Quenching the Reactive Earth - talk given at UC Berkeley

Quenching the Reactive Earth - Accidental Burning of Fossil-Fuels and Geoengineering

I recently gave a research seminar at the Department of Mechanical Engineering at the University of California where I presented some of my research ideas. I start by summarizing my academic career to date and then proceed to talk about smouldering mega fires of natural coal and peat deposits. I have termed these "accidental burning of fossil-fuels".

The park that came back from the dead

I was quoted in the article that The Independent published last Saturday on Spain's wetlands National Park Las Tablas de Daimiel:


The park that came back from the dead

The article quotes some of my comments published in the 2010 interview for El Pais. They said Guillermo Reim, but sure the meant Rein :).

The article summarizes the recent story of the park, from being completely dry due to 5-year drought, to the initiation of smouldering peat fires in summer of 2009, and then to sudden massive rain floods that arrived in early 2010. Now the Park is beautiful. See above a photo-comparison that I made; Nov 2009 vs. Aug 2010. But for how long will the park be flooded as is its natural state? No one knows for certain, and most politicians are not interested in the issue.

First research paper on the 2009 Daimiel peat fires

The very first research paper on the 2009 Daimiel peat fires has just been published. It is still pending volume and page numbers, but the manuscript can be accessed via its DOI: 10.1007/s10694-010-0172-y.
(Update Jan 2011: the paper now has been printed, it is Volume 47, Number 2, pages 519-538)


"The 2009 Smouldering Peat Fire in Las Tablas de Daimiel National Park (Spain)"
by Luis Moreno, Maria-Emilia Jiménez, Héctor Aguilera, Patricia Jiménez and Almudena de la Losa


The paper is part of the special issue of the journal Fire Technology on wildfires (I am the guest editor of the issue). It is authored by  hydrologists at the Instituto Geológico y Minero de España who have been working on the National Park of Las Tablas de Daimiel for the last decade.

The paper provides a summary of the events leading to the 2009 fire and the fire fighting activities and water flooding that took place. It reports the analysis of key soil parameters in several locations of the park at depths up to 2 m, such as organic matter, mineral carbonated fraction, bulk density and water repellency. Continuous monitoring of soil moisture and temperature were recorded in 12 points at different depths for a span of time of several months that includes before and during the fire. They also offer soil profiles and observations of cracks and hollows on the surface.

They found that a low number of peat samples exhibited water repellency. This is in contrast to what has been previously put forward as an hypothesis in the soil literature, that during and after peat fires, water repellency is important and could hinder fire fighting efforts and ecosystem recovery.

Their observations support the idea that smouldering peat fires can propagate through the subsurface pipe networks over long distances, and show that the fast development of cracks and hollows preceded in several months the detection of the fire. Their observations confirm as well that the presence of active smoke columns is a late warning signal.

The authors propose a continuous soil moisture and temperature monitoring as an early alarm system able to quantify the risk of peat fires.

Entrevistas en Radio Exterior de España y Lanza sobre los incedios latentes

Alberto Martínez Arias me ha entrevistado en el programa 'Puntos de Vista' de Radio Exterior RNE (ver dia 2 de septiembre aqui o este archivo mp3). Hemos hablado del incendio de Daimiel, la combustión latente y el fenómeno de autocalentamiento.








Otra entrevista ha salido publicada en Lanza, diario de la Mancha, el día 19 de agosto. La reproduzco a continuación:

Un incendio de turba puede volver si las Tablas se secan de nuevo
29/08/2010 - 19:57
O.C.R. / Lanza, Ciudad Real

Guillermo Rein Soto-Yarritu es profesor titular de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) desde 2006. Experto en dinamica del fuego e incedios latentes soterrados, es doctor en Ingeniería Mecánica por la Universidad de California Berkeley. Es ingeniero industrial, E.T.S.I.I., por la Universidad Pontificia de Comillas, ICAI, en la especialidad de Mecánica. El proyecto de final de carrera lo realizó en la Universidad de Texas, en Austin. En su currículum figura, además, un master en Ingeniería Mecánica por Berkeley.

Pregunta: En primer lugar, ¿cuáles fueron sus primeras impresiones en la visita que realizó a Las Tablas de Daimiel la semana pasada, después del grave incendio de turbas?

Respuesta: El paisaje que vi la semana pasada no tiene nada que ver con lo que presencié en el 2009. En noviembre aquello era terrorífico, un desierto orgánico, sin vida ni alma y quemándose. Las Tablas ahora están radiantes, llenas de agua, sanas y con vegetación. El director del parque, Carlos Ruiz, no dejaba de mostrarnos indicadores biológicos de que que Las Tablas se están recuperando después de muchos años sin agua. Sólo faltaba por mejorar la presencia de más peces.

P: Para dar cuenta del alcance de dicho incendio, señalaste que el parque casi estuvo a punto de desaparecer, ¿hasta ese punto extremo llegó? ¿Por qué? ¿Cuál es el símil que mejor describe la situación que padeció el parque el otoño-invierno pasados? ¿Podría volver a ocurrir?

R: Si el incendio latente hubiera continuado, habría consumido una parte importante de la turba y el parque se habría acabado. Al perder la turba pierde la capacidad de encharcase, de retener agua. Sin una capa crítica de turba, el agua se iría directamente al subsuelo y no habría laguna. Hay que tener en cuenta que la naturaleza ha tardado miles de años en formar las turberas, pero en caso de incendio éstas se queman y desaparecen para siempre en cuestión de meses. Claramente un incendio latente puede volver si el parque se seca de nuevo. Si no se reducen las pérdidas netas de agua ya, actuando desde hoy mismo, desgraciadamente ocurrirá de nuevo.

P: ¿Fueron las abundantes lluvias las que aplacaron dicho siniestro o la actuación de la Administración, o ambos?

R: Las muy abundantes lluvias del año pasado apagaron el incendio de una vez por todas. El agua que envió la administración, mucho menor en cantidad, hubiera servido para controlar el incendio y evitar que se propagara más lejos. Eso está muy bien como medida de emergencia, pero no como solución definitiva. Es mi opinión que tan poca agua no hubiera apagado el incendio. Si no hay inundación total de la turba, los incendios latentes pueden continuar.

P: ¿Cuál es a su juicio la actuación de los gobernantes para que el parque no vuelva a atravesar una situación similar en tiempos de sequía?

R: La solucion es recargar el acuífero poco a poco. El conflicto es social y económico; son las autoridades las que tienen que actuar. Ecológica, técnica y científicamente, las soluciones están sobre la mesa desde hace tiempo.
Si volviese a ocurrir, la comunidad científica podría pedir cuentas a los responsables políticos. Los incendios de las Tablas de Daimiel ya son objeto de investigacion científica y los resultados están siendo publicados para la posteridad [ver blog]. El primero ha sido el grupo de Dr. Luis Moreno, del IGME, que ha publicado el primer artículo en una revista de prestigio internacional el mes pasado.

P: ¿Conoce el Plan especial del Alto Guadiana, se está actuando bien en este sentido con la adquisición de derechos de agua para el parque?

R: No soy experto en el tema.

P: El acuífero 23 ha recuperado 500 hectómetros cúbicos en el último año (el déficit es de 2.500 Hm3) y la recarga con pozos ha sido de 50 hectómetros cúbicos; el nivel freático ha subido 15 metros, ¿cree que por ese camino se debe seguir actuando en lo que al factor humano se refiere?

R: Que el acuífero se haya recargado parcialmente después de un invierno tan húmedo son buenas noticias. Pero desgraciadamente no se esperan tan abundantes lluvias hasta dentro de otros 40 ó 50 años. Hay que reducir las pérdidas netas de agua por otros medios que no contemplen solamente la aportación del cielo.

P: Los ecologistas llegaron a pedir su descatalogación como reserva de la biosfera, ¿una petición justificada por su estado?

R: Pedir la descatalogación de Las Tablas es un error. El viernes pasado yo estuve en un paraíso ecológico y el hábitat de miles de aves y plantas. Si las Tablas se cuidan, todos ganamos.

Remember Daimiel: Photo comparison before and after

I did this comparison combining photos that I took at Las Tablas de Daimiel, Spain, in Nov 2009 during the peat fires and in Aug 2010 after the unprecedented winter rains that flooded this small National Park. The comparison speaks by itself. Remember Daimiel!

Entrevista en El Pais sobre el incendio latente en Daimiel

"Daimiel era un desierto gris"

elpais.com, por RAFAEL MÉNDEZ 24/08/2010

( a translation to funny English is here).


ENTREVISTA: viene de primera página... la sequía en Las Tablas GUILLERMO REIN Experto en incendios de turba. El parque de las Tablas de Daimiel ha vivido un año de infarto. La sequía devino en incendio, y las lluvias lo recuperaron.

Artículo en el Anuario El País "Incendio latente bajo las Tablas de Daimiel"

He escrito para el Anuario El país un articulo corto sobre el incendio soterrado de las Tablas de Daimiel. Incluyo el texto abajo. La version en pdf esta aquí.


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Anuario El País 2010, página 138:

Incendio latente bajo las Tablas de Daimiel
por Guillermo Rein Soto-Yarritu



El incendio de las turberas secas del Parque Nacional de Las Tablas de Daimiel que se detectó en el verano de 2009 llevó a la sociedad española a conocer de primera mano y de golpe la amenaza que representan los incendios latentes.

Para la comunidad internacional este descubrimiento fue igual de repentino, pero ocurrió unos años antes. No fue hasta después de los grandes incendios de 1997 en Indonesia cuando la comunidad científica reconoció la amenaza económica y ecológica de los incendios latentes. Estos incendios de turberas secas duraron varios meses y destruyeron en total 790.000 mil hectáreas de bosque tropical. La gran nube de humo que se produjo se extendió sobre tierra y mar, desde el norte de Australia hasta el sur de China. Los servicios de urgencias hospitalarias se colapsaron con casos de enfermedades respiratorias y varias rutas de navegación área se cerraron durante semanas por falta de visibilidad. Los países del sureste asiático se quejaron formalmente del suceso y esto llevó a la firma en 2002 del acuerdo de la Asociación de Naciones del Sureste Asiático (ANSA) sobre contaminación atmosférica transfronteriza. Se ha calculado que el carbono liberado en forma de gases de CO y CO2 durante este incendio fue equivalente a entre el 13% y el 40% de las emisiones globales de carbono de 1997, y contribuyó al mayor aumento en la concentración de CO2 en la atmósfera registrado hasta entonces.

Los incendios latentes también afectan a las turberas en zonas tropicales, templadas y boreales. Hay documentados casos en Canadá, California, Carolina del Sur, Siberia, islas Británicas, islas Malvinas, África meridional, España y muchos otros. Las turberas se forman por la acumulación de materia vegetal muerta durante miles de años que se va descomponiendo. Es como un carbón muy joven. Mundialmente, las turberas son una de las mayores reservas de carbono terrestre, y su contenido es
superior al de los bosques y comparable al de la atmósfera. Hay otros materiales que se pueden quemar de forma latente: carbón, humus, madera, celulosa, algodón, tabaco y varios polímeros. De hecho, el incendio activo más antiguo del mundo afecta a las vetas de carbón en Burning Montain, Australia, que llevan ardiendo de forma latente 6.000 años.

La combustión latente (smouldering, en inglés) es la forma lenta y sin llama que muestran algunos sólidos al quemarse. Se desarrolla por el calor desprendido cuando el oxígeno en la fase gaseosa reacciona con el carbono en la fase sólida. La reacción tiene lugar sobre la superficie del sólido y no en el gas como en una llama. El rango de temperaturas, la velocidad de propagación y el calor liberado son bajos comparados con una flama. El rango de temperaturas típicas que alcanza está entre 500 y 800°C, mientras que una llama alcanza de 900 a 1200°C. Un incendio latente se propaga a una velocidad muy baja, del orden de 1-5 centímetros/hora.

Los incendios latentes crecen y mueren muy lentamente. No tienen prisa. Se pueden iniciar por cuatro causas principales: proximidad de unos incendios forestales de llama en la superficie, impacto de un rayo, calentamiento espontáneo o propagación de un incendio latente a través de la red natural de canales de la turba. En el caso de Las Tablas de Daimiel, se ha hablado varias veces del calentamiento espontáneo (“autocombustión”, se ha dicho erróneamente) como la causa de este episodio, sin resaltar que eso es sólo una hipótesis aún no contrastada suficientemente.

Además, son muy difíciles de detectar y localizar. El núcleo o núcleos del incendio pueden estar varios metros bajo el suelo, liberando el humo a través de la extensa red natural de canales que tiene la turba, pero sin dejar casi rastro en la superficie. El humo ha viajado por esos canales, que pueden ser de cientos de metros de largo, y sale a la atmósfera más frío y diluido con el aire atmosférico. Por eso, visualmente, tan solo se aprecian fumarolas aisladas, aparentemente, y un ligero calentamiento en la salida a la superficie.

La extinción de un incendio latente es una de las pesadillas a las que los bomberos se tienen que enfrentar. A pesar de los múltiples intentos de extinción de incendios soterrados de gran extensión en todo el mundo, hasta la fecha muy pocos casos de intervención humana han tenido éxito confirmado. Sólo la inundación total puede garantizar la extinción de un incendio en turberas de una vez por todas. Un buen ejemplo de extinción por intervención humana tuvo lugar en Carolina del Norte en el verano de 2008, cuando las turberas del parque nacional Pocosin Lakes National Wildlife Refuge prendieron de forma accidental. Más de 450 bomberos trabajaron durante tres meses para inundar la zona y sólo después de la inundación total se pudo dar por extinguido. La inundación funciona porque por encima del 55% de agua en peso, la turba no se puede quemar. Esto es, si el suelo está mojado o encharcado, el fuego latente se extingue. La inundación parcial no es suficiente, pues si quedaran puntos calientes
sin inundar, estos podrían volver a propagarse cuando la turba se seque de nuevo.
En el caso de Las Tablas de Daimiel, la escalada incontrolada del incendio se evitó con las grandes labores de extinción y prevención llevadas acabo a finales del otoño, que redujeron y contuvieron el incendio. Y al final, las turberas del parque se inundaron completamente por la intervención de la madre naturaleza, que envió un invierno muy húmedo para La Mancha, y, en menor medida, por la ayuda del transvase desde el Tajo.

El estado natural de las turberas del Parque de Las Tablas de Daimiel es la inundación. Coincide que este estado natural evita el problema del fuego latente. La pregunta es cuánto tiempo estarán Las Tablas de Daimiel encharcadas.

in the NYTimes!

My comments on Daimiel made it to the New York Times (via AP), here goes my 15 min of fame:

Spain Begins to Flood Park With Peat Fire

Flooding starts in National Park after peat fire

The good news that the National Park of Las Tablas de Daimiel begins to be flooded again was confirmed yesterday by EFE. It is hoped that the ongoing peat fire may come to an end this Spring.

Photographic confirmation of the initial flooding is also provided by Tomás Beldad in his blog Salvemos las Tablas.

The wetlands of the Park have been low of water for several decades and very dry (less than 1% of its surface with water) for at least four years. The water arriving now travels from the Tagus river at Guadalajara (more than 150 km away from the Park) via the 1979 Tagus-Segura transfer and a special pipe built in a rush by the authorities.

The peat fire was detected in the area around the Park in August 2009. I provided a rough estimation of the continuous flow of carbon emissions to the atmosphere to be around 10 to 40 ton per day.

This water comes at a time when heavy rains in the region will help to reduce the water losses in the long pipe and speed up the flooding process.

The cold and wet winter in Ciudad Real this year is already helping to reduce the smouldering fire intensity and spread. However, I must insists, the most effective measure has been the large suppression, prevention and compartmentation programme put into practice by the Park authorities since November. The flooding comes on top of all these and will, hopefully, extinguish the fire at some point. This would also allow to regenerate the flora and fauna of the Park.


NOTE: I read with great happiness the EFE journalist refers to the fire as "incendios latentes". This is the first time the Spanish media uses the correct term, which is equivalent to smouldering fires in English. Authorities and press keep misusing the term "autocombustión" which only refers to self-ignition phenomena, one of the many possible initiation events of the peat fires.

NOTE 2: I read that the Spanish Minister of Environment might have hinted today that the fire is already extinguished. I already commented in this blog on the care that needs to be put in too early assessment of the situation. It is well known that peat fire are very difficult to extinguish and in this case, victory cannot be declared until all the peatlands have been completely flooded. I am afraid, it is too early at this stage to declare the fire extinguished. We have to wait until the summer to know. Hope the water keeps coming.

NOTE: Cited in the New York Times via AP!

Updated comments on Las Tablas de Daimiel fire

I have posted in the Edinburgh Fire Research Blog a longer comment with new photos or my visit to Las Tablas de Daimiel fire. See here:

"Field trip to the ongoing smouldering peat fire in Las Tablas de Daimiel National Park, Spain"

Presence in English-speaking media of my comments on the peat fire in Daimiel (Updated)

Some of my comments on the peat fire in Daimiel have started to appear in media publishing in the English language:
( Presence in Spanish-speaking media is here)

10/1/2010: "Spain begins to flood park with peat fire", original from Associated Press, published also in New York Times, The Guardian, Forbes, BusinessWeek, SFGate, USAtoday, ABCNews, CBSNews, DenverPost, StarTribune,Yahoo, AOL, RedOrbit, wbtv, wtop, ktnv,  Engineering News, AirAmerica and ZeeNews. Also translated to Hungarian Greenfo. 


10/1/2010: "Minister announces peat fire threatening Spanish national park is out", typicallyspanish.

26/11/2009: "Only total flooding will solve the problem", Universidad Pontificia Comillas

Apariciones en Periódicos Nacionales (actualizado)

Apariciones mías en medios españoles a cuenta del incendio soterrado de Las Tablas de Daimiel:
( for English-speaking media see here)

10/1/2010: "Un experto dice que es prematuro dar por extinguido el incendio de Daimiel", Original de EFE, publicado también en ABC, yahoo, Diario de Castilla la Mancha, Diario Montañes, El Digital Castilla la Mancha, La Tribuna de Ciudad Real, Lanza, Terra, Mi Ciudad Real. .

9/1/2010: "Los expertos corrigen a Espinosa y niegan que el fuego de Daimiel esté extinguido", El Pais.

30/12/2009: "Las lluvias contribuirán a preparar el terreno en Las Tablas", Lanza.

27/12/2009: "Un experto en fuego dice que la lluvia y el frío no solucionan el incendio de las Tablas de Daimiel", Original de EFE, publicado en Publico, EcoDiario, Yahoo, ADN, EPA, La Voz Digital, El Diario Montañes, Terra, Las Provincias, Ideal, CR Diario, Diario.com, La Voz Libre, Lanza Digital, Telecinco, Diario Vasco, Diario Suecia, El Dia de Ciudad Real, Diario de Castilla de Mancha, El Digital Castilla La Mancha, Orange, Norte Castilla, MundoBiología.



05/12/2009: "El fuego subterráneo de la zona del preparque de Las Tablas de Daimiel empieza a remitir", La Tribuna de Ciudad Real.

26/11/2009: "Un experto en fuego alaba el trabajo para apagar las turberas", Original de EFE publicado en ABC, ADN y Lanza.

26/11/2009: "Sólo la inundación total del parque resolverá el fuego soterrado de Las Tablas de Daimiel", Universidad Pontificia Comillas.

Foto: Momento de la charla que di en ICAI sobre "Anatomía de la Combustión Latente y los Incendios Soterrados"

26/11/2009: "El incendio de Las Tablas ha podido emitir entre 10 y 40 toneladas de CO2 al día", Original de EFE publicado en CR Diario, Lanza y El Dia.

26/11/2009: "El riesgo de nuevos fuegos subterráneos permanecerá mientras haya turbas secas", La Tribuna de Ciudad Real.

14/10/2009: "El fuego tiene combustible para arder durante años", El Pais.

El incedio de Daimiel no se podrá dar por extinguido sin inundación total

Foto tomada el día 25 de Noviembre de 2009 en la zona del preparque cerca del molino del Molimocho.



El diario La Tribuna de Ciudad Real (LTCR) publica el artículo: "El fuego subterráneo de la zona del preparque de Las Tablas de Daimiel empieza a remitir" [*]. Este habla de las labores de extinción y compartimentación de las que ya hablé la semana pasada.

El artículo en LTCR dice "La Junta espera que «antes de que se termine el año esté prácticamente apagado el fuego de turbas de la zona que está fuera del parque". Pudiera parecer que se quiere cantar victoria antes de tiempo. Si bien en cierto que el incendio está dando señales de menor actividad, no se podrá dar por extinguido hasta que venga la inundación total.

He visto fotos tomadas ayer mismo en el preparque. Las fotos muestran actividad significativa del fuego latente. Teniendo en cuenta las lluvias de la ultima semana y la bajada de temperaturas... esa actividad del fuego es síntoma de que desgraciadamente goza de relativa "buena salud" unos metros más abajo de la superficie. Como ya dije, el factor mas importante es la sequedad. Si la turba está seca (por debajo de 55% de agua en peso), se quemará.

A pesar de lo las labores de extinción empleadas hasta la fecha, dentro y fuera del Parque, son las adecuadas y poco más se puede hacer a corto plazo, eso no garantiza que el incendio se pueda extinguir totalmente. Solo la inundación total puede apagar el incendio de una vez por todas.

El Parque se puede inundar, y solo cuando se inunde totalmente, el problema del fuego desaparecerá del Parque Nacional de Las Tablas de Daimiel.

El preparque quizá no se puede o no se está planeando inundar. Eso significaría que hay serias posibilidades de que el fuego dure ahí mucho tiempo... ?años?. Quizá dure hasta que la turba sea consumida totalmente. Dado que este tiene menor valor ecológico que el Parque, los manchegos deberían empezar a pensar en la posibilidad de perder la turba que ahí fuera del parque.


[*] El artículo de LTCR contiene dos errores; mi apellido es Rein (Rein Soto-Yarritu para mas señas) y no "Rien" como dice ahí. Además, no soy investigador de la NASA si no de la Universidad de Edimburgo y trabajé con la NASA en el 2001-2005 ?Alguien conoce al periodista para ver si pueden corregir las erratas?