MÁSTER EN INGENIERÍA MÁSTER EN INGENIERÍA HIDRÁULICA Y MEDIO HIDRÁULICA Y MEDIO
AMBIENTEAMBIENTEAMBIENTEAMBIENTE
Modelación dinámica y distribuida de la vegetación en climas semiáridos. g
Aplicación a la cuenca de Valdeinfierno.
Marta Pasquato ([email protected])
Modelación dinámica y distribuida de la vegetación en climas semiáridos.
Aplicación a la cuenca de Valdeinfierno.p
Índice
1. Introducción2. Ecofisiología vegetalg g3. Modelación conceptual suelo‐vegetación4. Caso de estudio5. Aplicación del modelo TETIS6. Aplicación del modelo TETIS‐VEG7. Conclusiones7. Conclusiones8. Líneas de investigación futuras
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Alumna: Marta Pasquato Director: Félix Francés García
2
Objetivo general
Índice____________
ll d l1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Desarrollar un modelo conceptual distribuido y
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
p ydinámico suelo‐vegetación,
acoplado al modelo 4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
acoplado al modelo hidrológico TETIS, y
pensado para ser aplicado en modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
pensado para ser aplicado en ecosistemas áridos y
á dinvestigación futuras semiáridos.
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Clima y cambio climático
ClimaÍndice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Clasificación climática de Köppen: considera los valores de temperatura y precipitación medias anuales y mensuales, y la estacionalidad de las precipitaciones
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Climas semiáridos: regiones que tienen una ETP superior a la precipitación que reciben (aprox. 200 ‐ 400 mm anuales)
el agua es el factor limitante
Cambio climático4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS- Modificación del clima con respecto al historial modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Modificación del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional
Los cambios se producen a muy diversas escalas de tiempoinvestigación
futuras tiempo
Implican todos los parámetros climáticos: temperatura, precipitación, nubosidad, etc.
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4
Insolación
InsolaciónÍndice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Es la cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un lugar de la Tierra en un día en concreto
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
en concreto
Controla la ET y, consecuentemente, la humedad en el suelo4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
en el suelo
Depende de:modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
• Los gradientes de latitud
• La variabilidad en la orientación de las superficies y de las sombras proyectadas investigación
futuras superficies y de las sombras proyectadas por la topografía
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5
NDVI
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)Índice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Indicador numérico de “cuanto verde es” el objetivo de medidas hechas por sensores remotos
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Los valores del NDVI varían entre ‐1.0 y 1.0: • Valores negativos: nubes y agua4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Valores negativos: nubes y agua• Valores positivos cercanos a cero: suelo desnudo• Valores positivos más altos: vegetación rala (0.1 ‐ 0.5); vegetación
densa (0.6 y más)modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Se define como:RED l ió j d l t l t éti ( 6 )investigación
futuras • RED = la porción roja del espectro electromagnético (0.6‐0.7 μm)
• NIR = la porción del infrarrojo cercano en el espectro electromagnético (0.75‐1.5 μm)
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LAI y NDVI
LAI (índice de superficie foliar)Índice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Es el ratio entre la superficie total superior de las hojas partido por el área del suelo sobre el que la vegetación crece.
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
El LAI es un valor adimensional; varía típicamente entre 0 para suelo desnudo y 6 para el bosque denso.
Ecuación de Beer para obtener los valores de LAI:4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
K = 0.212 (*) (Anselmi et al., 2004)investigación futuras NDVIcan = valor mínimo de NDVI
NDVIback = valor máximo de NDVI
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7
Potencial hídrico
Índice____________
El agua se mueve en la planta por diferencias del potencial hídrico (ΨW)
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
potencial hídrico (ΨW)
En la planta el ΨW es la suma del potencial osmótico(Ψ ) d l t i l d ió (ΨP)
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
(Ψл) y del potencial de presión (ΨP)
PW Ψ+Ψ=Ψ π4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
En el suelo hay que incluir también el potencial modelo TETIS
VEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
incluir también el potencial gravitacional (Ψg) y el potencial matricial (Ψm)
investigación futuras
mgPW Ψ+Ψ+Ψ+Ψ=Ψ π
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Transpiración
Índice____________ Movimiento no cerrado:
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
•Penetración agua suelo por células epidérmicas de la raíz•Evaporación en la superficie de las hojas (estomas)
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Energía a vencer:P ió il4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Presión capilarAltura de raíces y árbol
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Mecanismos de la planta:Ósmosis. Células de la raíz ricas en salesinvestigación
futuras Capilaridad. Ascensión por succión a través del xilema
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Factores que controlan la ET
Índice____________ Externos. Son los mismos que controlan la E:
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
•Disponibilidad energética (radiación neta: solar y de onda larga)•Factores atmosféricos (poder e aporante de la atmósfera)
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
•Factores atmosféricos (poder evaporante de la atmósfera)
Internos:4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Internos:•Disponibilidad de agua en el suelo•Desarrollo y tipo de vegetación
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación investigación futuras ETP: Valor límite de la ET, determinado por los factores
externos => sin incluir los factores internos
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Cálculo de la ETP
Índice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
FAO‐Penman‐Monteith
( )2273900408,0 eeu
TR sn −+Δ γ
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
( )( )2
2
34,01273
,
uTETP
sn
++Δ+=
γ
γ
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Hargreaves
( )modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación • Ra= radiación solar extraterrestre (MJ/m2/día)
( ) aminmaxmedia RTT8,17T0023,0ETP −+=
investigación futuras
Ra radiación solar extraterrestre (MJ/m /día)• T = temperaturas media, máxima y mínima (ºC)
(Recomendada por el doc. 56 FAO (1998) en ausencia de datos)
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Cálculo de la ET
Índice____________ La ETP sólo incluye los factores externos para modelizar
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
La ETP sólo incluye los factores externos para modelizarla ET habrá que afectar la ETP por los factores internos
Estimación evapotranspiración real3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Estimación evapotranspiración real
( ) ( ) ETPvegFFET rel ⋅⋅= θ4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación Curva de extraccióninvestigación futuras
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Función de vegetación
Índice____________ Función de la densidad de cubierta vegetal = índices
d d id d d h j1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
de densidad de hojaSin restricción de humedadVariable a lo largo del año
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
g
Muy variable en hoja caduca y cultivos estacionales:4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Muy variable en hoja caduca y cultivos estacionales:
Kvmodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
máx
siembra
floración
cosechainvestigación futuras
t
siembra cosecha
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TETIS(Francés et al., 2007)
Índice____________
( , 7)
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Simulación hidrológica
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Modelo distribuido
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Esquema conceptual de tanquesmodelo TETIS
VEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
q
Estructura separada del
á investigación futuras parámetro
efectivo
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TETIS: tanque estático T1
Índice____________
Y1=f(ETP*λv*FC,H1)
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
HU=CC-PMPmodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación investigación futuras Se simula una variabilidad en la vegetación a través del
coeficiente de cultivo λv que depende del mes de simulación
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HORAS(Quevedo y Francés, 2009)
Índice____________
(Q y , 9)
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
HIPÓTESIS:La falta de agua como limitante del crecimientoinvestigación
futurasLa falta de agua como limitante del crecimiento
ETP mayor que la disponibilidad de agua (clima árido‐semiárido)
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Orientación de ladera
Índice____________ Factor de radiación
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
en cada celdaRad Z
i0
=≠
λ3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
diciembreeneroiRad Z
iiRad
,...,
0,
=
= =λ
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
ETP corregidaETPETP rad ⋅= λ'investigación
futurasrad
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TETIS‐VEG: tanque 1
Índice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal Agua que pasa al Tanque 2( )imx HRIXX 111 ;0max +⋅−=
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Derivación Tanque 1
Almacenamiento intermedio Tanque 111
'1 DHH +=
211 XXD −=
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Evaporación real del aguainterceptada);min( '
11 ETPHY =
111 i
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Almacenamiento final Tanque 11'11 YHH −=
investigación futuras
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TETIS‐VEG: tanque 2
Índice____________
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal 122 XXD −= Derivación Tanque 3
( )iU HHXX 332 ;0max +−=Agua que pasa al Tanque
de almacenamiento gravitacional
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
22'2 DHH
i+= Almacenamiento parcial Tanque 3
Transpiración( )[ ]21;;min HYETPfRETPT −⋅⋅= θ4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
2'2
''2 YHH −= Almacenamiento parcial Tanque 3
Evaporación desde el l d d
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−−⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅= TYETPRzHE ss
s 12 );1(minmodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
2''
22 YHH −= Almacenamiento final Tanque 3
suelo desnudo⎥⎦
⎢⎣
⎟⎠
⎜⎝ ze
s 12
investigación futuras
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TETIS‐VEG: biomasa
Índice____________
c⎞⎛1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
RkRkTT
dtdR
wsnat
c
mx
ζα −−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
R Biomasa foliar relativaT Transpiración4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
T Transpiración
α Ratio entre la asimilación neta máxima y la biomasa foliar potencial
Tmx Transpiración máximamodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
mx anspi ación máximac Factor de forma
knat Coef. de caída estacional de hojas
k Coef. de caída de hojas por estrés investigación futuras kws
f j phídrico
ζ Estrés hídrico
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Transpiración y estrés hídrico
Índice____________ Transpiración: ( )[ ]21;;min HYETPfRETPT −⋅⋅= θ
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Estrés hídrico:
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
ζ Estrés hídrico
θ Contenido de humedad enl lmodelo TETIS
VEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
θ el sueloq Coeficiente de forma
θ* Contenido óptimo de humedad en el sueloinvestigación
futurashumedad en el suelo
θwContenido de humedad en el suelo al punto de marchitez
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Variable de estado de la vegetación
Índice____________
vegetación
La variable de estado R es equivalente al coeficiente 1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
La variable de estado R es equivalente al coeficiente de cultivo de la FAO pero no está fijo en el tiempo:
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
)(θfRETPT ⋅⋅= Si hay agua y energía suficiente
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS- El modelo se basa en la hipótesis:modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
El modelo se basa en la hipótesis:insolación transpiración humedad biomasa
feedback negativoinvestigación futuras
feedback negativo
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La cuenca de Valdeinfierno
Índice____________ Punto de cierre: presa de
ld f1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Valdeinfierno
Río Luchena, afluente del d l
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
río Guadalentín
Área de la cuenca: 440 km2
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Clima semiárido ETP=1180mm
P=330mm
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Cobertura vegetación natural: 60% del área total (pinares y matorral)investigación
futuras(p y )
Fenómenos kársticos
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Datos utilizados
Índice____________
Precipitación: datos diarios de 9 estaciones AEMET y 4 estaciones SAIH ‐ Segura
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
estaciones SAIH Segura
Aforo: datos diarios de nivel en el embalse de Valdeinfierno medidos por SAIH y CEDEX
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
p y
Temperatura: datos mínimos y máximos diarios de 5 estaciones de AEMET
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
DEM: resolución 90 m; fuente CGIAR‐CSI
NDVI: imágenes MODIS‐Terra; resolución 16 días, 250mmodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Cobertura vegetal: mapas CORINE 2000 y ortofotos del CNIG
Suelo: mapas LUCDEME, MAGNA, geomorfológicos Junta de investigación futuras Andalucía, análisis muestras de suelo
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Problemas encontrados en calibración hidrológica
Índice____________
calibración hidrológica
Los caudales “reales” son derivados de los niveles en el embalse
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Los niveles se miden manualmente, una vez al díaFalta de precisiónErrores de medición por oleaje
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
No hay garantía de medir el caudal máximo de un evento
Se han corregido los caudales con las salidas estimadas por el CEDEXSe suman los errores de los dos sistemas de medición
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Algunos picos en el caudal que no corresponden a eventos de lluvia registradosmodelo TETIS
VEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
gEventos de lluvia localizados, no registradosErrores en los datos de nivel de embalse
El d t d ll i d l d l d l l % d l investigación futuras El excedente de lluvia, del que se produce el caudal, solo es un 1% de las
entradas por precipitación es difícil calibrar con porcentajes tan reducidos.
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Evaluación inicial de parámetros
Índice____________
parámetros
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
PROFUNDIDAD DE SUELO (cm)
ALMACENAMIENTO ESTÁTICO (mm)
CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN
GRAVITACIONAL (mm/h)
VELOCIDAD SUPERFICIAL EN LADERA (m/s)
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación investigación futuras
TASA DE PERCOLACIÓN (mm/h)
CONDUCTIVIDAD HORIZONTAL (mm/h)
PÉRDIDAS INICIALES (mm)
COBERTURA VEGETAL
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Correlación entre insolación y NDVI
Índice____________
insolación y NDVI
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudioSe analizaron 8 años de imágenes NDVI
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Se encontró una correlación espacial negativa y estadísticamente significativa (p < 0.025) entre la insolación y el NDVI para la cobertura vegetal pinarmodelo TETIS
VEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
g p
Para la cobertura de matorral se encontró una correlación con comportamiento ondulatorio, de período un año, y con valores entre
iti l (G ál Hid l l )investigación futuras positivos y nulos (González‐Hidalgo et al., 1996)
Aplicaremos el modelo a las zonas con cobertura de pinos
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Correlación entre insolación y NDVI
Índice____________
insolación y NDVI
abr 01 abr 02 abr 03 abr 04 abr 05 abr 06 abr 07 abr 08 abr 09 abr 10
Correlación insolación vs. NDVI - Bosque
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal -0,1
-0,05
0abr-01 abr-02 abr-03 abr-04 abr-05 abr-06 abr-07 abr-08 abr-09 abr-10
Límite de significatividad
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio-0,25
-0,2
-0,15
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS- 0 25
abr-01 abr-02 abr-03 abr-04 abr-05 abr-06 abr-07 abr-08 abr-09 abr-10
Correlación insolación vs. NDVI - Matorral
0 25abr-01 abr-02 abr-03 abr-04 abr-05 abr-06 abr-07 abr-08 abr-09 abr-10
Correlación insolación vs. NDVI - Matorral
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
0,1
0,15
0,2
0,25
0.1
0.15
0.2
0.25
investigación futuras
-0,05
0
0,05
-0.05
0
0.05Límites de
significatividadRMSE=0.036
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Calibración modelo TETIS
Índice____________ Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.32
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación investigación futuras
Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.47
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Validación modelo TETIS
Índice____________ Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.38
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación investigación futuras
Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.63
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30
Punto óptimo de humedad en el suelo
Índice____________
en el suelo
Es la humedad por encima de la cual la planta empieza a transpirar a su 1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Es la humedad por encima de la cual la planta empieza a transpirar a su tasa potencial
En términos de presión capilar en el suelo se define:
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
b
ae ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛Ψ=Ψ
**
θφ
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Ψ*= potencial hídrico en el punto óptimoΨae = potencial hídrico en el punto de aireaciónφ = porosidadθ* h d d l ti l l l t ó timodelo TETIS
VEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación D d d l i d l d l i d l
θ* = humedad relativa en el suelo en el punto óptimob = índice de distribución de la porosidad
investigación futuras Depende del tipo de suelo y del tipo de plantas
Para plantas xerofíticas: Ψ*= 0.03 MPa (Laio et al. , 2001)
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31
Subdivisión de la superficie por clase de insolación
Índice____________
por clase de insolación
Se utiliza un modelo conceptual: aunque sea distribuido no puede 1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
Se utiliza un modelo conceptual: aunque sea distribuido no puede reproducir con precisión los fenómenos a escala de celda
La insolación es un factor importante en la distribución espacial de la
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
densidad de vegetación para el bosque
Se ha dividido la superficie de bosque en cuatro clases según la insolación recibida (1ªclase ≈ umbría; ; 4ªclase ≈ solana)4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
insolación recibida (1ªclase ≈ umbría; …; 4ªclase ≈ solana)
El NDVI medio, para cada zona, en el tiempo:
NDVI medio para las 4 clasesmodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación 0 35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
NDVI medio para las 4 clases
investigación futuras
0.2
0.25
0.3
0.35
sep-01 sep-02 sep-03 sep-04 sep-05 sep-06 sep-07 sep-08 sep-09
clase 1 clase 2 clase 3 clase 4
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32
Calibración hidrológica TETIS‐VEG
Índice____________
TETIS VEG
7Calibración hidrológica modelo TETIS-VEG Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.25
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal 2
3456
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
01
sep-
01
oct-0
1
nov-
01
dic-
01
ene-
02
feb-
02
mar
-02
abr-0
2
may
-02
jun-
02
jul-0
2
ago-
02
sep-
02
oct-0
2
nov-
02
dic-
02
Q medido (m3/s) Q simulado (m3/s)4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
1.2
Comparación caudales mensuales
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación 0.4
0.6
0.8
1
dale
s (H
m3/
mes
)
investigación futuras
Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.380
0.2
jul-01 nov-01 feb-02 may-02 sep-02 dic-02
caud
Q mensuales medidos Q mensuales simulados
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33
Validación hidrológica TETIS‐VEG
Índice____________
TETIS VEG
250Validación hidrológica Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.4
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
50
100
150
200
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
0
50
oct-7
1
oct-7
3
oct-7
5
oct-7
7
oct-7
9
oct-8
1
oct-8
3
oct-8
5
oct-8
7
oct-8
9
oct-9
1
oct-9
3
oct-9
5
oct-9
7
oct-9
9
oct-0
1
oct-0
3
oct-0
5
oct-0
7
Q medido (m3/s) Q simulado (m3/s)4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
25
Comparación caudales mensuales
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
10
15
20
les
(Hm
3/m
es)
investigación futuras
Índice de Nash‐Sutcliffe: 0.640
5
oct-69 abr-75 oct-80 mar-86 sep-91 mar-97 sep-02 feb-08
caud
al
Q mensuales medidos Q mensuales simulados
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34
Resultados submodelo de vegetación
Índice____________
vegetación
Correlación de Pearson en el tiempo entre R y NDVI de las 4 clases:• Calibración: 0 31; 0 41; 0 46; 0 48
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
• Calibración: 0.31; 0.41; 0.46; 0.48• Validación: 0.20; 0.29; 0.30; 0.26
Retraso de la evolución de R con respecto a la del NDVI (sobre todo en el año seco 2005)
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio 1
Evolución de R y de NDVI en las 4 clases
el año seco 2005)
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
0.7
0.8
0.9
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación 0.3
0.4
0.5
0.6
investigación futuras
0.2
0.3
Sep-02 Sep-03 Sep-04 Sep-05 Sep-06 Sep-07 Sep-08 Sep-09R1 R2 R3 R4NDVI1 NDVI2 NDVI3 NDVI4
calibraciónvalidación
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35
Resultados submodelo de vegetación
Índice____________
vegetación
Considerando las 4 clases como si fueran 4 celdas y analizando la
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
correlación espacial entre R y NDVI:Correlación media 0.95La separación entre las 4 curvas de la evolución en el tiempo es
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
a sepa ac ó e t e as 4 cu vas de a evo uc ó e e t e po essimilar para R y NDVI
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS- 0 9
11.1
Correlación espacial
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación 0.5
0.60.70.80.9
investigación futuras sep-02 sep-03 sep-04 sep-05 sep-06 sep-07 sep-08 sep-09
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36
Análisis desfase
Índice____________ R y el NDVI no son la misma variable:
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
• R mide la transpiración con respecto a la potencial• El NDVI mide “cuanto es verde” la superficie
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Se puede admitir que haya desfase entre las dos
Maximizando la correlación entre R y NDVI introduciendo un desfase t l l ió á i d d f d dí4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
se encuentra que la correlación máxima se da por un desfase de 45 días
Gráficas trasladadas de 45d1.2
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
0.4
0.6
0.8
1
investigación futuras
0
0.2
0 23 46 69 92 115 138
R1 R2 R3 R4 NDVI1 NDVI2 NDVI3 NDVI4
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37
Ecuación de tipo logístico
Índice____________ Se ha decidido considerar también una ecuación de tipo logístico
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
( ) RkRkRTT
dtdR
wsnata
c
mx
ζα −−−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛= 1
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
mx ⎠⎝
R Biomasa foliar relativaT Transpiración4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
p
α Ratio entre la asimilación neta máxima y la biomasa foliar potencial
Tmx Transpiración máximamodelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
c Factor de formaknat Coef. de caída estacional de hojas
k Coef. de caída de hojas por estrés hídricoinvestigación futuras
kws Coef. de caída de hojas por estrés hídrico
ζ Estrés hídricoa Exponente de la parte logística
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38
Resultados con ecuación logística
Índice____________
logística
Correlación de Pearson en el tiempo entre R y NDVI de las 4 clases:• Calibración: 0 51; 0 56; 0 59; 0 56
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
• Calibración: 0.51; 0.56; 0.59; 0.56• Validación: 0.40; 0.49; 0.52; 0.48
Retraso menos acentuado de la evolución de R con respecto a la del NDVI (correlación máxima con 30 días de desfase)
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
NDVI (correlación máxima con 30 días de desfase)
1Evolución de R y de NDVI en las 4 clases
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS- 0 6
0.7
0.8
0.9
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación 0.3
0.4
0.5
0.6
lib iólid ióinvestigación futuras 0.2
Sep-02 Sep-03 Sep-04 Sep-05 Sep-06 Sep-07 Sep-08 Sep-09R1 R2 R3 R4NDVI1 NDVI2 NDVI3 NDVI4
calibraciónvalidación
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39
Resultados con ecuación logística
Índice____________
logística
Considerando las 4 clases como si fueran 4 celdas y analizando la
1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
correlación espacial entre R y NDVI:Correlación media 0.93La separación entre las 4 curvas de la evolución en el tiempo tiende
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
a sepa ac ó e t e as 4 cu vas de a evo uc ó e e t e po t e dea desaparecer en los tramos ascendentes
4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS- 0.9
11.1
Correlación espacial
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación 0.5
0.60.70.80.9
investigación futuras sep-02 sep-03 sep-04 sep-05 sep-06 sep-07 sep-08 sep-09
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40
Conclusiones
Índice____________ Las dos ecuaciones presentadas para el submodelo de
ió ll d ió i f i d l 1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
vegetación llevan a una reproducción satisfactoria de la dinámica del NDVI
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
La ecuación no‐logística:• Buena representación de la dinámica espacial de la vegetación• Presenta un retraso de la evolución de R con respecto al NDVI; se 4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
Presenta un retraso de la evolución de R con respecto al NDVI; se podría explicar si se encontrara la misma dinámica en la transpiración real
modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
La ecuación logística:• Menor desfase mejor representación de la dinámica en el tiempoP t ió d l i bilid d i linvestigación
futuras • Peor representación de la variabilidad espacial• Se introduce un parámetro más respecto a la ecuación no‐logística
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Líneas de investigación futuras
Índice____________
futuras
Se analizarán datos de transpiración real medida 1. Introducción1. Introducción
2. 2. EcofisiologíaEcofisiologíavegetalvegetal
ppor satélite para ver si hay desfase con respecto al NDVI
3. Modelación conceptual suelo-vegetación
4 Caso de estudio
Para la zona de matorral se intentará entender y reproducir las dinámicas espaciales evidenciadas 4. Caso de estudio
5. Aplicación del modelo TETIS
6. Aplicación del modelo TETIS-
reproducir las dinámicas espaciales evidenciadas con respecto a la insolación
S id á i d bi li á i modelo TETISVEG
7. Conclusiones
8. Líneas de investigación
Se considerarán escenarios de cambio climático y se analizarán los cambios en la vegetación previstos por el modeloinvestigación
futurasprevistos por el modelo
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Proyectos de invesitigación
Proyectos de Este trabajo ha formado parte de los siguientes P d i i ióy
Investigación
Publicaciones
Proyectos de investigación:
Proyecto “FLOOD‐MED: Riesgo de inundaciones en ríos Mediterráneos en Proyecto FLOOD MED: Riesgo de inundaciones en ríos Mediterráneos en respuesta a la variabilidad climática y cambios ambientales”
Financiado por: DGI‐MEC. Ciencias de la Tierra (CGL‐BTE) y Recursos Hídricos (CGL‐HID)Duración: 2009‐2011Participantes: UPV (IIAMA), UCM, CSIC
Proyecto “Modelización de las interacciones entre la vegetación y ciclo hid ló i li iá id A li ió l á bit d l C f d ió hidrológico en climas semiáridos. Aplicación en el ámbito de la Confederación Hidrográfica del Segura”
Financiado por: Fundación Instituto Euromediterráneo del AguaDuración: 2009 – 2010 Duración: 2009 2010 Participantes: UPV (IIAMA)
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43
Publicaciones
Este trabajo se ha dado a conocer mediante i d Proyectos de ponencias presentadas en congresos:y
Investigación
Publicaciones
AUTORES: F. Francés, C. Medici, G. Bussi, A. García, M. Barrios and M. PasquatoAUTORES: F. Francés, C. Medici, G. Bussi, A. García, M. Barrios and M. PasquatoTITULO: Distributed hydrological modelling within SCARCE Project: integrating water, sediment, quality and vegetationTIPO DE PARTICIPACIÓN: Artículo y ponenciaCONGRESO: Understanding effects of global change on water quantity and quality in river basins SCARCE 1st Annual Conference Girona Diciembre 2010basins, SCARCE 1st Annual Conference, Girona, Diciembre 2010PUBLICACIÓN: Understanding effects of global change on water quantity and quality in river basins, SCARCE 1st Annual Conference, Girona, Diciembre 2010, 5 pp.LUGAR DE CELEBRACIÓN: Girona
AUTORES: M. Pasquato, C. Medici, F. FrancésTITULO: Application of a conceptual distributed dynamic vegetation model to a semi‐arid basin, SE of SpainTIPO DE PARTICIPACIÓN: PonenciaCONGRESO: European Geosciences Union General Assembly, Viena, Abril 2011LUGAR DE CELEBRACIÓN: Viena (Austria)
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MÁSTER EN INGENIERÍA MÁSTER EN INGENIERÍA HIDRÁULICA Y MEDIO HIDRÁULICA Y MEDIO
AMBIENTEAMBIENTEAMBIENTEAMBIENTE
Modelación dinámica y distribuida de la vegetación en climas semiáridos. g
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Marta Pasquato ([email protected])