Proxecto INDRO de H2020: Indicadores de teledetección para a vixilancia da seca
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2019
- Orzamento asignado 170.121,6 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto INDRO
Obxectivo 1
Procuramos verificar cales son os factores ambientais e de vexetación máis importantes para determinar a variabilidade espacial e temporal da GPP e o LUE. Analizouse o impacto de diferentes potenciais impulsores (é dicir, variables relacionadas coa temperatura e a auga, características das plantas) da GPP e o LUE empregando métodos estatísticos. 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 á eficiencia anual do uso da luz nos bosques temperados, mentres que as variables relacionadas coa temperatura afectaron á eficiencia anual do uso da luz nos bosques fríos. Ademais, a variabilidade estacional do LUE estaba fortemente relacionada coas variables meteorolóxicas e variou ao longo da estación, sendo maior no verán que na primavera ou no outono.
Obxectivo 2
Os datos satelitais dispoñibles recompiláronse de diferentes plataformas (é dicir, MODIS, Proba-V e Sentinel-2) e calculáronse diferentes indicadores de teledetección. Centrámonos principalmente en indicadores remotos que reflicten a función e a fisioloxía da copa (é dicir, índice de contido de clorofila-CCI, índice de reflectancia fotoquímica-PRI, NDVI verde, bordo vermello) en lugar de indicadores convencionais de verdor da copa (é dicir, NDVI e fAPAR). Os valores de cada indicador RS foron regresados fronte aos valores de GPP, obtidos mediante a técnica de covarianza de remolinos, para os mesmos días de adquisición de imaxes co fin de definir as funcións de mellor axuste en diferentes condicións ambientais (é dicir, seca). Atopamos limitacións do MODIS e do NDVI in situ á hora de capturar a dinámica estacional da GPP para os bosques perennifolis debido á descrición insuficiente da ecofisioloxía das plantas mediante o NDVI (Balzarolo et al., 2019, publicado en Remote Sensing). O MODIS NDVI e o CCI identificaron a variabilidade espacial da GPP anual media (Fernández-Martínez et al., 2019, publicado en Remote Sensing).
Obxectivo 3
O rendemento do GPP na predicción da variabilidade anual e estacional validouse con observacións in situ dispoñibles en bases de datos globais (é dicir, FLUXNET) e comparouse con outros modelos globais remotamente (por exemplo, MOD17). Ademais, para mellorar a escala e a validación do GPP mediante observacións in situ, centrámonos en analizar o impacto da heteroxeneidade da paisaxe espacial na relación entre os indicadores de 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 a escala 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 (véxase a sección de Publicacións).
O proxecto INDRO comezou o 1 de maio de 2017 e rematou o 20 de agosto de 2019. Foi dirixido pola Dra. Manuela Balzarolo baixo a supervisión do coordinador do proxecto, o profesor Josep Peñuelas, no Centro de Investigación en Ecoloxía e Aplicacións Forestais (CREAF).
Os patróns globais de temperatura do aire e precipitacións están a cambiar. Segundo o 4.º Informe de avaliación do IPCC (2012), unha parte substancial do mundo verase afectada por unha diminución das precipitacións. En escenarios conservadores, é probable que os cambios climáticos futuros inclúan novos aumentos da temperatura media (arredor de 2 a 4 °C a nivel mundial para o ano 2100) con secas significativas nalgunhas rexións, así como aumentos na frecuencia e gravidade de secas extremas, períodos de calor extremos e ondas de calor.
A seca afecta o balance de carbono terrestre ao modificar tanto as taxas de absorción de carbono por fotosíntese (é dicir, a produtividade primaria bruta−GPP) como a liberación por 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 un xeito eficaz de obter as condicións dos ecosistemas en tempo real e ofrecer unha serie de observacións espaciais e temporais sobre os cambios na estrutura, función e servizos dos ecosistemas. Os diversos indicadores RS difiren na súa sensibilidade aos cambios no estado fotosintético, pero a maioría (incluído o Índice de Vexetación Diferencial Normalizado (NDVI) non son sensibles aos cambios rápidos na fotosíntese das plantas inducidos por factores estresantes ambientais comúns, como a seca. Isto débese a que a maioría dos indicadores de RS non teñen unha relación directa coa función fotosintética e son máis ben indicadores de biomasa verde e, polo tanto, da estrutura da copa, en lugar da función da copa.
Ademais, as comunidades de modelización ecolóxica e teledetección están particularmente interesadas no concepto de eficiencia do uso da luz (LUE). Non obstante, non se chegou a un consenso sobre o algoritmo máis axeitado para o LUE, e os científicos aínda deben comprender completamente se (e como) os modelos deberían simular o LUE en función de factores ambientais (é dicir, a temperatura e a dispoñibilidade de auga).
O obxectivo xeral do proxecto INDRO foi comprender a variabilidade espacial e temporal da produtividade primaria bruta dos ecosistemas en diversas condicións ambientais mediante a investigación da relación entre 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 do ecosistema mediante a análise de observacións in situ.
Obxectivo 2: Determinar os indicadores de teledetección máis axeitados para avaliar a produtividade dos ecosistemas en condicións de seca.
Obxectivo 3: Demostrar a aplicabilidade da metodoloxía e os 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 derivada da técnica de covarianza de remolinos) con datos satelitales dispoñibles de diferentes plataformas (por exemplo, MODIS, Proba-V e Sentinel-2).
As secas afectan á maior parte do mundo. Segundo as previsións recentes do Panel Intergobernamental sobre o Cambio Climático (IPCC)1, espéranse secas máis frecuentes e graves. Esta observación fai que sexa prioritario mellorar os métodos existentes para o seguimento das secas e o seu impacto nos ecosistemas terrestres. É preciso desenvolver sistemas de alerta temperá. As tecnoloxías de teledetección (RS) están ben posicionadas para proporcionar este tipo de monitorización. Grazas á RS, as secas pódense monitorizar a grande escala e cunha resolución temporal curta (por exemplo, diariamente).
O proxecto "INDRO" proposto centrarase na definición de novos indicadores baseados en RS capaces de monitorizar o estado da vexetación e a súa resposta á seca. Por exemplo, os indicadores RS implementados actualmente 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 utilizando datos de varios sensores satelitales. Esta análise revelará que sensores e que resolucións espaciais e temporais son as máis axeitadas 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 para 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 o seguimento dos efectos da seca nos ecosistemas. Grazas á súa abordaxe multidisciplinar, o proxecto recibiu unha atención significativa 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 grave 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 representa unha ferramenta importante para a detección precoz da seca e a mitigación do seu impacto nos servizos ecosistémicos. Contribúe ao desenvolvemento de novos servizos de monitorización e á implementación de novas estratexias para limitar os danos aos servizos ecosistémicos e evitar perdas económicas.
- CENTRO DE INVESTIGACION ECOLOGICA Y APLICACIONES FORESTALES (CREAF)
Proxectos relacionados
