A multi-scale modelling approach for mapping rainfall and evapotranspiration from remote sensing-derived land surface attributes

Resumen

Los estudios hidrológicos requieren estimaciones precisas de precipitación (P) y evapotranspiración (ET). Esto puede suponer un limitante especialmente en paisajes heterogéneos, como las zonas montañosas y las zonas agrícolas intensivas, donde las mediciones en campo son normalmente insuficientes tanto en espacio como en tiempo. Por lo tanto, la teledetección, captando la variabilidad espacial y temporal del paisaje, puede suponer una herramienta útil para mejorar las estimaciones de P y ET, llevándolas a la escala de interés para su aplicación hidrológica. El objetivo de esta tesis doctoral ha sido desarrollar y evaluar métodos que combinen conjuntos de datos biofísicos basados en teledetección para obtener estimaciones mejoradas de P y ET para evaluaciones hidrológicas. La tesis se basa en los tres componentes principales de la modelización hidrológica: (1) los variables meteorológicos de entrada del modelo (P), (2) la parametrización del modelo (ET) y (3) la evaluación de los flujos hidrológicos. Se ha desarrollado y se ha evaluado un método novedoso, en base a varios conjuntos de datos de teledetección, para obtener mapas de lluvia de alta resolución sobre una región tropical montañosa. Se ha utilizado un método novedoso basado en una regresión múltiple y se ha comprobado mediante validación cruzada su buen funcionamiento. Los mapas resultantes con distribuciones semanales de lluvia se utilizaron para la planificación de nuevos desarrollos agrícolas en la región. El segundo trabajo de esta tesis enfoca en la parametrización de coeficientes de cultivo y ha resultado en una mejor comprensión de cómo la información basada en la observación remota de la vegetación influye y puede potencialmente mejorar los resultados de modelos hidrológicos. Los procedimientos basados en la teledetección para parametrizar la vegetación en un modelo hidrológico se compararon con los basados en la literatura y se evaluaron a escala de cuenca y de subcuenca. El tercer resultado significativo de esta tesis doctoral es el desarrollo de un método que combina datos de teledetección con datos sobre aplicaciones de riego, para evaluar ET y otros componentes del balance hídrico. Por lo general, para áreas de riego intensivo, no se dispone de datos sobre el uso del agua subterránea. La metodología presentada y evaluada permitió obtener estimaciones fiables y espacialmente explícitas sobre la dependencia de las aguas subterráneas, distinguiendo entre cultivos anuales y perennes. En general, el trabajo presentado ha dado lugar a varios resultados tangibles que pueden ser de utilidad para estudios hidrológicos. Los nuevos métodos y enfoques de modelización han sido testeados para aplicaciones reales y han sido evaluados utilizando métodos científicos. El trabajo incluye varias recomendaciones para nuevas líneas de trabajo, incluyendo el uso de otros índices de vegetación, y comparación con otros métodos que utilicen información satelital para evaluar el balance hídrico. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/