifican temporalmente las propiedades físicas y químicas del suelo, alterando la infiltración, la escorrentía, la erosión y la calidad del agua. Precisamente, por estas alteraciones producidas en el régimen hídrico podría hablarse de una hidrología de las cenizas postincendio presente en las líneas de investigación que estudian cómo las cenizas son movilizadas por la lluvia y transportadas hacia cauces, embalses y acuíferos, afectando tanto a los ecosistemas como al abastecimiento de agua.

La geomática se ha convertido en una herramienta imprescindible para evaluar estos procesos a múltiples escalas. La teledetección permite cartografiar la severidad del incendio utilizando índices espectrales como el dNBR y el RdNBR, identificando las áreas con mayor probabilidad de generar escorrentía y exportación de cenizas. Los drones, vehículos aéreos no tripulados (UAV), complementan esta información con imágenes de muy alta resolución que permiten cuantificar la cobertura de cenizas, detectar microformas erosivas y monitorizar la recuperación de la vegetación.

Para un análisis más profundo debería integrarse, además de la información relativa a las cenizas, otro tipo de información gestionada con Sistemas de Información Geográfica (SIG). De manera que la información primera derivada de los incendios se integre con, por ejemplo, modelos digitales del terreno, redes de drenaje, pendientes y usos del suelo para localizar las zonas críticas de conectividad hidrológica entre las áreas quemadas y los cursos de agua. A ello se suman modelos hidrológicos distribuidos que incorporan parámetros derivados de sensores remotos para simular la generación de escorrentía, el transporte de sedimentos y la evolución temporal de la recuperación hidrológica de la cuenca.

No hay que perder de vista el trabajo en el terreno. Conocer más y mejor la dinámica de las cenizas y su incidencia en la hidrología postincendio pasa por una integración cada vez mayor entre observaciones de campo, sensores remotos multitemporales, modelos hidrológicos distribuidos, Sistemas de Información Geográfica y la exploración inteligencia artificial. Esta aproximación holística permite generar cartografía dinámica del riesgo, optimizar la restauración de cuencas y priorizar actuaciones para proteger infraestructuras hidráulicas y recursos hídricos.

En un escenario de cambio climático, con incendios más frecuentes y severos, la geomática constituye una disciplina estratégica para anticipar impactos, mejorar la gestión de cuencas y aumentar la resiliencia de los territorios frente a los efectos hidrológicos de las cenizas postincendio.

Comparando tres imágenes clasificadas de Sentinel-2 BNDVI del incendio de Mesa según los días 15 (a), 45 (b) y 85 (c) posteriores al incendio. Fuente: Figure 14 (Lewis et al. 2021).

Geomatics and Post-Fire Ash Hydrology

Wildfires produce profound changes in river catchments. After a fire, ash temporarily modifies the physical and chemical properties of soils, affecting infiltration, runoff, erosion, and water quality. “Post-fire ash hydrology” investigates how ash is mobilized by rainfall and transported into streams, reservoirs, and aquifers, influencing both ecosystems and drinking water supplies.
Geomatics has become an essential tool to evaluate these processes at multiple scales. Remote sensing allows mapping the severity of the fire using spectral indices such as dNBR and RdNBR, identifying the areas most likely to generate runoff and ash export. Drones, unmanned aerial vehicles (UAVs), complement this information with very high-resolution images that allow quantifying ash cover, detecting erosive microforms and monitoring vegetation recovery.
For a more in-depth analysis, in addition to the information related to the ashes, other types of information managed with Geographic Information Systems (GIS) should be integrated. In such a way, the first information derived from the fires is integrated with, for example, digital terrain models, drainage networks, slopes and land uses to locate the critical areas of hydrological connectivity between the burned areas and the watercourses. In addition, distributed hydrological models incorporate parameters derived from remote sensing to simulate runoff generation, sediment transport and the temporal evolution of the hydrological recovery of the basin.
We must also consider the work on the ground as an strategic tool. To know more and better the dynamics of ash and its impact on post-fire hydrology requires an increasing integration between field observations, multi-temporal remote sensors, distributed hydrological models, Geographic Information Systems and artificial intelligence exploration. This holistic approach allows for the generation of dynamic risk mapping, optimising watershed restoration and prioritising actions to protect hydraulic infrastructures and water resources.
In a scenario of climate change, with more frequent and severe fires, geomatics is a strategic discipline to anticipate impacts, improve watershed management and increase the resilience of territories to the hydrological effects of post-fire ash.

Comparing three classified Sentinel-2 BNDVI images from the Mesa Fire by post-fire days 15 (a), 45 (b) and 85 (c). Source: Figure 14 (Lewis et al., 2021).

Referencias/References

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Ebel, B. A., Hammond, J. C., Walvoord, M. A., Partridge, T. F., Rey, D. M., & Murphy, S. F. (2025). A review and synthesis of post-wildfire shifts in hydrologic processes and streamflow generation mechanisms. Environmental Research: Water. https://doi.org/10.1088/3033-4942/ae2a64

Ebel, B. A., Shephard, Z. M., Walvoord, M. A., Murphy, S. F., Partridge, T. F., & Perkins, K. (2023). Modeling post-wildfire hydrologic response: Review and future directions for applications of physically based distributed simulation. Earth's Future, 11. https://doi.org/10.1029/2022EF003038

Gonçalves, A. B., & Vieira, A. (Eds.). (2011). Fire effects on soil properties: Proceedings of the 3rd International Meeting of Fire Effects on Soil Properties. Universidade do Minho. https://bibliotecadigital.ipb.pt/bitstream/10198/3909/3/FireEffects%20Fonseca%20et%20al.%20%282011%29.pdf

Lewis, S. A., Robichaud, P. R., Hudak, A. T., Strand, E. K., Eitel, J. U. H., & Brown, R. E. (2021). Evaluating the Persistence of Post-Wildfire Ash: A Multi-Platform Spatiotemporal Analysis. Fire, 4(4), 68. https://doi.org/10.3390/fire4040068

Moody, J. A., Shakesby, R. A., Robichaud, P. R., Cannon, S. H., & Martin, D. A. (2013). Current research issues related to post-wildfire runoff and erosion processes. Earth-Science Reviews, 122, 10–37. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.03.004 / https://research.fs.usda.gov/treesearch/43826?utm_source=chatgpt.com

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Wagenbrenner, J. W., Ebel, B. A., Bladon, K. D., & Kinoshita, A. M. (2021). Post-wildfire hydrologic recovery in Mediterranean climates: A systematic review and case study to identify current knowledge and opportunities. Journal of Hydrology, 602, 126772. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126772 / https://research.fs.usda.gov/treesearch/63004?utm_source=chatgpt.com

Incendios forestales en España y aplicaciones geomáticas para la evaluación hidrológica postincendio/Wildfires in Spain and Geomatics Applications for Post-Fire Hydrological Assessment

Si bien los incendios son eventos recurrentes en España, los meses de junio y julio de 2026 están marcando una de las temporadas de incendios forestales más severos registrados en las últimas décadas. La combinación de una situación previa excepcionalmente seca con varias olas de calor consecutivas, y una baja humedad del combustible vegetal favoreció la aparición de numerosos Grandes Incendios Forestales (Castilla y León, Castilla-La Mancha, Madrid, Aragón, Comunidad Valenciana, Cataluña).

Además de las pérdidas ecológicas y socioeconómicas, estos incendios alteran profundamente el funcionamiento hidrológico de las cuencas. La desaparición de la cubierta vegetal y la modificación de las propiedades físicas del suelo reducen la infiltración, favorecen la formación de capas hidrofóbicas e incrementan la escorrentía superficial. Como consecuencia, aumenta el riesgo de erosión, transporte de sedimentos, inundaciones repentinas y deterioro de la calidad del agua en ríos, embalses y humedales. La movilización de cenizas, nutrientes y metales puede afectar a los abastecimientos urbanos y comprometer el estado ecológico de los ecosistemas acuáticos.

Figura 1. Incendio de Alcublas (Valencia, España). 27 de junio de 2013.

La geomática constituye una herramienta esencial para evaluar rápida y objetivamente la respuesta hidrológica postincendio, al poder construir un proceso metodológico que relaciona desde la situación preincendio hasta las consecuencias hidrológicas postincendio. Las imágenes de los satélites, por ejemplo, Sentinel-2 y Landsat, permiten delimitar las áreas quemadas y estimar la severidad del incendio mediante índices espectrales como el Normalized Burn Ratio (NBR) y el differenced Normalized Burn Ratio (dNBR). Estos productos facilitan la identificación de zonas prioritarias para actuaciones de restauración hidrológico-forestal y conservación del suelo.

La integración de Sistemas de Información Geográfica (SIG), modelos digitales del terreno derivados de LiDAR, cartografía temática y datos meteorológicos proporciona la información espacial necesaria para aplicar modelos hidrológicos distribuidos como SWAT, HEC-HMS, WEPP o HydroBID. Estas herramientas permiten simular la generación de escorrentía, los caudales punta, la producción de sedimentos y el transporte de nutrientes y contaminantes bajo distintos escenarios de precipitación, apoyando la planificación de actuaciones de restauración y la protección de los recursos hídricos.

Los avances recientes en plataformas en la nube, como Google Earth Engine, junto con los servicios Copernicus y EFFIS, permiten generar cartografía postincendio y realizar un seguimiento continuo de la recuperación de la vegetación. La integración de satélites, SIG y modelización hidrológica constituye, por tanto, una estrategia imprescindible para mejorar la resiliencia de las cuencas hidrográficas frente a incendios forestales cada vez más frecuentes e intensos.

Figura 2. Evaluación hidrológica post-incendio basada en la geomática. Fuente: Soulis et al., 2025.

Wildfires in Spain and Geomatics Applications for Post-Fire Hydrological Assessment

Although fires are recurrent events in Spain, the months of June and July 2026 are marked by one of the most severe forest fire seasons recorded in Spain in recent decades. The combination of an exceptionally dry previous situation with several consecutive heat waves, and low humidity of the vegetable fuel favoured the appearance of numerous Large Forest Fires (Castilla y León, Castilla-La Mancha, Madrid, Aragon, Valencian Community, Catalonia).

Beyond the extensive ecological and socio-economic losses, these fires substantially modify watershed hydrological processes. Vegetation removal and changes in soil physical properties reduce infiltration, promote the development of water-repellent soils and increase surface runoff. Consequently, the risks of soil erosion, sediment transport, flash flooding and water quality degradation in rivers, reservoirs and wetlands increase considerably. The mobilisation of ash, nutrients and trace metals may also threaten drinking water supplies and aquatic ecosystems.

Figure 1. Alcublas Fire (Valencia, Spain). June 27, 2013.

Geomatics provides an essential framework for the rapid assessment of post-fire hydrological impacts. For example, freely available Sentinel-2 and Landsat imagery enables the delineation of burned areas and the estimation of fire severity using spectral indices such as the Normalized Burn Ratio (NBR) and the differenced Normalized Burn Ratio (dNBR). These products support the identification of priority areas for soil conservation and watershed restoration.

The integration of Geographic Information Systems (GIS), LiDAR-derived Digital Elevation Models, thematic spatial datasets and meteorological information provides the basis for distributed hydrological models such as SWAT, HEC-HMS, WEPP and HydroBID. These models simulate runoff generation, peak flows, sediment yield and nutrient transport under different rainfall scenarios, supporting post-fire restoration planning and water resource management.

Recent advances in cloud-based geospatial platforms, particularly Google Earth Engine, together with Copernicus and EFFIS services, now enable the mapping of burned areas and continuous monitoring of vegetation recovery. The integration of Earth Observation, GIS and hydrological modelling therefore represents a key strategy for enhancing watershed resilience and supporting sustainable water resources management under increasingly frequent and severe wildfire conditions.

Figure 2. Geomatics-Based Post-Fire Hydrological Assessment. Source: Soulis et al., 2025

Referencias/ References

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European Commission, Joint Research Centre. (2024). European Forest Fire Information System (EFFIS). https://forest-fire.emergency.copernicus.eu/

Kurbanov, E., Vorobev, O., Lezhnin, S., Sha, J., Wang, J., Li, X., Cole, J., Dergunov, D., & Wang, Y. (2022). Remote Sensing of Forest Burnt Area, Burn Severity, and Post-Fire Recovery: A Review. Remote Sensing, 14(19), 4714. https://doi.org/10.3390/rs14194714

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Soulis, K., Palli Gravani, S., Giovos, R., Dosiadis, E., & Kalivas, D. (2025). A Geospatial Analysis Approach to Investigate Effects of Wildfires on Vegetation, Hydrological Response, and Recovery Trajectories in a Mediterranean Watershed. Hydrology, 12(3), 47. https://doi.org/10.3390/hydrology12030047

Del Campo a la Cazuela: Riesgos hidroclimáticos y Gobernanza/From de Field to the Casserole: Hydroclimatic Risks an Governance

Durante su charla del ciclo “del Campo a la Cazuela” que se hizo a finales de febrero, Alejandro Liñayo, del Centro de investigaciones en Gestión integral e Riesgos-CIGIR, nos introdujo en el mundo de los riesgoshidroclimáticos y la gobernanza.

De su charla salen dos grandes ideas que tienen que ver con el fortalecimiento de la gobernanza por la investigación y la innovación tecnológica:

1.    1. La de conocer para la que se basa en el ejemplo de una investigación realizada por él sobre la distribución de las inundaciones en España basada en registros históricos desde hace más 2000 años.

2.     2. El apoyo a la gobernanza desde la tecnología nos lo dejó claro con el ejemplo de la construcción de un gemelo digital para la gestión integral del agua.

Ambos casos son ejemplo de esa necesaria imbricación entre el conocimiento, la gestión, el desarrollo tecnológico y la información para que los ciudadanos construyan el suficiente conocimiento sobre los potenciales riesgos, en este caso hidroclimáticos.

 

During his talk of the cycle “From Field to the Casserole” that took place at the end of February, Alejandro Liñayo, from the Center for Research in Integral Management and Risks-CIGIR, introduced us to the world of hydroclimatic risks andgovernance.

From his speech, two main ideas arise that are related to strengthening governance through research and technological innovation:

1.      1. The idea of knowing, which is based on the example of a study conducted by him on the distribution of floods in Spain based on historical records from over 2,000 years ago.

2.      2. Support for governance through technology was made clear with the example of building a digital twin for integrated water management.

Both cases are examples of that necessary interconnection between knowledge, management, technological development, and information so that citizens can build sufficient knowledge about potential risks, in this case hydroclimatic risks.