Sin ttulo de diapositiva

1
Modelo Operativo de estimación
de Recarga y Evapotranspiración
a escala regional mediante teledetección y
SIG REN2003-02956/HID
MORE
MORE
Alfonso Calera Belmonte Universidad de
Castilla La Mancha BARCELONA, 1-2 Febrero
2006 Jornada de Seguimiento Proyectos de ID
Ministerio de Educación y Ciencia
2
TITULO DEL PROYECTO
Modelo Operativo de estimación de Recarga y
Evapotranspiración a escala regional mediante
Teledetección y SIG MORE
DATOS BÁSICOS DEL PROYECTO Investigador
Principal Alfonso Calera Belmonte Organismo
Universidad de Castilla-La Mancha Centro
Instituto de Desarrollo Regional Subvención
concedida 146.710 Personal 39.000 Otros
Costes 107.710 Fecha Inicio 1 Dic.,2003
Fecha finalización Dic. 2006
3
PARTICIPANTES Entidades Públicas IDR Instituto
de Desarrollo Regional. Sección de Teledetección
y SIG. CREA/ ITAP Centro Regional de Estudios
del Agua/ Instituto Técnico Agronómico Provincial
DtoCyTAF Departamento de Ciencia y Tecnología
Agroforestal, UCLM. Investigadores Investigadores
del IDR Alfonso Calera Belmonte Eva Rubio
Caballero Antonio Quintanilla
Ródenas Emilia Hurtado Santón Fernando de
la Cruz Tercero Investigadores del CREA/
ITAP Horacio Antonio López Córcoles Amelia
Montoro Alfonso Domínguez Padilla Investigador
es del DtoCyTAF Arturo Valdés
Franzi Francisco Ramón López Serrano José
Reyes Ruiz Gallardo Becario Enrique
Torres Contratado Laboral Jesus Denia
4
BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO MORE
Diseño, desarrollo, puesta a
punto, validación e implementación informática

de un modelo operativo para estimar

evapotranspiración, recarga y humedad en
suelo sobre áreas extensas

usando Teledetección y SIG
Distingue cuatro tipos de superficies cultivos
de regadío, cultivos de secano, vegetación
natural y suelo desnudo. Contempla la extensión a
escala regional de la estimación de la
evapotranspiración y recarga. La zona piloto es
el acuífero Mancha Oriental de 10.000 km2 .

Permite estimar la ET
potencial de una cubierta que combinado con un
modelo de balance hídrico en suelo permite
estimar la ET real MORE se configura como un
paquete de software adaptable al usuario
5
Objetivos de MORE
1. Desarrollo, puesta a punto y validación de
metodologías operativas que permitan estimar la
ET de las distintas cubiertas y superficies del
área que nos ocupa. Específicas para cada tipo
de superficie 2. Extensión a escala regional de
la Evapotranspiración y de la Recarga a partir de
datos de OT Parámetros de entrada - distintas
capas de información sobre suelos - inventarios
de cubiertas - medidas agrometeorológicas -
información sobre la evolución temporal aportada
por sensores remotos 3. Construcción del modelo
MORE y su validación Diseño conceptual de un
modelo paramétrico y espacialmente distribuido,
de balance hídrico. - Implementación informática
usando tecnologías SIG. - Validación del modelo
en . 4. Difusión y diseminación de
MORE Definir los posibles usuarios a nivel
nacional e internacional y precisar sus
necesidades. - Adaptar MORE a sus potenciales
usuarios. Diseminación de los productos
desarrollados.
6
ESQUEMA CONCEPTUAL MORE
Mapa de Kc desde imágenes de satélite
Mapas de ETo desde estaciones en tierra o desde
imágenes de satélite
Mapa de ET
potencial Metodología Kc-ETo, coeficiente dual,
FAO56 acoplando vegetación y atmósfera
Modelo de balance de agua Mapa
coeficiente de estrés hídrico Escala diaria.
FAO56
Mapa de precipitaciones Mapa de suelos
Mapa de humedad en suelo
Mapa de ET real
Mapa de recarga
7
METODOLOGIA EN MORE FAO56
Modelo coeficiente dual Kc Kcb Ke Kc,adj
KsKcb Ke
8
TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO
9
TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO
10
TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO
11
TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO
12
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 0.- Coordinación y gestión del proyecto
Coordinación, organización de reuniones y de la
interacción entre los diferentes subgrupos y
facilitar el flujo de información entre
ellos. Coordinación con otros proyectos y grupos
de investigación conexos Seguimiento de la
humedad en el suelo mediante técnicas de
radiometría de campo, lisimetría y batería de
sondas, (ref. REN2001-0784/HID. 2001-2004
Evaluación por teledetección de la incidencia
de los cambios de la cubierta vegetal del suelo
en los flujos de agua y energíaCICYT,
1999-2002,

Demonstration of
Earth Observation Technologies in Routine
Irrigation Advisory services. DEMETER. V
Framework Programme. European Commission.
2002-2005. CESBIO. Toulouse (Dieudonné) CSIC,
IFAPA Córdoba (Gonzalez-Dugo, Mateos) UNINA,
Napoles, ULP Estrasburgo (dÚrso, Menenti) IDAHO
Kimberly (Allen)
13
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 1.1.1 Validación del cálculo de la
evapotranspiración de referencia.
Realizada completamente
FAO56Penman-Monteith, Calibración de la ec. de
Hargreaves Ramón López Urrea, Tesis Doctoral
UCLM, 2004 Tarea 1.1.3 Mantenimiento de la
infraestructura de la estación lisimétrica Realiza
da completamente. En ejecución
14
FOTO Y CROQUIS ESTACIÓN LISIMÉTRICA
15
DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 1.1.2 Revisión experimental de las curvas
  de Kc de los principales cultivos de regadío.
  Realizada completamente
• Conexión con las tareas 1.1.4., 2.4.4
• Relación experimental entre Kcb, Kc y NDVI sobre
  lisímetros para Maiz (2001), Trigo (2003) en
  MORE se han analizado datos y Alfalfa (2004 y
  2005).
• Relación con parámetros biofísicos cobertura
  vegetal, LAI, fAPAR,
• Fundamentos físicos de la relación Kcb-NDVI
• - Cambio de escala desde escala de campo a escala
  de satélite para la relación Kc-NDVI
• Tesis Doctoral José González
• Tesis Doctoral Agueda Moratalla (parcial)

16
DESARROLLO DEL PROYECTO
Evolución temporal de la clase Regadío de Verano
Kc-NDVI
17
DESARROLLO DEL PROYECTO
Relación entre Kc y NDVI para alfalfa. Datos
campaña 2004
18
DESARROLLO DEL PROYECTO
19
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 1.1.4 Campaña de medidas en campo y
validación de metodologías Alfalfa Año 2004
Julio a Septiembre Año 2005 Junio-Agosto
20
DESARROLLO DEL PROYECTO
2004
Parcelas experimentales
2005
21
DESARROLLO DEL PROYECTO
Relación entre Kc y NDVI para alfalfa. Datos
campaña intensiva 2004
22
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 1.2.1 Establecer los valores tipo de los
coeficientes de cultivo y su evolución temporal
para los cultivos de secano Realizada
completamente Conectada con la evolución temporal
NDVI Tarea 1.2.2 Validación de la metodología en
una experiencia en campo. Prevista para el año
2005
23
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 1.3.1 Agrupar las formaciones de
vegetación natural en función de la evolución de
su cobertura vegetal. Realizado completamente Se
ha elaborado un inventario de las zonas de
vegetación natural integrando la información
disponible, Mapa Forestal de España y CORINE
2000. Tarea 1.3.2 Obtener mapas de zonas de
vegetación natural cuya evolución temporal
descrita mediante NDVI sea semejante. Realizado
completamente - Se ha analizado la evolución
temporal de su cobertura vegetal a partir de la
evolución temporal del NDVI obtenido de una
secuencia temporal imágenes de satélite del año
2003 y
24
DESARROLLO DEL PROYECTO. Evolución Vegetación
Natural
Valores promedio de NDVI sobre un encinar en los
meses de verano
2004
2005
25
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 1.3.3.- Definir una serie de zonas training
en el área de estudio para validación Realizado
Tarea 1.3.4.- Estimar las propiedades de los
suelos en que se asienta la vegetación natural.
Realizado
26
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 2.1.1 Elaboración de mapas de
evapotranspiración de referencia diaria ET0 desde
datos meteorológicos. Realizado Interpolación de
valores puntuales de ETo y se han calculado mapas
diarios de ETo para el periodo 2000-2003,
Hargreaves y FAO56P-M Tarea 2.1.2 Elaboración de
mapas de evapotranspiración de referencia ETo
mediante teledetección Preparada secuencia
imágenes NOAA en 2003 Realizado 25 Tarea 2.1.3.-
Comparación, análisis y evaluación para su
aplicación de ambas metodologías. No abordada
Tarea 2.2.- Elaborar mapas de propiedades
hídricas en función de la textura y profundidad.
Realizado Tarea 2.3.- Elaboración de mapa de
precipitaciones con intervalo diario Realizado
27
Precipitación anual
xcxcx
Precipitación anual
Precipitación acumulada desde valores acumulados
28
Precipitación anual
Precipitación anual
Precipitación acumulada desde mapas diarios
29
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 2.4.1 Adquisición y procesado de imágenes
de alta resolución espacial Realizada Adquisición
y procesado de una secuencia temporal de 14
imágenes multiespectrales de los sensores
Landsat5-TM y Landsat7-ETM para el año 2003, 24
imágenes para 2004 y otras 30 imágenes para el
2004. Tarea 2.4.2 Elaboración de un inventario
de cubiertas vegetales con evolución temporal
semejante Realizada Se han elaborado los
inventarios de cubiertas vegetales para el 2003,
2004 y 2005 utilizando la técnica de
clasificación multitemporal a la secuencia
temporal de imágenes adquiridas y procesadas en
la tarea 2.4.1.
30
DESARROLLO DEL PROYECTO. Inventario de Cubiertas
31
DESARROLLO DEL PROYECTO. ET potencial
ET potencial acumulada. Año 2003
32
DESARROLLO DEL PROYECTO. ET potencial vs.
precipitación
33
DESARROLLO DEL PROYECTO. Necesidades Hídricas
34
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 2.4.3 Detección de cambios en el
inventario en años climáticamente distintos. En
ejecución 50 Realizados los mapas de inventario
de 2003, 2004 y 2005 Tarea 2.5 Determinación de
la estructura espacial de la evolución temporal
de coeficientes de cultivo desde la secuencia
temporal de imágenes de alta resolución espacial.
Realizada
35
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 3.1 Revisión de diseño y puesta a punto
operativa del módulo de balance hídrico Revisión
del módulo de balance hídrico a nivel conceptual
Introducidas mejoras que incorporan nuestro cada
día mejor conocimiento de los procesos físicos
que describen la ET. Modelo coeficiente dual
Tarea 3.2.- Implementación informática del
modelo. En ejecución 70 Programación en
lenguaje ANSI C Tarea 3.3.1.- Validación general
de MORE. En ejecución 25 Validación sobre
superficies de suelo desnudo y cultivos de
regadío realizada Tarea 3.3.2.- Análisis de
sensibilidad del modelo a sus diferentes
magnitudes de entrada No abordado
36
DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 4.1.- Definir posibles usuarios de MORE y
precisar sus necesidades. Realizado Tarea
4.2.1.- Adaptar MORE a los usuarios En
ejecución15 Tarea 4.2.2.1- Organizar un
Workshop internacional sobre evapotranspiración y
recarga a escala regional En preparación 15
Tarea 4.2.2.2- Edición de material y colocación
de MORE on-line en una página web No abordado
37
RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO. Tesis y
ComunicacionesI
Tesis Doctoral 1 Estimación de la
evapotranspiración en vegetación sometida a
estrés hídrico y suelo desnudo en la zona
correspondiente al acuífero 0829 Doctorando
Enrique Torres Prieto. IDR. Inscrita en la
Universidad de Castilla La Mancha.
Tesis Doctoral 2 Evapotranspiración de la
cubierta vegetal mediante la determinación del
coeficiente de cultivo por teledetección.
Extensión a escala regional acuífero 08-29
Doctorando Jose Gonzalez Piqueras.IDR. Inscrita
en la Universidad de Valencia Tesis Doctoral 3
Seguimiento de cultivos de regadío a través de
teledetección. Aplicación al cultivo de la
alfalfa Doctorando Agueda Moratalla. Escuela
Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos.
Inscrita en Universidad de Castilla La Mancha
38
González-Piqueras, J., Rubio, E., Calera, A.,
García, A. C., Moratalla, A., Gilabert, M. A.,
2005. Seguimiento de la evapotranspiración
mediante los coeficientes de cultivo desde
teledetección. aplicación a maíz y trigo. In
Manuel Arbelo Pérez, A. G. F., Darias, J. C. P.
(Eds.), Teledetección. Avances en la Observación
de la Tierra. Asociación Española de
Teledetección, pp. 8184. Torres, E.A. E.
Rubio A. Calera A. Cuesta 2006 Evaluation of
FAO56 model for bare soil evaporation in a
semi-arid region using experimental data. EGU.
Vienna (Submitted) Conferencia Científica J.
González-Piqueras, E. Rubio, A. Calera and A.
Moratalla 2005 Intensive Field Campaigns in the
Framework of Demeter Project . International
Conference Earth Observation for vegetatio
monitoring and water management\\10-11 November,
Naples J. R. Ruiz-Gallardo, S. Castaño y A.
Valdés (2005.)Teledetección y Severidad del
Fuego. En Arbelo, González y Pérez
(Eds.)Teledetección. Avances en la Observación
de la Tierra. J.R. Ruiz-Gallardo , S. Castaño,
A. Valdés (enviado). CATENA. Use of remote
sensing and GIS to classify post-fire soil water
erosion risk in Almansa site, Spain
39
RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO I

• En relación con la estimación de la
  Evapotranspiración (I)
• (1) Se ha validado el cálculo de la
  evapotranspiración de referencia ETo,
  FAO56Penman-Monteith con las mediciones
  efectuadas por el lisímetro de referencia para
  diferentes cultivos.
• (2) Se ha obtenido la ecuación de cálculo de la
  ETo FAO56PM a partir de la ETo según Hargreaves.
• (3) Las campañas experimentales han permitido la
  medición simultánea de diversos parámetros
  biofísicos entre ellos el NDVI y el coeficiente
  del cultivo, Kc, y nos ha permitido validar los
  valores de Kc que se obtiene de las imágenes de
  satélite según metodología Kc-NDVI estableciendo
  la relación experimental entre Kcb, Kc y NDVI
  sobre lisímetros para Maiz (campaña 2001), Trigo
  (campaña 2003) en MORE se han analizado datos y
  en Alfalfa (campañas experimentales años 2004 y
  2005).

40
RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO I

• En relación con la estimación de la
  Evapotranspiración (II)
• (4) La relevancia del papel del suelo ha indicado
  la necesidad de completar esta línea en la
  aplicación de la relación Kc-NDVI
• (5) Se han establecido los fundamentos físicos de
  la relación Kc-NDVI y se ha abordado el cambio de
  escala desde escala de campo a escala de satélite
  para la relación Kc-NDVI.
• (6) Se ha obtenido la curva de evolución del
  cultivo de la viña simultáneamente a la curva de
  su evolución en fracción de cubierta verde.
• (7) Se ha elaborado un inventario de las zonas de
  vegetación natural y se ha obtenido la evolución
  temporal de su cobertura vegetal para el 2003.
• (8) se han demarcado las áreas cuya vegetación
  natural presenta una evolución temporal en NDVI
  semejante.

41
RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO I
(B) En relación a la extensión a escala regional
de la estimación de la evapotranspiración (9)
Se han calculado mapas diarios de ETo (10)
mapas diarios de precipitaciones para el periodo
2000-2003. (11) se ha inventariado las
cubiertas vegetales mediante teledetección (12)
se han establecido de áreas de vegetación cuya
evolución temporal es semejante.
42
RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO I
(C) Construcción del modelo MORE. (13) Se ha
realizado el diseño del modelo de balance hídrico
para el cálculo de la evapotranspiración y la
recarga y la programación de varios de los
módulos que comprenderá el modelo. (14) Se ha
efectuado una revisión del modelo en su conjunto
(15) Revisión específica del módulo de balance
hídrico. En concreto se efectuó una primera
validación a escala puntal del módulo usando los
datos del lisímetro. (16) Se han implementado
gran parte de las funcionalidades del modelo en
ANSI C y en un entorno tipo SIG.
43
RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO I
(C) En relación a la difusión y diseminación de
MORE. (17) Se ha iniciado los contactos para
definir los posibles usuarios de MORE y conocer
sus necesidades. (18) En concreto se ha
incorporado MORE en un proyecto europeo que ha
superado la evaluación científica y está en fase
de negociación (PLEIADES, VI Programa Marco)
(19) Se ha adaptado MORE a los requerimientos
de los primeros potenciales usuarios de MORE.
44
Modelo Operativo de estimación
de Recarga y Evapotranspiración
a escala regional mediante teledetección y
SIG REN2003-02956/HID
MORE
MORE
Alfonso Calera Belmonte Universidad de
Castilla La Mancha BARCELONA, 1-2 Febrero
2006 Jornada de Seguimiento Proyectos de ID
Ministerio de Educación y Ciencia