Modelos y aproximaciones basadas en información satelital en microondas pasivas para la estimación de la evapotranspiración en áreas boscosas de la Cuenca del Río Bermejo

• Autores: Barraza Bernadas, Verónica D.
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Carbajo, Aníbal E.; Grings, Francisco Matías
• Materia: INDICES OPTICOS; INDICES DE MICROONDAS PASIVAS; EVAPOTRANSPIRACION; CONDUCTANCIA SUPERFICIAL; PENMAN-MONTEITH; OPTICAL INDICES; PASSIVE MICROWAVE INDICES; EVAPOTRANSPIRATION; SURFACE CONDUCTANCE; PENMAN-MONTEITH
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La evapotranspiración (ET), proceso simultaneo entre la evaporación del agua de la superficie del suelo yde la cubierta vegetal, es una variable de interés para diversas disciplinas, entre ellas la climatología, laecología, la agronomía y la hidrología. Dada la gran oferta de datos de sistemas satelitales en microondaspasivas (AMSR-E, AMSR-2, Windsat, SMMI, SAC-D/ Aquarius y MWR, SMOS) operativos en la última década (2002-2013), esta tesis planteó el aprovechamiento sinérgico de datos de sistemas pasivos en microondas,ópticos y datos meteorológicos a fin de obtener información relevante para la estimación de laevapotranspiración en áreas boscosas. La metodología se basó en la estimación de la conductanciasuperficial a partir de datos satelitales multisensor y luego se combinaron dichas estimaciones con variablesmeteorológicas (obtenidas de estacione meteorológicas o datos de re-análisis) en el marco del algoritmode Penman-Monteith. Se utilizaron índices ópticos (como ser, el índice de vegetación normalizado (EVI) yel índice de agua normalzado (NDWI)) e índices de microondas pasivas (como ser, el índice de frecuencia (FI) y el índice de polarización (PI)) para estimar tanto la conductancia superficial como la ET. Para evaluarla relación entre los índices de microondas y ópticos con variables biofísicas de relevancia para estimar la ET, como ser el contenido de agua del dosel y las hojas, se utilizaron modelos de transferenciaelectromagnético del óptico (PROSAILH) y microondas (Modelo de Tor Vergata). Para la validación in situde esta metodología, se utilizaron datos de torres de flujo de covarianza de torbellino de diversas áreasboscosas que forman parte de las redes de torres de flujo FLUXNET (www.fluxnet.ornl.gov) y OZflux (www.ozflux.org.au). El rendimiento del modelo se evaluó cuantitativamente mediante el uso delcoeficiente de regresión (r2), y la raíz del error cuadrático medio (RMSE). Se compararon los resultadosobtenidos con otros productos de evapotranspiración, como ser el producto MODIS MOD16A2, la capa deinformación del modelo de superficie GLDAS-NOAH (Global Land Data Assimilation System) y del set dedatos de re-análisis MERRA (Modern-era retrospective analysis). Estos resultados son de interésespecialmente para muchos ecosistemas a nivel mundial que carecen de datos meteorológicos de terrenoespacialmente distribuidos, convirtiéndose en una alternativa robusta para la estimación de la ET. Finalmente, se comparó la estimación de la ET utilizando la metodología desarrollada para una de lasprincipales áreas boscosas de la cuenca del río bermejo (bosque Chaqueño) que carece de datos de terreno,con otros productos de ET (MOD16A2, MERRA, GLDAS-NOAH).
In this study, we evaluated and compared optical and passive microwave indices based on retrievals ofsurface conductance (Gs) and evapotranspiration (ET) following the Penman-Monteith (PM) approach. Given the wide range of satellite data from passive microwave systems available in the last decade (2002-2013)(AMSR-E, AMSR-2, Windsat, SMMI, SAC-D / Aquarius and MWR, SMOS), this thesis used data frompassive microwave systems, optical and meterological data to obtain relevant infomation to estimate ETover forest areas. The methodology was based on the estimation of surface conductance from multisensorsatellite data and then these estimates were combined with meteorological variables (obtained frommeteorological station or re-analysis data) under the Penman-Monteith algorithm. Optical indices (such as,enhaced vegetation index (EVI) and normalized water index (NDWI)) and passive microwave indices (suchas, frecuency index (FI) and polarization index (PI)) were used to estimate both surface conductance (Gs)and then ET. To evaluate the relationship between microwave and optical indices with biophysical variablesrelevant to estimate ET, such as the water content of the leaf canopy, two electromagnetic models wereused (PROSAILH and Tor Vergata model). For the validation we used data from Eddy covariance flux towerof several forest types from FLUXNET (www.fluxnet.ornl.gov) and OZflux network (www.ozflux.org.au). Model performance was evaluated using the regression coefficient (r2), and the root mean square error (RMSE). The results obtained was compared to other ET products, such as MODIS MOD16A2, GLDAS/NOAH (Global Land Data Assimilation System) and MERRA (Modern-era retrospective analysis). These results areof particular interest to many ecosystems worldwide due to the spatially distributed meteorological data,becoming a robust alternative to estimate ET. Finally, ET was estimated for the northern Chaco forest usingequations obtained in this thesis, combined with reanalysis data and surface models information.
Fil: Barraza Bernadas, Verónica D.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.