1 / 20

Agosto 2009

Centro Andaluz de Medio Ambiente. Consejería de Medio Ambiente. Caracterización de la cubierta de nieve de Sierra Nevada y tendencias temporales mediante el uso de imágenes MODIS (2000-2008). Agosto 2009. Introducción y objetivos. 2. Metodología. 3. Resultados a escala de píxel. 4.

garson
Télécharger la présentation

Agosto 2009

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Centro Andaluz de Medio Ambiente Consejería de Medio Ambiente Caracterización de la cubierta de nieve de Sierra Nevada y tendencias temporales mediante el uso de imágenes MODIS (2000-2008) Agosto 2009

  2. Introducción y objetivos 2 Metodología 3 Resultados a escala de píxel 4 Resultados a escala de espacio protegido 5 Resultados a escala de rango altitudinal 6 Discusión 6 Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Índice 1

  3. La presencia de nieve condiciona una gran cantidad de aspectos importantes en la dinámica y estructura de los ecosistemas en los que esta sustancia está presente. En el caso de Sierra Nevada, la presencia, duración y abundancia de nieve también afecta notablemente a una serie de actividades humanas. Si a esto le incorporamos el contexto global en el que nos encontramos, queda en evidencia la importancia que tiene diseñar un sistema de seguimiento de la cubierta de nieve en Sierra Nevada. El sistema de seguimiento que se está poniendo en marcha se basa en dos aspectos básicos. Por un lado es fundamental recoger información sobre las características de la cubierta de nieve, teniendo en cuenta diversas escalas espacio-temporales. El otro aspecto es el procesamiento y análisis de toda la información, que nos permitirá responder a preguntas como: ¿qué papel juega la nieve en el caudal de los ríos?, ¿hay tendencias temporales consistentes en la cubierta de nieve ? ¿en qué sentido?, etc. La captura de información sobre la cubierta de nieve se realiza mediante diversas metodologías, que se resumen en este esquema. Teniendo en cuenta lo anterior, desde el CEAMA nos planteamos la posibilidad de explotar con detalle las imágenes MODIS suministradas por la NASA, con objeto de caracterizar la cubierta de nieve en Sierra Nevada. El objetivo es adquirir información básica sobre parámetros de la cubierta de nieve: duración de la misma, extensión, fechas de comienzo y de fin de la temporada de nieve, etc. La formulación de estos parámetros se ha hecho teniendo en cuenta su posible influencia en la dinámica de los ecosistemas alpinos. Así, la duración y las fechas de inicio y fin de la temporada afectan a la fenología de la vegetación alpina. Por otro lado nos planteamos la posibilidad de analizar la serie temporal disponible (2000-2008) y evaluar en qué medida los parámetros anteriores pudieran estar sometidos a ciertas tendencias que pudieran cambiar la cubierta de nieve en el medio plazo. Así pues, los objetivos concretos del trabajo cuyos resultados presentamos aquí son: Imágenes de satélite con periodicidad variable Balizas que miden la profundidad del manto nival y estaciones con medidores ultrasónicos Caracterizar la cubierta de nieve en Sierra Nevada, teniendo en cuenta varias escalas espaciales (píxel, rango altitudinal y todo el espacio) y diseñar una serie de índices normalizados que actuarán como indicadores de estado de la cubierta de nieve. Analizar la evolución temporal de dichos indicadores en la serie temporal disponible. Fotografías tomadas manual o automáticamente de forma periódica Modelos hidrológicos Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Introducción y objetivos 2

  4. 2 1 3 4 Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Metodología Este esquema muestra la metodología seguida. La primera fase implica la descarga y procesamiento de las imágenes suministradas por la NASA. Estas imágenes son tomadas por el sensor MODIS, que está albergado en el satélite Terra. La NASA pone a disposición de la comunidad internacional varios productos de nieve. El que hemos utilizado es un índice (NDSI: Normalized Difference Index) que permite detectar presencia de nieve en cada píxel. En concreto hemos usado las imágenes MOD10A2, que muestran la extensión máxima de la cubierta de nieve en un compuesto de 8 días. Una vez procesadas las imágenes, abordamos las siguientes fases, que implican la obtención de una serie de índices que permiten la caracterización de la cubierta de nieve. En la fase 2 se obtienen los indicadores aplicados a una escala de píxel (460 m): número de semanas que un píxel está cubierto por nieve al cabo del año. De forma paralela, la fase 3 implica el procesamiento de la información para obtener indicadores sobre la cubierta de nieve para todo el espacio. Por último, la fase 4 nos permite obtener información sobre la nieve en distintos rangos altitudinales. Los análisis espaciales se han realizado con el software suministrado por la NASA, así como con ArcGis . Las series temporales se analizaron con R y con una aplicación generada por el USGS. 3

  5. Se observa claramente como las tendencias negativas se concentran en las zonas altas de Sierra Nevada. Casi todos los píxeles (excepto 2) en los que la tendencia es estadísticamente significativa, ésta es negativa. Sólo en algunas zonas aisladas de Sierra Nevada, en la cara noroccidental y en la vertiente almeriense, parecen registrarse tendencias positivas. Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de píxel Tendencia en el número promedio de semanas con nieve 4

  6. -0.317 Superficie ocupada por nieve. Se muestra la superficie ocupada por nieve en toda Sierra Nevada durante la serie temporal analizada. Destaca la notable heteogeneidad de los distintos periodos de innivación. Pueden verse años con mucha superficie ocupada por nieve, mientras que otros presentan poca innivación. El análisis de la serie temporal denota una ligera tendencia negativa (-0.317 sobre -1) en la evolución de esta variable. Esta gráfica muestra la evolución temporal a lo largo de un año hidrológico promedio de la superficie cubierta por nieve. También se muestran algunos indicadores de interés: Sierra Nevada contiene algo de nieve durante 288 días de media (unos 9 meses). La aparición de la nieve suele coincidir con el inicio del año hidrológico (30 de septiembre), mientras que el último día con presencia de nieve se sitúa a principios de junio. La extensión máxima de la cubierta de nieve se alcanza a primeros de enero. Las series temporales de estas variables no muestran ninguna tendencia significativa. Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de todo el espacio protegido Extensión de la cubierta de nieve Caracterización del año hidrológico promedio 5

  7. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 500-1000 m; 15200 Has Distribución espacial del rango altitudinal considerado Usos del suelo predominantes en el rango altitudinal considerado Extensión de la cubierta de nieve Estos “relojes” muestran de manera sintética el estado de las variables analizadas. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Valor máximo alcanzable por la variable Tendencias mensuales y estacionales (rojas si significativas) Días con presencia de nieve Valor del indicador en el rango altitudinal en cuestión. Se muestra la fecha en días desde el inicio del año hidrológico (30/9) Otoño Invierno Desviación típica del valor del indicador Tendencia observada en el indicador. Se muestra en rojo si es estadísticamente significativa Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en todo el año hidrológico (roja si significativa) 6

  8. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año 0 365 118 Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 500-1000 m; 15200 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve 7

  9. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 1000-1200 m; 12400 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 8

  10. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 1200-1500 m; 31000 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 9

  11. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 1500-1750 m; 29200 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 10

  12. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 1750-2000 m; 26300 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 11

  13. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 2000-2250 m; 20400 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 12

  14. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 2250-2500 m; 15500 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 13

  15. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 2500-2750 m; 10122 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 14

  16. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 2750-3000 m; 6486 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 15

  17. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 3000-3250 m; 2039 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 16

  18. Superficie promedio ocupada por nieve (Has) por mes y por estación del año Días con presencia de nieve por año hidrológico Días con presencia de nieve por estación Fechas de aparición y desaparición de la nieve por año hidrológico Promedio de la superficie máxima ocupada por nieve Fecha en la que se alcanza por primera vez la superficie máxima Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal 3250-3500 m; 211 Has Extensión de la cubierta de nieve Superficie promedio ocupada por nieve (Has) Días con presencia de nieve Otoño Invierno Primavera Verano Heterogeneidad del periodo con nieve (número de ciclos) Superficie máxima ocupada por nieve Tendencia en el número de ciclos de fusión-innivación por año hidrológico y estación 17

  19. -0.084799 - -0.072900 -0.115999 - -0.102000 -0.085699 - -0.084800 -0.122999 - -0.116000 -0.090299 - -0.085700 -0.131999 - -0.123000 -0.090499 - -0.090300 -0.138999 - -0.132000 -0.101999 - -0.090500 -0.139000 195 - 210 271 - 287 210 - 225 287 - 302 225 - 241 302 - 317 241 - 256 317- 333 256 - 271 Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Resultados a escala de rango altitudinal Extensión de la cubierta de nieve Tendencia del promedio de superficie ocupada por nieve en cada rango altitudinal. La longitud, sentido y color de las flechas muestra la tendencia observada en cada rango. El mapa muestra la misma tendencia en cada rango de alturas. Todas las tendencias son estadísticamente significativas. Se observa que la tendencia es tanto más negativa cuanto mayor es la altitud Días con presencia de nieve Primer y último día del año con presencia de nieve. Se muestran las tendencias con flechas, aunque ninguna es estadísticamente significativa. Curiosamente el rango en el que la nieve aparece antes y desaparece después no es el más alto, sino el de altura entre 1750-2000 m. Las tendencias parecen indicar que se atrasa el día de aparición de nieve y se adelanta del de desaparición. Días con presencia de nieve. Se observa que los rangos de altitud media (1750-2000) muestran más días con presencia de nieve. En todos los rangos, el invierno es la estación con más nieve. Pero en bajas altitudes, hay más días con nieve en otoño que en primavera. Esta situación se invierte ligeramente a partir de 2500 m. La única tendencia significativa indica una reducción en la superficie nevada en otoño en el rango de 2000-2250 m. Heterogeneidad del periodo con nieve Heterogeneidad del periodo con nieve. El número de ciclos de fusión-innivación es máximo en el rango de 1500-1750 m. Luego desciende suavemente. Las tendencias no son nunca significativas, aunque parecen indicar un aumento en la heterogeneidad del proceso en casi todos los rangos altitudinales 18

  20. Seguimiento de la cubierta de nieve mediante sensor MODIS Discusión La serie temporal considerada (2000-2008) no es representativa desde un punto de vista climático, debido a su corta longitud. Las tendencias observadas no son por tanto directamente atribuibles al cambio climático, por lo que han de ser tomadas con precaución. Sierra Nevada contiene algo de nieve durante 288 días de media (unos 9 meses). La aparición de la nieve suele coincidir con el inicio del año hidrológico (30 de septiembre), mientras que el último día con presencia de nieve se sitúa a principios de junio. La extensión máxima de la cubierta de nieve se alcanza a primeros de enero. Las series temporales de estas variables no muestran ninguna tendencia significativa. Si analizamos la relación entre el número de días con nieve y la altura, se observa que al aumentar la segunda lo hace también la primera. Esto ocurre hasta los 1750 m de altitud. En el rango que va desde esa altura a 2000 se alcanza el máximo de número de días con presencia de nieve. A partir de ahí ocurre un ligero descenso y luego una estabilización de esta variable. Aparentemente esto quiere decir que hay más días con presencia de nieve a 2000 que a 3000 m. Esto puede deberse a la grosera resolución espacial de las imágenes de MODIS (500) m y a la abrupta topografía observada en las partes altas de Sierra Nevada. Debido a esto último, es posible que las manchas de nieve estén más fragmentadas, ocupen menos superficie y sean por tanto más difícilmente detectables por el sensor de 500 m. Hay una tendencia significativa a que se reduzca la superficie cubierta por nieve en Sierra Nevada. Esta tendencia se observa cuando se analizan los datos tanto a escala de todo el espacio, como a escala de rango altitudinal. En este caso, se observa que la tendencia es tanto más acusada conforme aumentamos en altitud. Es decir, el descenso en la superficie ocupada por nieve es tanto más acusado cuanto mayor es la altura. Esta tendencia se ve corroborada al analizar la evolución del número de semanas (de 8 días, que es la escala temporal de las imágenes MODIS) que cada píxel está cubierto por nieve. Se observa una gran cantidad de píxeles donde esta tendencia es negativa. Estos píxeles se localizan mayoritariamente por encima de los 2300 m y en orientaciones de solana (cuenca de siete lagunas, cabecera del río Juntillas y del río Trevélez) Si bien las anteriores son las tendencias más generales e ilustrativas sobre la situación de la cubierta de nieve, se han identificado otras asociadas a rangos altitudinales concretos. En el rango altitudinal que va de los 1300 a 1500 m se observa un adelanto significativo en la retirada de la nieve. El valor promedio de la serie está en torno al 26 de mayo, como última fecha en la que hay nieve en ese rango altitudinal. En el rango altitudinal que va de los 2000 a los 2250 hay una reducción significativa del número de días con nieve en otoño. El valor medio de este indicador es de 86 días. La superficie promedio ocupada por nieve en otoño en el rango altitudinal que va de los 2500 a los 3000 m muestra una tendencia significativa y decreciente. En el rango que va desde los 2500 a los 3250 m hay un descenso significativo de la superficie ocupada por nieve en el mes de octubre. En el rango que va desde los 3000 a los 3250 m hay un retraso significativo en la fecha en la que se alcanza la máxima extensión de la cubierta de nieve. El valor medio está en torno al 6 de noviembre (día 38 del año hidrológico). 19

More Related