Hot spots and their climatic, environmental, and social determinants in the Cuiabá River Headwaters Environmental Protection Area, Brazil

Abstract

The State Environmental Protection Area of the Cuiabá River Headwaters, located in the Cerrado biome, experiences recurrent wildfires that threaten its ecological integrity. This study analyzes the spatiotemporal dynamics of fire activity between 2010 and 2019, focusing on the relationship between climatic variables and the occurrence of hot spots. Data on hot spots were sourced from the fire database of the Brazilian National Institute for Space Research, while climate variables — precipitation, air temperature, and relative humidity — were obtained from the Brazilian National Institute of Meteorology database. Monthly fire activity was statistically correlated with climatic conditions using Spearman’s correlation, and the number of consecutive dry days was calculated to assess drought severity. The results revealed a significant increase in hot spot density during the dry season (August to October), strongly associated with low precipitation, high temperatures, and critically low relative humidity. Among these variables, relative humidity showed the strongest and most consistent correlation with fire incidence, evidencing its role as an immediate meteorological trigger. Spatial analysis using kernel density estimation confirmed the concentration of fire activity in areas with recent land use changes, particularly agricultural expansion zones. These findings highlight the role of compound drought–fire dynamics in shaping fire regimes in the Cerrado and support the adoption of climate-informed fire management strategies to reduce wildfire risk in protected areas.A Área de Proteção Ambiental das Cabeceiras do Rio Cuiabá, localizada no bioma Cerrado, enfrenta recorrentes incêndios que ameaçam sua integridade ecológica. Este estudo analisa a dinâmica espaço-temporal da atividade do fogo entre 2010 e 2019, com ênfase na relação entre variáveis climáticas e a ocorrência de focos de calor. Os dados sobre os focos de calor foram obtidos do banco de dados de queimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, enquanto as variáveis climáticas — precipitação, temperatura do ar e umidade relativa — foram extraídas da base de dados do Instituto Nacional de Meteorologia. A atividade mensal de fogo foi correlacionada estatisticamente com as condições climáticas por meio da correlação de Spearman, e o número de dias secos consecutivos foi calculado para avaliar a severidade da seca. Os resultados revelaram um aumento significativo na densidade de focos durante a estação seca (agosto a outubro), fortemente associado à baixa precipitação, altas temperaturas e umidade relativa criticamente baixa. Entre essas variáveis, a umidade relativa apresentou a correlação mais forte e consistente com a incidência de fogo, evidenciando seu papel como gatilho meteorológico imediato. A análise espacial por estimativa de densidade kernel confirmou a concentração da atividade de fogo em áreas com mudanças recentes no uso da terra, especialmente zonas de expansão agrícola. Esses achados destacam o papel da interação entre seca e fogo na modulação dos regimes de queima no Cerrado e reforçam a necessidade de estratégias de manejo do fogo baseadas em dados climáticos para reduzir o risco de incêndios em áreas protegidas