Nueva metodología sobre el uso de información de satélite para calibración y validación de modelos eco-hidrológicos

Guiomar Ruiz Pérez, investigadora del IIAMA-UPV durante su etapa doctoral, ha desarrollado una metodología que determina cómo usar los datos espacio-temporales obtenidos desde satélite, para la calibración y validación de modelos eco-hidrológicos.

Esta técnica es el resultado de su estudio de doctorado, “On the use of satellite data to calibrate a parsimonious ecohydrological modelo in ungauged basins”, dirigido por el director del instituto valenciano, Félix Francés. La investigación parte de la premisa de que en un entorno de creciente escasez de agua, es necesario una mayor comprensión y conocimiento sobre todos los flujos del ciclo del agua.

Por ello, se ha realizado un “enfoque holístico” para valorar la cuestión del ciclo del agua de una manera integrada, “estimando el agua y la vegetación como sistemas conectados”, indica la investigadora valenciana. Por este motivo, mediante una modelización acoplada de estos dos sistemas, se ha reproducido totalmente el comportamiento de los ecosistemas a través del tiempo y del espacio.

En la actualidad, la mayoría de los modelos hidrológicos incluyen la vegetación como un parámetro estático y no como una variable de estado. Además, en los casos que toman la vegetación como variable de estado, la complejidad y el número de parámetros a determinar de los modelos aumentan sustancialmente, “por lo que se requiere de una gran cantidad de información que no siempre está disponible”.

Metodología utilizada

Para abordar esta problemática, se ha utilizado un modelo eco-hidrológico distribuido y parsimonioso (con pocos parámetros a determinar) que ha sido calibrado y validado con datos procedentes de sistemas de teledetección.

Por una parte, el modelo ecohidrológico parsimonioso, (testeado preliminarmente en una parcela experimental situada en el monte la Hunde, en el término municipal de Ayora, Valencia), ha demostrado ser capaz de reproducir adecuadamente la dinámica de la vegetación, así como las variaciones de humedad del suelo.

Por otro lado, en la variación espacio-temporal de la vegetación y del ciclo del agua, se ha analizado una cuenca situada en Kenia, concretamente en la cuenca alta del río Ewaso Ngiro, tal y como explica Guiomar Ruiz.

“Con el fin de explorar la posible aplicabilidad de los datos de satélite, calibramos el modelo utilizando exclusivamente el Índice de vegetación normalizada (NDVI por sus siglas en inglés) proporcionada por la NASA. Al no poder calibrar el modelo con una sola serie temporal, desarrollamos una metodología que diera respuesta a cómo usar datos espacio-temporales (y no sólo temporales) durante la calibración y validación de modelos”.

Por todo ello, la investigadora del IIAMA durante su etapa doctoral, indica que se propuso y se aplicó con éxito una metodología basada “en el uso de la identificación de las funciones ortogonales empíricas (EOF por sus siglas en inglés), que proporcionó resultados sorprendentes y prometedores”.

Principales resultados

Del estudio, se obtuvieron una serie de resultados que determinan el éxito de la investigación. Se demostró que los datos de satélite contienen una cantidad extraordinaria de información que puede ser usada para implementar modelos eco-hidrológicos en regiones donde no se dispone de tantos datos.

Del mismo modo, la Dra. Guiomar Ruiz sostiene que la metodología de calibración propuesta “funciona satisfactoriamente y permite incorporar datos espacio-temporales en el proceso de parametrización del modelo”. Además, incide en que solamente con datos de satélite “se puede reproducir tanto la dinámica espacio-temporal de la vegetación, así como el caudal observado en el punto de desagüe de la cuenca”.

Por este motivo, ha querido poner de relieve las consecuencias positivas de este último resultado sobre todo en cuencas no aforadas, donde el uso de datos de satélite “podría ser una alternativa para obtener una aproximación del recurso en el punto de desagüe”.

Importancia del uso de modelos eco-hidrológicos

El uso de modelos ecohidrológicos, en comparación con los clásicos modelos hidrológicos, permite conocer el estado de la vegetación y así, realizar una mejor valoración económica de los recursos ecosistémicos aportados por los bosques. Esta metodología desarrollada se encuentra integrada en el modelo hidrológico distribuido gratuito TETIS.