Teledetección e información hidrometeorológica de campo en la

Tema A: Dinámica fluvial
Teledetección e información hidrometeorológica de campo
en la marisma de Doñana
Anaïs Ramos
Lda. Ciencias Ambientales; Estudiante de doctorado, Grupo Flumen UPC
[email protected]
Belén Martí
Ing. Caminos, Canales y Puertos; Investigadora, Grupo Flumen UPC
[email protected]
Joaquim Rabadà
Técnico en Electrónica; Responsable de instrumentación, Grupo Flumen UPC
[email protected]
Josep Dolz
Ing. Caminos, Canales y Puertos; Catedrático de Ingeniería Hidráulica, Grupo Flumen UPC
[email protected]
Resumen
La marisma de Doñana, resultado de la colmatación del antiguo estuario del río Guadalquivir, forma parte de uno
de los complejos fluviolitorales más importantes de Europa. Los recursos hídricos, incluyendo las aguas
superficiales y subterráneas, son un factor clave en este espacio protegido, ya que constituyen la base estratégica
del mantenimiento de los ecosistemas y del ambiente marismeño en particular. Lo que hoy se considera marisma
natural en Doñana es una extensión de unas 27.000 ha de topografía extremadamente llana que sufre procesos
estacionales de inundación. Se trata, sin embargo, de un sistema que ha sufrido en el pasado reciente
considerables transformaciones hídricas y que requiere estudios específicos y herramientas de gestión que
permitan actuar correctamente ante estos cambios.
En esta línea, el grupo Flumen de la Universidad Politécnica de Cataluña lleva a cabo en la actualidad un
proyecto de investigación en la marisma de Doñana, cuyo objetivo principal es el desarrollo y aplicación de un
modelo numérico de simulación hidrodinámica. Previsiblemente, el modelo constituirá una herramienta básica
para la toma de decisiones relativas a futuras modificaciones hídricas del sistema, así como para la investigación
basada en la simulación de diferentes escenarios. El proyecto contempla diversas actividades que se
complementan, como la puesta a punto de un modelo digital del terreno de alta resolución, la monitorización de
las marismas mediante técnicas de teledetección y la recopilación de datos hidrometeorológicos de campo.
De esta forma, se adquieren de manera sistemática imágenes de teledetección de los humedales de Doñana. Se
trata de imágenes radar del sensor ASAR instalado a bordo del satélite Envisat de la Agencia Espacial Europea.
Estas imágenes permiten observar la evolución de la superficie inundada en el espacio natural y otros fenómenos
como el efecto de arrastre del viento sobre las masas de agua o la evolución de la vegetación marismeña a los
largo del año hidrológico.
La información de campo se obtiene a través de una red de estaciones hidrometeorológicas instalada en zonas
inundables de la marisma. La red cuenta con seis puntos de medición de cota de agua, cinco de temperatura de
agua, tres de temperatura del suelo, dos estaciones meteorológicas completas y una sonda multiparamétrica de
medidas de calidad hídrica. El conjunto de sensores permite hacer un seguimiento de alta resolución temporal de
los fenómenos hidrometeorológicos que ocurren en la marisma. Se presta especial atención a los procesos que
intervienen en su balance térmico, por encontrarse estrechamente relacionados con el funcionamiento
hidrológico del sistema marismeño.
Tema A: Dinámica fluvial
La combinación de ambas fuentes de información constituye una extensa base de datos puntual y global de la
marisma, aún en expansión, contribuyendo de manera conjunta a la calibración del modelo numérico y al
conocimiento del funcionamiento del sistema.
1 Introducción
El grupo de investigación Flumen de la Universidad Politécnica de Cataluña ha aplicado un modelo numérico de
simulación hidrodinámica en dos dimensiones denominado CARPA (Bladé y Gómez, 2006) para analizar el
funcionamiento de las marismas de Doñana. Dadas unas condiciones de contorno (caudales de entrada a la
marisma, situación de las compuertas que comunican la marisma con el río Guadalquivir, niveles en este río,
viento y precipitación) y definidas las funciones de pérdida de agua (por infiltración y evapotranspiración),
CARPA simula la evolución de niveles y velocidades de agua en la marisma, así como el transporte de
sedimento por arrastre de fondo. Una vez finalice la calibración, el modelo CARPA dotará a las administraciones
de Doñana de una herramienta de gestión y de ayuda a la toma de decisiones, ya que permitirá evaluar el impacto
sobre la hidrodinámica de las marismas de propuestas de restauración hidrológica y de otras acciones en las
cuencas vertientes.
Para la calibración del modelo hidrodinámico Flumen dispone de cinco estaciones de medida en las marismas de
Doñana que registran de forma continua nivel de agua y variables meteorológicas como precipitación, radiación
solar y velocidad del viento. Además de las series temporales hidrometeorológicas, la calibración rigurosa del
modelo apuntó la necesidad de observaciones regionales de la marisma que mostraran la superficie inundada en
distintos momentos del año hidrológico. Con el objeto de obtener estas observaciones Flumen adquirió 49
imágenes satelitales de Doñana del sensor Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) de la Agencia Espacial
Europea (ESA) durante el año hidrológico 2006/2007.
La red de estaciones hidrometeorológicas junto con las imágenes radar de la zona proporcionan una detallada
base de datos para la calibración del modelo, así como para estudiar procesos hidrodinámicos de interés.
En este documento se describen las bases de datos hidrometeorológicos y de teledetección, el tratamiento de las
mismas y su implementación en el estudio de procesos hidrodinámicos de la marisma.
2 Materiales y métodos
2.1 Área de estudio
La marisma natural de Doñana es actualmente una extensa planicie de unas 25.000 ha situada dentro de los
límites del Parque Nacional de Doñana, en las provincias andaluzas de Sevilla y Huelva, de importancia
ecológica reconocida internacionalmente. Es resultado de la colmatación del antiguo estuario del río
Guadalquivir con detríticos finos de origen fluvial (limos y arcillas), y su suave microtopografía tiene gran
transcendencia hidrológica y ecológica, ya que condiciona el encharcamiento, las variaciones de salinidad del
agua y la distribución de hábitats (Figura 1). En ella, el agua de origen pluvial, mareal o fluvial discurre
lentamente y no siempre a favor de la pendiente; el viento, la vegetación y los caudales entrantes pueden afectar
los desplazamientos de agua (Rodríguez Ramírez y Clemente Salas, 2002).
El régimen natural de las marismas ha sido modificado en gran medida por las actuaciones antrópicas de la
segunda mitad del siglo XX, que han afectado a su extensión y a las principales aportaciones fluviales. En la
actualidad, la marisma funciona como una cubeta prácticamente endorreica en la que las principales entradas y
salidas de agua son atmosféricas (precipitaciones y evapotranspiración), aunque recibe también aportes de
pequeños arroyos vertientes, ocasionalmente importantes en caso de riadas. Existe comunicación con la
desembocadura del Guadalquivir a través de compuertas que atraviesan el dique artificial que los separa
(denominado Montaña del Río), pero la influencia mareal se considera mínima.
El clima del ámbito de Doñana corresponde con el denominado mediterráneo subhúmedo con influencia
atlántica (Martín et al., 1992), caracterizándose por una acusada sequía estival que se extiende desde el mes de
junio a septiembre, y un régimen pluviométrico moderado, muy variable en el reparto de las precipitaciones
anuales e interanuales, que condiciona la irregularidad de las aportaciones fluviales.
Tema A: Dinámica fluvial
2.2 Red de estaciones
La red de medida de variables hidrometeorológicas instalada por el grupo de investigación Flumen en Doñana
cuenta en la actualidad con un total de seis puntos de medición situados en elementos topográficos escogidos de
la marisma (Figura 1). Tal como se indica en la Tabla 1, dispone de seis puntos de medición de cota de agua,
cinco de temperatura de agua, tres de temperatura del suelo, dos estaciones meteorológicas completas y una
sonda multiparamétrica de medida de calidad hídrica.
Figura 1
Situación de las estaciones hidrometeorológicas en la marisma de Doñana sobre el modelo digital del
terreno, expresando la altura en metros sobre el nivel del mar. Se indica nombre de cada estación, su código y la cota
del terreno
Los diferentes dispositivos de la red toman una medida cada minuto y almacenan la media de 10 minutos. La
única excepción a este criterio son los anemómetros, que toman una medida cada 2 segundos y también registran
la media de 10 minutos. Los datos se almacenan localmente en un data-logger Campbell Sientific que, conectado
a un módem, envía la información por vía telefónica cuando es requerido. De esta manera, se lleva un control
periódico de los datos y la evolución de la marisma, con posibilidad de conectarse a tiempo real cuando es
necesario.
La validación de las medidas se realiza de manera manual por visualización de las series registradas y diversas
comparaciones entre sensores duplicados, sensores diferentes de la misma estación o de distintas estaciones. Se
evalúa así la coherencia entre las medidas y se escoge en cada caso el sensor más adecuado para cada variable y
estación. Además se han desarrollado unas prácticas semiautomáticas para detectar errores en las medidas de
radiación, siguiendo las metodologías propuestas por (Allen, 1996) y la red radiométrica del Programa Mundial
de Investigación Climática (McArthur, 2004), basados en sus límites físicos y en relaciones lógicas entre
distintas medidas (radiación solar incidente, radiación solar reflejada, radiación global neta y radiación
fotosintéticamente activa). En ningún caso se modifican los valores originales de las bases de datos, quedando
registrada la validación en ficheros independientes y un registro de incidencias.
Tema A: Dinámica fluvial
Tabla 1 Estaciones de la red de medida Flumen y fecha de inicio de toma de datos. Todas funcionan actualmente excepto
D04 L. Lobo, que fue trasladada y renombrada como D04 L. Cerrado Garrido en septiembre de 2006
ESTACIÓN
NIVEL DE AGUA
VARIABLES MEDIDAS Y COMIENZO DE TOMA DE DATOS
TEMPERATURA AGUA TEMPERATURA SUELO METEOROLOGÍA
Tipo:
Tipo:
(1) +0m, +0.5m, +1m
(1) -0m, -0.2m, -0.4m
(2) +0m, +0.2m, +0.4m,
(2) -0m, -0.25m, -0.5m,
+0.6m, +0.8m, +1m,+1.2m
-0.75m, -1m
D01 L. TRAVIESO
Nov 2004
D02 L. ÁNSARES
Nov 2004
D03 L. HUERTA TEJADA
Nov 2004
(Antigua D04) L. LOBO
Nov 2004 - Sep 2006
D04 L. CERRADO
GARRIDO
Sep 2006
D05 L. VETALENGUA
Oct 2006
D06 C. RESOLIMÁN
Nov 2007
Nov 2004
(tipo 1)
Nov 2004
(tipo 1)
Oct 2004
(tipo 1)
Nov 2004 - Sep 2006
(tipo 2)
Sep 2006
(tipo 2)
Sep 2006
(tipo 2)
Oct 2004
(tipo 1)
Nov 2004 - Sep 2006
(tipo 2)
Sep 2006
(tipo 2)
Sep 2006
(tipo 2)
Temperatura del aire,
Humedad Relativa,
Velocidad y dirección del
viento, Radiación Solar
CALIDAD AGUA
Oxígeno disuelto y
conductividad.
Nov 2004 - Sep 2006
Sep 2006
Jul 2006
Oct 2006
2.3 Adquisición y calibración de imágenes radar
Debido al escaso relieve de las marismas, a menudo el efecto de arrastre del viento o pequeñas redes de drenaje
no representadas de forma precisa en el modelo digital del terreno tienen gran incidencia en los patrones
espaciales y temporales de inundación y secado. Por esta razón, observaciones sinópticas de la marisma, como
las que proporciona la teledetección, se hacen necesarias para monitorizar la evolución de la superficie inundada.
Para la calibración del modelo de simulación hidrodinámico es de especial interés observar la evolución de la
inundación durante el proceso de llenado. Este proceso es rápido y coincide con épocas de lluvias y, por tanto, de
cobertura nubosa. Estas dos características, la rapidez de avance de la inundación y la presencia de nubes,
apuntaron al sensor radar ASAR, a bordo del satélite Envisat, como el instrumento más adecuado para
monitorizar la inundación en Doñana.
Envisat describe una órbita polar heliosíncrona a 790 km de altura y tiene un ciclo de repetición de 35 días
(European Space Agency, 2006). ASAR adquiere imágenes de la Tierra transmitiendo pulsos de radiación
electromagnética en banda C (5.34 GHz) y registrando la señal retrodispersada por la superficie terrestre. Entre
los posibles modos de operación de ASAR se incluye el de Polarización Alternada, con 30 m de resolución
espacial. En este modo el sensor toma imágenes del área de estudio en dos de las tres polarizaciones siguientes:
HH o VV, si emite y recibe en polarización horizontal y vertical respectivamente, y HV, cuando los pulsos
emitidos y recibidos tienen distinta polarización. Cuando opera en modo de polarización alternada, el swath de
ASAR (área abarcada por la imagen sobre la superficie terrestre) puede seleccionarse variando el ángulo de
elevación del haz de radiación. Existen siete swaths predeterminados que se designan de IS1 a IS7, de menor a
mayor ángulo de elevación (Figura 2).
IS1
IS2
IS3
IS4
IS5
IS6
IS7
Figura 2
Siete posibles swaths de ASAR
Tema A: Dinámica fluvial
La radiación electromagnética que utiliza el radar, en la región de las microondas, se propaga a través de las
nubes, niebla y aerosoles, por lo que ASAR es capaz de adquirir imágenes de la superficie terrestre en casi
cualquier condición atmosférica. Por otro lado, la capacidad de direccionamiento del haz de emisión de ASAR
permite adquirir hasta 14 imágenes de Doñana en 35 días, que es el ciclo orbital de Envisat. En consecuencia,
ASAR puede potencialmente proporcionar las observaciones frecuentes de Doñana que se requieren durante el
proceso de llenado de las marismas.
El grupo Flumen adquirió 46 imágenes ASAR de Doñana en modo de polarización alternada entre septiembre de
2006 y julio de 2007 (Tabla 1, Figura 3). Estas imágenes fueron proporcionadas por la ESA en el marco de un
acuerdo de Usuario de Categoría 1 con el grupo FLUMEN. Los modos de operación de ASAR en cada
adquisición fueron seleccionados de acuerdo con trabajos previos que evaluaron los swaths y polarizaciones más
adecuados para la observación de Doñana (Martí-Cardona et al., 2006).
Coincidiendo con la adquisición de imágenes ASAR de Doñana se llevaron a cabo diversas campañas de
adquisición de datos de verdad terreno. Estos datos consistieron en ocho transectos de aproximadamente 8 km
de longitud con puntos de muestreo cadas 100 metros. En los puntos de muestreo se registró el estado de
inundación, el porcentaje de cobertura de agua, suelo y vegetación y la estructura de la vegetación
Tabla 2 Rango de ángulos de incidencia de los swaths de ASAR y número de imágenes adquiridas por swath y polarización
durante el año hidrológico 2006/2007
Swath
ASAR
IS1
IS2
IS3
IS4
IS5
IS6
IS7
de Ángulo de
Incidencia (º)
15.0 – 22.9
19.2 – 26.7
26.0 – 31.4
31.0 – 36.3
35.8 – 39.4
39.1 – 42.8
42.5 – 45.2
Número de
Imágenes
5
6
8
8
3 (no usadas)
9
7
Polarización
4 in HH/HV, 1 in HH/VV
HH/VV
2 in HH/HV, 6 in HH/VV
HH/VV
HH/VV
HH/VV
HH/VV
Todas las imágenes se recibieron de la ESA corregidas por efectos de elevación, diagrama de radiación y range
spreading, y georreferenciadas. La calibración absoluta de las imágenes y determinación del coeficiente de
retrodispersión σ0 en cada píxel se efectuó aplicando el método descrito en Rosich y Meadows 2004.
Una vez calibradas las imágenes se definieron 15 regiones de interés, de unos 1000 píxels (15,6 ha) de extensión
cada una, representativas de los principales tipos de cobertura de la marisma: centros de lucios, áreas dominadas
por castañuela, áreas dominadas por bayunco y almajar (Martí-Cardona et al., 2009). Estas regiones se
escogieron de modo que abarcaran áreas aproximadamente homogéneas en cota y vegetación, y atendiendo al
objetivo prioritario de discriminar la superficie inundada a lo largo del año.
Para cada región de interés se calculó el coeficiente de retrodispersión medio (media aritmética) en las dos
polarizaciones de las 49 imágenes. La evolución del coeficiente de retrodispersión medio de una clase a lo largo
del año constituye su signatura temporal. Así se obtuvo la signatura temporal en el año hidrológico 2006/2007 de
las principales tipos de cobertura de la marisma, en los siete swaths de ASAR y en las polarizaciones HH, VV y
HV (Martí-Cardona et al., 2009).
Datos de verdad terreno conjuntamente con el modelo digital del terreno y los niveles de agua registrados en las
estaciones de medida fueron usados para determinar las fechas en que las diferentes regiones de interés se
inundaron y desinundaron durante el período de estudio. A continuación se observó el comportamiento de las
signaturas temporales antes, durante y después de la inundación, y se extrajeron conclusiones acerca del efecto
de la inundación sobre el coeficiente de retrodispersión de los distintos tipos de cobertura. Tales conclusiones
han permitido determinar la superficie inundada en la gran mayoría de las imágenes ASAR del año hidrológico
2006/2007 y en otras imágenes de períodos posteriores.
Tema A: Dinámica fluvial
2.4 Balance térmico de la marisma
En el comportamiento limnológico de la marisma resulta de especial interés el estudio de su balance térmico, por
estar estrechamente relacionado con el balance de agua a través del calor latente invertido en la evaporación. En
base al principio de conservación de energía, el balance térmico de la columna de agua por unidad de superficie
se puede expresar por la siguiente ecuación (WMO, 1994):
(1)
donde S es la variación en el calor acumulado por la masa de agua, Rsi es la radiación solar incidente (onda
corta), Rai es la radiación atmosférica incidente (onda larga), As y Al son, respectivamente, las fracciones
reflejadas por el agua (albedo) de radiación de onda corta y onda larga, Rw es la radiación emitida por la
superficie de agua debido a su temperatura, E la energía invertida en evaporación, C el balance de conducción
entre agua y atmósfera, Q el balance de advección debido a la entrada y salida de agua y G el balance térmico
entre agua y sedimento, todos expresados en W m-2. En el esquema no se incluye la influencia de procesos
químicos y biológicos ni la transformación de energía cinética en energía térmica por su pequeña magnitud. En
este caso, Q también se considera despreciable por la lenta circulación del agua en la marisma. Una parte del
trabajo que se presenta evalúa G como integrante del balance.
3 Resultados
3.1 Seguimiento hidrometeorológico
La disponibilidad de información puntual y global simultánea de la evolución de las marismas permite
interpretar en gran medida los ciclos de inundación y vaciado anuales. Como muestra de ello, en la Figura 3 se
expone el ciclo anual de niveles y precipitación registrados en la marisma el año hidrológico 2006/2007,
acompañado de las fechas de adquisición de imágenes radar del mismo año. La Figura 4 muestra, a modo de
ejemplo, la imagen ASAR de 21 de diciembre de 2006 y la superficie inundada de la marisma obtenida a partir
ella.
El año 2006/2007 se caracterizó por una inundación bastante ajustada a la evolución media de llenado,
mantenimiento de la inundación y vaciado ocurrida en las últimas décadas (Aragones et al., 2005). El llenado se
produjo por las abundantes lluvias otoñales y se mantiene la inundación entre los meses de diciembre y febrero
con ayuda de un segundo periodo de lluvias invernales. El vaciado se produjo lentamente de marzo a julio,
principalmente por evapotranspiración, gracias a la ausencia de precipitaciones y el aumento de la radiación
incidente y las temperaturas. La mayor o menor coincidencia de las cotas del agua en diferentes localizaciones
indica el grado de conexión entre las distintas partes de la marisma, máxima en los meses de febrero y marzo.
Figura 3
Cota de agua y precipitación acumulada durante el año hidrológico 2006/2007
Tema A: Dinámica fluvial
a)
Figura 4
b)
Imagen ASAR de las marismas de Doñana de 21 de diciembre de 2006 (a) y mapa de inundación derivado de
la misma (b). Imagen adquirida en swath IS3 y modo de polarización alternada HH/VV (retrodispersión HH
representada en color turquesa y retrodispersión VV en rojo)
A menor escala temporal, los datos de campo también permiten identificar procesos como la generación de
brisas por la cercanía del mar o la creación y rotura de estratificación térmica diaria de la columna de agua, que
se genera en momentos de máximo calado y radiación incidente (Figura 5)
Figura 5
Velocidad, dirección del viento y temperatura del agua a diferentes alturas en la estación D04 L. Cerrado
Garrido
Tema A: Dinámica fluvial
3.2 Procesos de especial interés
3.2.1 Pérdidas por evaporación
La observación de la evolución de la superficie inundada en lucios aislados en períodos sin precipitación ha
permitido estimar las pérdidas por evaporación. La Figura 6 muestra un ejemplo de estas observaciones. En ella
se aprecia la reducción de la lámina de agua en el lucio de los Ánsares entre dos fechas de otoño de 2007. Entre
ambas fechas no tuvo lugar precipitación alguna, el lucio carece de vegetación, el suelo inundado estaba
saturado, y dada la presencia de un estrato arcilloso impermeable a escasa profundidad (Martín Machuco, 1992)
las pérdidas por infiltración se asumen despreciables. Así pues, la pérdida de volumen de agua entre ambas
fechas se fue debida básicamente a la evaporación.
Mediante técnicas de procesamiento de imagen se extrajo la superficie inundada en el lucio de los Ánsares en las
dos imágenes de teledetección. El modelo digital del terreno permitió calcular el volumen de agua contenido
bajo las dos manchas de inundación. La diferencia de volumen entre ambas fechas dividida entre el tiempo
transcurrido proporcionó un valor de pérdidas continuas del orden de los 0,2 mm/h, coherente con la reducción
de cota de agua registrada en la estación de medida de Ánsares en el mismo período.
ASAR/Envisat Image
03 Oct. 2007
IS6, AP HH/VV
Lámina de Agua
en el Lucio de los Ánsares
2 Km
Figura 6
ASAR/Envisat Image
07 Nov. 2007
IS6, AP HH/VV
Lámina de Agua Suelo Desnudo
2 Km
Imágenes ASAR del Lucio de los Ánsares del 3 de octubre y 7 de noviembre de 2007. Se observa la reducción
de la superficie inundada
3.2.2 Arrastre del viento
Dada la llanura de la topografía de Doñana, la inclinación de la superficie del agua debida a la acción del viento
puede inundar áreas extensas, apreciables mediante teledetección. El efecto de arrastre del viento sobre lucios de
Doñana se ha constatado en diversas imágenes ASAR adquiridas en días de ventosos, como las de 19 de octubre
de 2006 y 27 de marzo de 2008. Mediante técnicas de procesamiento de imagen se extrajo la superficie inundada
en el lucio de los Ánsares, de Mari López y del Lobo en las dos fechas mencionadas. El modelo digital del
terreno permitió calcular el volumen de agua contenido entre la mancha de inundación y el terreno.
Seguidamente se simuló mediante CARPA el desplazamiento de un volumen de agua igual al calculado en cada
uno de los lucios, con superficie inicialmente horizontal, y sobre el que actuaba un viento idéntico al que sopló
durante las 24 previas a la adquisición de las imágenes de teledetección. El coeficiente de arrastre por el viento
que utiliza el CARPA se calibró de forma que el modelo hidrodinámico, usando los datos reales de viento,
reprodujera el desplazamiento de las masas de agua observado en las imágenes ASAR.
3.2.3 Balance térmico del sedimento
El futuro cierre del balance térmico en la superficie de la marisma permitirá realizar estimaciones empíricas de
las pérdidas por evaporación en función de las variables meteorológicas medidas, con el objetivo de conocer la
Tema A: Dinámica fluvial
principal salida de agua del sistema. Teniendo en cuenta que se trata de un cuerpo de agua poco profundo y
prácticamente estancado, antes se ha creído oportuno evaluar la posible influencia del intercambio calórico entre
el agua y el sedimento subyacente en este balance global. Para ello, se han analizado las estimaciones de
potencia calórica absorbida y liberada por el sedimento en base a medidas de temperatura del suelo hasta 1 m de
profundidad durante dos periodos de inundación, entre octubre de 2006 y julio de 2008. Los resultados indican
una mayor relevancia de este término del balance a medida que la escala temporal disminuye (despreciable a
escala diaria o mayor), siendo de igual o mayor magnitud que la potencia calórica absorbida y liberada por la
columna de agua en situaciones de inundación media-baja (Figura 7).
500
100
400
75
300
200
100
50
0
-100
25
-200
-300
0
0:00
0:00
0:00
0:00JUN07
0:00JUL070:00A GO07
0:00
0:00
0:00M A Y08
0:00JUN08
0:00
OCT060:00
NOV060:00DIC060:00ENE070:00FEB 070:00
M A R07
A B R07
M A Y07
SEP 070:00
OCT070:00
NOV070:00DIC070:00ENE080:00FEB 080:00M A R08
A B R08
G
S
Prof. agua
Figura 7
Evolución diaria media mensual del flujo térmico de la columna de agua (S), del sedimento (G) y calado
durante dos procesos de inundación en la marisma de Doñana (estación D05 L. Vetalengua). Los flujos térmicos son
positivos cuando suponen una transmisión de calor hacia el agua
4 Conclusiones
La disponibilidad de dos fuentes de información complementarias, consistentes en imágenes de teledetección y
datos de campo de una red de estaciones hidrometeorológicas permite realizar una monitorización detallada de
los procesos de inundación que tienen lugar en la marisma de Doñana. Ello permite calibrar el modelo CARPA
de simulación hidrodinámica y estudiar procesos hasta ahora no cuantificados como el comportamiento térmico
de las masas de agua estacionales o el arrastre ejercido por el viento.
La observación mediante teledetección del desplazamiento de masas de agua aisladas y el registro simultáneo del
comportamiento del viento en las estaciones de medida ha permitido la calibración del coeficiente de arrastre del
viento en el modelo hidrodinámico.
Se ha llevado a cabo una primera estimación de pérdidas continuas por evaporación en período otoñal a partir de
la disminución del volumen de agua en lucios aislados observada en imágenes ASAR. Los resultados son
consistentes con la reducción de la cota de agua que registran los sensores de nivel en el mismo período. Estas
pérdidas se han incorporado el modelo de simulación CARPA, aunque se continúa trabajando en la modelación
de las mismas en distintos períodos, así como en la modelación de las pérdidas por evapotranspiración.
De cara a la estimación del balance térmico en superficie para obtener funciones de pérdidas por evaporación,
los resultados del balance térmico del sedimento indican que una parte considerable de la energía absorbida por
la marisma a escala temporal corta (inferior a un día) se acumula en el primer metro de suelo. En épocas de poco
calado, abundantes en años poco lluviosos e inicio y final de los periodos anuales de inundación, la omisión de
este término podría conducir a errores de estimación en el balance térmico del mismo orden que la acumulación
de calor en el agua.
5 Referencias
Allen, R., 1996. Assessing integrity of wheather data for reference evapotranspiration estimation. Journal of
Irrigation and Drainage Engineering, 122(2), pp. 97.
Aragones, D., DIAZ-Delgado, R. y Bustamante, J., 2005. Tratamiento de una serie temporal larga de imágenes
Landsat para la cartografía de la inundación histórica de las marismas de Doñana, M. Arbeló, A. González and
Tema A: Dinámica fluvial
J.C. Pérez, eds. In: Teledetección. Avances en la Observación de la Tierra. Actas XI Congreso Nacional de
Teledetección, 2005, Sociedad Española de Teledetección pp407-410.
Bladé, C. E. y Gómez, V. M., 2006. Modelación del flujo en lámina libre sobre cauces naturales. Análisis
integrado en una y dos dimensiones. Monografía CIMNE No. 97, Junio. U.P.C., Barcelona, España.
ENVIRONMENTAL SPACE AGENCY, 2006. Envisat ASAR Product Handbook, Is.2.1, ESA.
Marti-cardona, B., Dolz-ripolles, J., Gili-ripoll, J., 2006. Monitoring of the Flooding and Dry-Out Processes in
Doñana National Park for the Calibration of the Hydrodynamic Model of its Marshes, Proceedings of
GlobWetland Symposium: Looking at Wetlands from Space, 2006, European Space Agency, Frascati, Italy.
Marti-cardona, B., Lopez-martinez, C.,Dolz-ripolles, J., 2009. Analysis of ASAR/Envisat Polarimetric
Backscattering Characteristics of Doñana National Park Wetland, Geoscience and Remote Sensing Symposium,
2009. IGARSS 2009. IEEE International, 2009, Cape Town, Southafrica.
Martín Machuca, M., 1992. Hidrogeología del Parque Nacional de Doñana y su Entorno, Madrid, Instituto
Tecnológico Geominero de España.
Mcarthur, L.J.B., 2004. Baseline Surface Radiation Network (BSRN). Operations Manual. WMO/TD-No. 879,
WCRP/WMO.
Rodriguez Ramirez, A. and Clemente Salas, L., 2002. Geomorfología. Parque Nacional de Doñana. Talavera de
la Reina, Toledo (Spain): Canseco Editores, pp. 19-42.
WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION (WMO), 1994. Guide to hydrological practices: data
acquisition and processing, analysis, forecasting and other applications. 5 edn. Geneva, Switzerland: WMO.