Aplicación de teledetección y gestión integrada del agua en zonas semiáridas

Resumen

RESUMEN El agua es un recurso esencial para el mantenimiento de los ecosistemas naturales, la regulación del clima y el desarrollo de la humanidad. La creciente presión sobre este recurso en las últimas décadas y los cambios en el clima hacen prioritario evaluar y proteger nuestros recursos naturales de manera cooperativa, hacia unos mismos objetivos. Por ello, la legislación y el impulso de la administración resultan fundamentales para llevar a cabo diferentes estrategias para poner en marcha proyectos que favorecen el uso coordinado, equitativo y sostenible de los recursos hídricos y alcanzar los objetivos de la planificación hidrológica. Algunos de los planes propuestos por las administraciones consisten en realizar el seguimiento del estado cuantitativo y cualitativo del agua, tanto subterránea como superficial, medidas de adaptación y mitigación de los efectos del cambio climático, recuperación de los ecosistemas fluviales y mejoras en su estado ecológico, adaptaciones y gestión de los riesgos de inundación, planes para minimizar los efectos de situaciones de sequía, gestión de la seguridad de presas y embalses, así como nuevas propuestas y medidas para potenciar la depuración, saneamiento y la reutilización del agua. Con estas estrategias se pretende desarrollar una metodología que permita lograr el cumplimiento de los objetivos sociales, ambientales y económicos planteados por las políticas de gestión comunitarias y nacionales. Junto a ello, la desalinización, es uno de los principales objetivos de la administración. Sobre esta base, la finalidad de esta tesis es destacar la capacidad de la teledetección y los Sistemas de Información Geográfica (SIG) en la planificación hidrológica, no solo como herramienta de diagnóstico del estado actual de los recursos, sino también para incorporarlo al proceso de toma de decisiones en los sistemas de control en tiempo real. La teledetección nos proporciona una gran cantidad de información complementaria a la obtenida in situ a la que, además, se pueden incluir otro tipo de parámetros ambientales como indicadores de los efectos producidos por el cambio climático. En los artículos que comprenden esta tesis se realiza una evaluación de los recursos hídricos a partir de metodologías sencillas con imágenes de satélite y formulación de modelos que permitan prever la disponibilidad de agua bajo diversos escenarios de escasez hídrica. Al mismo tiempo, se apunta hacia una de las estrategias de reutilización y de obtención de recursos como es la desalinización. Para evaluar los cambios de usos del suelo y su relación con el consumo de agua, se realizó un análisis mediante imágenes aéreas a escala de cuenca hidrográfica, en una zona que, a pesar de estar afectada por condiciones de aridez, se ha producido un gran crecimiento poblacional e intensificación de la actividad agrícola. En la primera publicación, “Water Management in Irrigation Systems by Using Satellite Information”, se estimaron las pérdidas de agua por evaporación en relación con el incremento del número de balsas para el riego comparando dos periodos de estudio, entre 1973-1986 y en 2016. En este estudio, se ha determinado un aumento por cuatro del número de balsas, que se traduce en un ascenso de las pérdidas por evaporación anual de alrededor de 15,62 hm³/año. La utilización de imágenes de satélite y el cálculo de índices espectrales para obtener información sobre la evolución, estado y disponibilidad de los recursos hídricos se ha convertido en los últimos años en una herramienta habitual principalmente para en el sector agrícola y el estudio de los ecosistemas naturales. En la segunda publicación, “A review of Landsat TM/ETM based vegetation indices as applied to wetland ecosystems” se utilizó información de Landsat 5 del área localizada entre las Salinas de Santa Pola y el Parque Natural de El Hondo en Elche y Crevillente, con el objetivo de evaluar el ajuste de varios índices de vegetación en zonas de humedales. Entre los índices de estimación de la biomasa, se encontró una relación directa y una elevada correlación. En cambio, para los índices de contenido de humedad, no se consiguieron buenas correlaciones. Estos resultados muestran que la selección de los diferentes índices debe realizarse de acuerdo con las características de la zona, teniendo en cuenta que, por ejemplo, en áreas con baja densidad vegetal y mayor exposición, se deberían elegir aquellos que corrigen las distorsiones producidas por la reflectividad del suelo. En el caso de la tercera publicación, “Assessing water availability in Mediterranean regions affected by water conflicts through MODIS data time series analysis”, se utilizaron series temporales de imágenes MODIS desde 2001 a 2014 del Índice de Diferencia Normalizada (NDVI) y de Temperatura de la Superficie Terrestre (LST) localizadas en las cuencas hidrográficas de los ríos Amadorio y Guadalest. También se utilizaron datos diarios de precipitación, volumen anual almacenado en los dos embalses de la zona y proyecciones de modelos climáticos para 2050 del IPCC. Con el cálculo de las anomalías de esta serie de datos, se pudieron visualizar patrones espacio-temporales de cambio para poder analizar la relación entre el volumen de agua almacenado en los embalses y el resto de variables (NDVI, LST y precipitación), encontrándose una correlación significativa entre el NDVI y los datos de volumen de agua almacenado. Además, se evaluó la capacidad de predicción de almacenamiento de agua, NDVI y LST teniendo en cuenta los escenarios de cambio climático, en el que se muestra una relación significativa inversa con LST. El objetivo de la cuarta publicación, “Using Landsat images to determine water storing capacity in Mediterranean environments”, fue estimar y modelizar la capacidad de almacenamiento de agua con la posibilidad de incorporarlo a un sistema de control y gestión automatizado. Para ello, se utilizó la clasificación supervisada de una serie temporal de imágenes Landsat para extraer una estimación de la superficie de lámina de agua y generar modelos de predicción. En la validación se obtuvieron valores que indicaban un buen ajuste y una buena capacidad de predictiva. Para una gestión sostenible de los recursos es necesario la implantación de medidas que permitan el máximo aprovechamiento del agua y reducir la presión actual. Una de las propuestas que define las políticas nacionales y comunitarias es la reutilización y depuración de las aguas como estrategia clave en la consecución de los objetivos planteados. En la quinta publicación, “Agricultural drainage water characterization to determine the desalination possibilities for irrigation in a semiarid environment”, se evaluó la calidad de las aguas de drenajes agrícolas relacionadas con las áreas estudiadas en la segunda publicación, para determinar la posibilidad de implantar un sistema de desalinización para su reutilización como recursos no convencionales. Se realizaron diferentes muestreos en los que se estimó el caudal y se analizó el pH, la conductividad eléctrica, sales disueltas y sólidos en suspensión. Aunque en algunos de los canales de drenaje se obtuvo un caudal demasiado variable y elevados valores de salinidad y sólidos disueltos, en otros casos, los datos indicaron la posibilidad de instalar una pequeña planta de ósmosis inversa para la desalinización y reutilización de esas aguas. A modo de conclusión, el agua debe de tratarse con una visión de conjunto, gestión integrada, de manera que los recursos y su obtención estén bajo un sistema de control en el que la teledetección ofrece una serie de posibilidades y se combine con otras estrategias y procesos. Sin lugar a dudas, y centrándonos en el entorno inmediato, la escasez de recursos aboga a la necesidad de reutilizar al máximo las aguas, incluidas aquellas sobrantes y la desalación, no solo de agua marina, existen muchas posibilidades, como se ha puesto de manifiesto.