Projecte H2020 INDRE: Indicadors de teledetecció per al monitoratge de sequeres
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2019
- Pressupost assignat 170.121,6 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte INDRO
Objectiu 1
Busquem verificar quins factors ambientals i de vegetació són els més importants per determinar la variabilitat espacial i temporal de GPP i LUE. L'impacte de diferents impulsors potencials (és a dir, variables relacionades amb la temperatura i l'aigua, els trets de les plantes) de GPP i LUE es va analitzar mitjançant mètodes estadístics. Els principals resultats d'aquesta anàlisi han estat publicats per l'investigador a Global Ecology and Biogeography (Balzarolo et al., 2019). Aquesta anàlisi va revelar que les variables relacionades amb la sequera van tenir un impacte en l'eficiència anual de l'ús de la llum als boscos temperats, mentre que les variables relacionades amb la temperatura van afectar l'eficiència anual del bosc fred. A més, la variabilitat estacional de LUE va estar fortament relacionada amb les variables meteorològiques i va variar al llarg de l'estació i va ser més forta a l'estiu que a la primavera o la tardor.
Objectiu 2
Es van recopilar dades satel·litàries disponibles de diferents plataformes (és a dir, MODIS, Proba-V i Sentinel-2) i es van calcular diferents indicadors de teledetecció. Ens enfoquem principalment en indicadors remots que reflecteixen el funcionament i la fisiologia del dosser (és a dir, índex de contingut de clorofil·la-CCI, índex de reflectància fotoquímica-PRI, NDVI verd, vora vermella) en lloc d'indicadors convencionals de la verdor del dosser (és a dir, NDVI i fAPAR). Els valors de cada indicador RS es van tornar contra els valors de GPP, obtinguts mitjançant la tècnica de covariància de remolins, per als mateixos dies d'adquisició d'imatges per tal de definir les millors funcions d'ajust en diferents condicions ambientals (és a dir, sequera). Trobem limitacions de MODIS i el NDVI in situ en la captura de la dinàmica estacional de GPP per a boscos sempre verds a causa de la descripció insuficient de l'ecofisiologia de les plantes per part dels NDVI (Balzarolo et al., 2019, publicat a Remote Sensing). MODIS NDVI i CCI van identificar la variabilitat espacial del GPP anual mitjana (Fernández-Martínez et al, 2019, publicat a Remote Sensing).
Objectiu 3
L'exercici en la predicció de la variabilitat anual i estacional de GPP ha estat validat contra observacions in situ disponibles de bases de dades globals (és a dir, FLUXNET) i comparat amb altres models globals basats remotament (per exemple, MOD17). A més, per millorar l'escalament i la validació de GPP mitjançant observacions in situ, ens enfoquem en l'anàlisi de l'impacte de l'heterogeneïtat espacial del paisatge en la relació entre GPP i indicadors RS. Els millors exercicis es van obtenir per a la resolució espacial més alta (és a dir, a 0,5 × 0,5 km per a MODIS) (Balzarolo et al., 2019; Remote Sensing). A més a més, demostrem que l'heterogeneïtat del paisatge estimada utilitzant l'índex d'heterogeneïtat espacial és essencial per augmentar l'escala de les dades de GPP in situ.
Els resultats del projecte es van presentar en conferències i simposis científics i en reunions amb possibles parts interessades, així com en revistes científiques revisades per parells (vegeu la secció Publicacions).
El projecte INDRO va començar l'1 de maig del 2017 i va finalitzar el 20 d'agost del 2019, i va ser dirigit per la Dra. Manuela Balzarolo sota la supervisió del coordinador del projecte, el Prof. Josep Peñuelas, al Centre de Recerca en Ecologia i Aplicacions Forestals (CREAF).
Els patrons globals de temperatura de l'aire i la precipitació estan canviant. Segons el 4t informe d'avaluació de l'IPCC (2012), una part substancial del món es veurà afectada per una disminució de les precipitacions. En escenaris conservadors, és probable que els canvis climàtics futurs incloguin nous augments a la temperatura mitjana (al voltant de 2–4 °C a nivell mundial per a 2100) amb una sequera significativa en algunes regions, així com augments en la freqüència i severitat de sequeres extremes, extrems de calor i onades de calor.
La sequera afecta el balanç de carboni terrestre modificant tant les taxes d'absorció de carboni per la fotosíntesi (és a dir, productivitat primària bruta-GPP) com l'alliberament per la respiració total de l'ecosistema, i l'acoblament entre elles.
La resposta dels ecosistemes terrestres a la sequera es pot analitzar mitjançant tècniques de teledetecció (RS). Els indicadors de teledetecció poden proporcionar una manera eficaç d'obtenir les condicions dels ecosistemes en temps real i oferir una gamma d'observacions espacials i temporals sobre els canvis en l'estructura, la funció i els serveis ecosistèmics. Els diferents indicadors de RS difereixen en la seva sensibilitat als canvis a l'estat fotosintètic, però la majoria (inclòs l'Índex de Vegetació Diferent Normalitzat - NDVI) no són sensibles als canvis ràpids a la fotosíntesi de les plantes induïts per estressors ambientals comuns, com la sequera. Això és perquè la majoria dels indicadors de RS no tenen una relació directa amb el funcionament fotosintètic i són més aviat indicadors de la biomassa verda i, per tant, de l'estructura del dosser, en lloc del seu funcionament.
A més, les comunitats de modelatge ecològic i teledetecció estan particularment interessades en el concepte d'Eficiència a l'Ús de la Llum (LUE). Tot i això, no s'ha assolit un consens sobre l'algorisme més adequat per a la LUE, i els científics encara necessiten comprendre completament si (i com) els models han de simular la LUE en funció de factors ambientals (és a dir, la temperatura i la disponibilitat d'aigua).
L'objectiu general del projecte INDRO va ser comprendre la variabilitat espacial i temporal de la productivitat primària bruta dels ecosistemes en diverses condicions ambientals, mitjançant la investigació de la relació entre indicadors remots i l'estat fisiològic de les plantes a escala global. Aquest objectiu general s'ha traduït en els objectius específics següents:
Objectiu 1: Revisar la definició de sequera i investigar-ne l'efecte en la productivitat dels ecosistemes mitjançant l'anàlisi d'observacions in situ.
Objectiu 2: Determinar els indicadors de teledetecció més adequats per avaluar la productivitat dels ecosistemes en condicions de sequera.
Objectiu 3: Demostrar l'aplicabilitat de la metodologia i els indicadors definits mitjançant la prova i la validació en llocs de prova específics.
Per assolir aquests objectius, el projecte INDRO va combinar observacions in situ de l'estructura de l'ecosistema (p. ex., biomassa, contingut de nitrogen foliar, índex d'àrea foliar) i la productivitat (p. ex., GPP derivada de la tècnica de covariància de remolins) amb dades satel·litàries disponibles en diferents plataformes (p. ex.
Les sequeres afecten la major part del món. Segons les previsions recents del Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC)1, s'esperen sequeres més freqüents i severes. Aquesta observació fa que sigui prioritari millorar els mètodes existents de monitoratge de sequeres i el seu impacte als ecosistemes terrestres. És necessari desenvolupar sistemes d'alerta primerenca. Les tecnologies de teledetecció (RS) estan ben posicionades per proporcionar aquest monitoratge. Gràcies a la RS, les sequeres es poden monitoritzar a gran escala i amb una resolució temporal curta (per exemple, diària).
El projecte proposat "INDRO" se centrarà en la definició de nous indicadors basats en RS capaços de monitoritzar lʻestat de la vegetació i com respon a la sequera. Per exemple, els indicadors de RS implementats actualment al sistema de monitorització primerenc de l'Observatori Europeu de la Sequera (EDO) no són sensibles als canvis ràpids a la fotosíntesi de les plantes, ja que aquests indicadors no tenen una relació directa amb el funcionament fotosintètic de les plantes.
El projecte analitzarà les relacions entre les variables ecofisiològiques, lactivitat dús de la llum (LUE) i els indicadors de RS existents calculats amb les dades de diversos sensors satelitales. Aquesta anàlisi revelarà quins sensors i quines resolucions espacials i temporals són els més adequats per quantificar la sequera. Es desenvoluparà una nova generació dindicadors RS per descriure millor el funcionament fotosintètic de les plantes en condicions de sequera. El projecte mapejarà aquests nous indicadors per al sud d'Europa per identificar les zones afectades per la sequera.
En general, la creació de nous indicadors RS de sequera i la millor definició dels esdeveniments de sequera que aquests presenten contribuiran al desenvolupament de models ecològics i sistemes d'alerta primerenca, i asseuran les bases per a noves vies per a la millora de les estratègies nacionals i internacionals de mitigació i adaptació a la sequera.
El projecte INDRO va proporcionar una visió completa i actualitzada de l'ús de tècniques de teledetecció per a la monitorització de l'efecte de la sequera als ecosistemes. Gràcies al seu enfocament multidisciplinari, el projecte ha rebut una gran atenció de científics de diferents disciplines (ecologia, agricultura, canvi climàtic, geografia, geofísica). Ha millorat la comprensió de l'impacte de la sequera en el canvi climàtic sobre els ecosistemes. Va contribuir al debat sobre la definició del factor de LUE més adequat per a l'estimació de la GPP a escala global.
Després de la greu sequera i l'onada de calor del 2003, la Comissió Europea va establir una política europea de sequera amb l'objectiu de mitigar les sequeres i adaptar-s'hi. El treball realitzat durant el projecte representa una eina important per a la detecció primerenca de la sequera i la mitigació del seu impacte als serveis ecosistèmics. Contribueix al desenvolupament de nous serveis de monitorització ia la implementació de noves estratègies per limitar el dany als serveis ecosistèmics i prevenir pèrdues econòmiques.
- CENTRO DE INVESTIGACION ECOLOGICA Y APLICACIONES FORESTALES (CREAF)
Projectes relacionats
