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13/05/2016

Contribuciones al conocimiento de los patrones espaciales multitemporales de las sequías en la península ibérica desde la perspectiva de la Ciencia de la Información Geográfica

La sequía es una amenaza natural que afecta especialmente a la cuenca mediterránea, donde las proyecciones de futuro prevén más episodios de sequía y la reducción de la disponibilidad de agua. Sin embargo, este fenómeno no está suficientemente bien caracterizado, lo que dificulta su gestión. A partir de datos climáticos y de imágenes de satélite, esta tesis doctoral ha analizado episodios pasados de sequías en la península ibérica y ha contribuido al conocimiento de sus patrones espaciales multitemporales y de sus efectos.
Ejemplo de mapa SPEI calculado a una escala temporal de 24 meses (mayo 2008) con su correspondiente consulta de valores de toda la serie para el mismo punto.

La sequía, una amenaza natural e insidiosa, es un fenómeno complejo que involucra procesos climáticos y genera grandes impactos ambientales y socioeconómicos. Durante los últimos años el interés en el seguimiento y en los efectos de las sequías se ha incrementado a causa de las situaciones climáticas extremas acontecidas. Estos episodios de sequía tienen varias implicaciones, de manera que se genera una interconexión entre diferentes disciplinas, como por ejemplo la sostenibilidad agrícola, la seguridad alimentaria, las funciones y los servicios de los ecosistemas, la biodiversidad, las reservas de carbono, los recursos hídricos o los incendios forestales, entre muchas otras. Según el quinto y último informe publicado por el Grupo Intergubernamental de Expertos en Cambio Climático (IPCC), las proyecciones de futuro prevén una disminución de las precipitaciones en la cuenca mediterránea que, junto con temperaturas más cálidas, pueden desencadenar más episodios de sequía y reducir la disponibilidad de agua tanto en los sistemas naturales como en los recursos humanos.
 
Aunque la investigación centrada en las sequías avanza adecuadamente, el fenómeno aún no está suficientemente caracterizado y, por lo tanto, la gestión adecuada de este tipo de eventos junto con sus consecuencias aún se hace difícil. Por ejemplo, en la España peninsular la sequía es un fenómeno recurrente que en las últimas décadas ha causado importantes impactos naturales y socioeconómicos. Por otro lado, la península ibérica española es un caso de estudio especialmente interesante dada su situación en la cuenca mediterránea y dada la complejidad y heterogeneidad de su territorio. Con casi el 90 % de su superficie (35 % dedicada al sector agrícola y un 55 % a bosques) amenazada por sequía, la caracterización espacio-temporal de la sequía en esta área es fundamental para el seguimiento, previsión y gestión de sus consecuencias.
 
En este contexto, esta tesis contribuye al conocimiento de los patrones espaciales multitemporales de las sequías y sus efectos a nivel de península desde la perspectiva de la Ciencia de la Información Geográfica. Con este objetivo, se identifica y se caracteriza la sequía a diferentes escalas espacio-temporales y se demuestra la necesidad de un nuevo marco conceptual donde la sequía forestal tenga su reconocimiento. A partir de datos climáticos y de teledetección se consigue un mejor conocimiento de anteriores episodios de sequía en la península ibérica española y de sus posibles desencadenantes gracias al desarrollo de una nueva base cartográfica climática (precipitación y temperatura) y de sequía (Standardized Precipitation Index- SPI y Standardized Precipitation Evapotranspiration Index - SPEI) para el periodo 1950-2012, a 8 escalas temporales diferentes, que incluye más de 14.000 mapas continuos a una resolución espacial de 100 m.
 
El análisis de los mapas de sequía continuos a nivel espacial y temporal ofrece una visión espacial innovadora de estos fenómenos, que permite identificar la distribución espacial de las zonas más afectadas y cuantificar la intensidad y extensión temporal de estas. El resultado identifica como áreas afectadas aquellas que aparentemente no se esperaba y por lo tanto sugiere una revisión de las unidades climáticas actualmente definidas en el área de estudio. Este enfoque multidimensional permite seguir la dinámica espacio-temporal de las sequías, las denominadas sequías en movimiento, y facilita la identificación de eventos simultáneos, la presente de un momento dado y la residente de un episodio anterior, en el espacio y el tiempo. Las tendencias de las series temporales del SPEI a diferentes escalas temporales han identificado un cambio de régimen súbito entre 1979 y 1981 que afecta a la parte central y el este de la península ibérica, y que se anticipa de forma consistente a través de señales de alerta. La Oscilación Multidecadal Atlántica (AMO) ha resultado ser el predictor más significativo. La evaluación de los impactos de este cambio súbito en la fijación de carbono de los bosques mediterráneos de Pinus halepensis identifican disminuciones significativas en las ganancias de las reservas de carbono en la mayoría de las parcelas evaluadas.
 
Sin embargo, los patrones de sequía basados en el clima no pueden explicar el estado real de la vegetación. En cambio, las observaciones remotas de satélite proporcionan una visión complementaria con una gran cobertura espacial y temporal de las condiciones de sequía en la vegetación. Así pues, se han calculado varios índices de vegetación derivados del sensor MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectoradiometer) como posibles indicadores de parámetros del estado fisiológico de la vegetación en bosques. El análisis exploratorio basado en series temporales de datos de clima e índices de vegetación de MODIS muestra la capacidad y robustez de la integración de ambos tipos de datos a la hora de identificar y caracterizar patrones de sequía en los bosques a diferentes escalas temporales.
 
Finalmente, se ha desarrollado un nuevo algoritmo para generar compuestos de reflectancia de 8 días a partir de imágenes diarias de MODIS, con la finalidad de mejorar la heterogeneidad espacial que presenta el producto de 8 días actual de MODIS (MOD09A1) con resultados satisfactorios.
En resumen, la investigación llevada a cabo en esta tesis avanza en varios aspectos del estudio de la sequía tanto a nivel climático como a nivel forestal, y consolida un avance en la investigación de estos fenómenos.
 

Cristina Domingo Marimon
Departamento de Geografía

Referencias