Proxecto H2020 INDRO: Indicadores de teledetección para o seguimento da seca
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2019
- Orzamento asignado 170.121,6 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto INDRO
Obxectivo 1
Procuramos verificar cales son os factores ambientais e vexetais que son os máis importantes para determinar a variabilidade espacial e temporal de GPP e LUE. Analizouse mediante métodos estatísticos o impacto de diferentes impulsores potenciais (é dicir, temperatura e variables relacionadas coa auga, trazos das plantas) da GPP e da LUE. Os principais resultados desta análise foron publicados polo investigador en Global Ecology and Biogeography (Balzarolo et al., 2019). Esta análise revelou que as variables relacionadas coa seca afectaron a eficiencia anual no uso da luz nos bosques temperados, mentres que as variables relacionadas coa temperatura afectaron a eficiencia anual no uso da luz nos bosques fríos. Ademais, a variabilidade estacional do LUE estivo moi relacionada coas variables meteorolóxicas e variou ao longo da estación e foi máis forte no verán que na primavera ou no outono.
Obxectivo 2
Recolléronse os datos dos satélites dispoñibles de diferentes plataformas (é dicir, MODIS, Proba-V e Sentinel-2) e calculáronse diferentes indicadores de teledetección. Centrámonos principalmente nos indicadores remotos que reflicten a función e fisioloxía do dosel (é dicir, índice de contido de clorofila-CCI, índice de reflectancia fotoquímica-PRI, NDVI verde, bordo vermello) en lugar de indicadores convencionais de verdor do dosel (é dicir, NDVI e fAPAR). Os valores de cada indicador RS foron regresados contra os valores de GPP, obtidos mediante a técnica de covarianza de remolinos, para os mesmos días de adquisición de imaxes para definir as funcións de mellor axuste en diferentes condicións ambientais (é dicir, seca). Atopamos limitacións de MODIS e NDVI in situ na captura de dinámicas de GPP estacionais para bosques perennes debido á insuficiente descrición da ecofisioloxía das plantas realizada por NDVI (Balzarolo et al., 2019, publicado en Remote Sensing). MODIS NDVI e CCI identificaron a variabilidade espacial do GPP medio anual (Fernández-Martínez et al, 2019, publicado en Remote Sensing).
Obxectivo 3
O rendemento do GPP na predicción da variabilidade anual e estacional validouse contra observacións in situ dispoñibles nas bases de datos globais (é dicir, FLUXNET) e comparouse con outros modelos globais baseados remotamente (por exemplo, MOD17). Ademais, para mellorar a escala e validación do GPP mediante observacións in situ, centrámonos na análise do impacto da heteroxeneidade da paisaxe espacial na relación entre os indicadores GPP e RS. Os mellores rendementos obtivéronse para a maior resolución espacial (é dicir, a 0,5 × 0,5 km para MODIS) (Balzarolo et al., 2019; Teledetección). Ademais, demostramos que a heteroxeneidade da paisaxe estimada mediante o índice de heteroxeneidade espacial é esencial para ampliar os datos de GPP in situ.
Os resultados do proxecto presentáronse en congresos e simposios científicos e en reunións con potenciais partes interesadas, así como en revistas científicas revisadas por pares (ver sección Publicacións).
O proxecto INDRO comezou o 1 de maio de 2017, e rematou o 20 de agosto de 2019. Foi dirixido pola doutora Manuela Balzarolo baixo a supervisión do coordinador do proxecto Prof. Josep Peñuelas no Centro de Investigación en Ecoloxía e Aplicacións Forestais (CREAF).
A temperatura global do aire e os patróns de precipitación están cambiando. Segundo o 4º Informe de Avaliación do IPCC (2012), unha parte substancial do mundo verase afectada pola diminución das precipitacións. En escenarios conservadores, é probable que os cambios climáticos futuros inclúan novos aumentos da temperatura media (uns 2-4 °C a nivel mundial para 2100) con secado significativo nalgunhas rexións, así como aumentos na frecuencia e gravidade de secas extremas, calor extremos e ondas de calor.
A seca afecta o balance de carbono terrestre modificando tanto as taxas de absorción de carbono pola fotosíntese (é dicir, Produtividade Primaria Bruta-GPP) como a liberación pola respiración total do ecosistema, e o acoplamento entre elas.
A resposta dos ecosistemas terrestres á seca pódese analizar mediante técnicas de teledetección (RS). Os indicadores de teledetección poden proporcionar unha forma eficaz de obter as condicións do ecosistema en tempo real e ofrecer unha serie de observacións espaciais e temporais sobre os cambios na estrutura, función e servizos do ecosistema. Os distintos indicadores RS difiren na súa sensibilidade aos cambios no estado fotosintético, pero a maioría (incluíndo o Índice de Vexetación Diferencial Normalizado - NDVI) non son sensibles aos cambios rápidos na fotosíntese das plantas inducidas por estresores ambientais comúns, como a seca. Isto débese a que a maioría dos indicadores RS non teñen unha relación directa coa función fotosintética e son máis ben indicadores da biomasa verde e, polo tanto, da estrutura do dosel, máis que da función do dosel.
Ademais, as comunidades de modelización ecolóxica e teledetección están especialmente interesadas no concepto de eficiencia de uso da luz (LUE). Non obstante, non se chegou a un consenso sobre o algoritmo máis adecuado para LUE, e os científicos aínda precisan comprender completamente se (e como) os modelos deben simular LUE en función de factores ambientais (é dicir, a temperatura e a dispoñibilidade de auga).
O obxectivo xeral do proxecto INDRO era comprender a variabilidade espacial e temporal da produtividade primaria bruta do ecosistema baixo diversas condicións ambientais, investigando a relación entre os indicadores remotos e o estado fisiolóxico das plantas a escala global. Este obxectivo xeral traduciuse nos seguintes obxectivos específicos:
Obxectivo 1: Revisar a definición de seca e investigar o seu efecto na produtividade dos ecosistemas mediante a análise de observacións in situ.
Obxectivo 2: Determinar os indicadores de teledetección máis axeitados para avaliar a produtividade do ecosistema en condicións de seca.
Obxectivo 3: Demostrar a aplicabilidade da metodoloxía e dos indicadores definidos probándoos e validándoos en lugares de proba específicos.
Para acadar estes obxectivos, o proxecto INDRO combinou observacións in situ da estrutura do ecosistema (por exemplo, biomasa, contido de nitróxeno foliar, índice de área foliar) e produtividade (por exemplo, GPP derivado da técnica de covarianza de remolinos) con datos de satélite dispoñibles en diferentes plataformas (por exemplo, MODIS, Proba-V e Sentinel-2).
As secas afectan a maior parte do mundo. Segundo as previsións recentes do Panel Intergobernamental sobre o Cambio Climático (IPCC)1, espéranse secas máis frecuentes e severas. Esta observación fai prioritario mellorar os métodos existentes de seguimento das secas e o seu impacto nos ecosistemas terrestres. É necesario desenvolver sistemas de alerta temperá. As tecnoloxías de detección remota (RS) están ben posicionadas para proporcionar tal monitorización. Grazas a RS, as secas pódense controlar a gran escala e cunha resolución temporal curta (por exemplo, diariamente).
O proxecto "INDRO" proposto centrarase na definición de novos indicadores baseados en RS capaces de controlar o estado da vexetación e a súa resposta á seca. Por exemplo, os indicadores RS actualmente implantados no sistema de alerta temperá do Observatorio Europeo da Seca (EDO) non son sensibles aos cambios rápidos na fotosíntese das plantas, xa que estes indicadores non teñen unha relación directa co funcionamento fotosintético das plantas.
O proxecto analizará as relacións entre as variables ecofisiolóxicas, a actividade de uso da luz (LUE) e os indicadores de SR existentes calculados mediante datos de varios sensores de satélite. Esta análise revelará que sensores e que resolucións espaciais e temporais son máis axeitados para cuantificar a seca. Desenvolverase unha nova xeración de indicadores RS para describir mellor o funcionamento fotosintético das plantas en condicións de seca. O proxecto mapeará estes novos indicadores para o sur de Europa para identificar as zonas afectadas pola seca.
En xeral, o desenvolvemento de novos indicadores de seca RS e a mellora da definición dos eventos de seca que representan contribuirán ao desenvolvemento de modelos ecolóxicos e sistemas de alerta temperá, e sentarán as bases de novas vías para mellorar as estratexias nacionais e internacionais de mitigación e adaptación á seca.
O proxecto INDRO proporcionou unha visión xeral completa e actualizada do uso de técnicas de teledetección para controlar os efectos da seca nos ecosistemas. Grazas ao seu enfoque multidisciplinar, o proxecto recibiu unha importante atención por parte de científicos de diferentes disciplinas (ecoloxía, agricultura, cambio climático, xeografía, xeofísica). Mellorou a nosa comprensión do impacto da seca e do cambio climático nos ecosistemas. Contribuíu ao debate sobre a definición do factor LUE máis axeitado para estimar a GPP a escala global.
Tras a severa seca e onda de calor de 2003, a Comisión Europea estableceu unha Política Europea de Seca co obxectivo de mitigar e adaptarse ás secas. O traballo realizado durante o proxecto supón unha importante ferramenta para a detección precoz da seca e a mitigación do seu impacto nos servizos dos ecosistemas. Contribúe ao desenvolvemento de novos servizos de vixilancia e á implantación de novas estratexias para limitar os danos aos servizos dos ecosistemas e evitar perdas económicas.
- CENTRO DE INVESTIGACION ECOLOGICA Y APLICACIONES FORESTALES (CREAF)
Proxectos relacionados
