sábado, 14 de enero de 2017

Monitorizando invasoras desde el espacio


Eso de invadir suena muy mal, y supongo que alguno de los que llegue por este blog y lea eso de "invasoras" y "espacio", pues empiece a pensar que esto va de ovnis y de hombrecillos verdes. Bueno, este caso hombrecillos no son; pero verdes sí, un poco al menos.

El tema que quiero tratar son aquellas plantas que viniendo de otras zonas del planeta son capaces de aclimatarse a nuevos ecosistemas en los que no estaban previamente. Pero, en el fondo la invasión no deja de ser un fenómeno natural. Todo organismo tiende a reproducirse, expandirse y colonizar nuevos lugares (está en su naturaleza). El problema es cuando alguna de esas especies "invasoras" tienen tal capacidad de colonización que son capaces casi de "monopolizar" el nuevo ecosistema expulsando a las especies autóctonas (los nativos) que vivían allí. Otra parte del problema es que el ser humano es el principal agente de transporte de las especies de plantas invasoras y el comercio y el turismo proporciona una velocidad de propagación que ellas nunca hubieran imaginado (si es que las plantas llegaran a imaginarse algo). Bueno, pero centrando el tema de este post. De donde viene lo del espacio. Pues la cosa es que podemos usar sensores embarcados en aviones o en satélites para mapear la distribución de plantas invasoras (y no invasoras). Chulo ¿verdad?
Todo esto deriva de un proyecto de investigación que denominamos ALIENS en colaboración con las universidades de Huelva y Sevilla, sobre usos de teledetección hiperespectral para el mapeo de plantas invasoras y otro denominado HYDRA sobre uso deteledetección en el estudio de la dinámica temporal de humedales .

En nuestro artículo publicado en la revista Remote Sensing probamos a usar dos sensores hiperespectrales CASI-1500 y AHS para mapear la distribución de una especie de hierba invasora Spartina densiflora en las marismas de Doñana. El artículo se titula "Hyperspectral sensors as a management tool to prevent the invasion of the exotic cordgrass Saprtina densiflora in the Doñana wetlands". 
Spartina densiflora, el malo de la película


 La campaña se realizó en colaboración con el departamento de teledetección del INTA, que son los volaron el avión y operan los sensores. No somos los primeros en demostrar que eso puede hacerse; pero si comprobamos cuál de los dos sensores y cuál de distintos algoritmos de teledetección funciona mejor para esta especie problemática en Doñana Lo más interesante es que demostramos en que es posible conseguir detecciones muy buenas con muy poco tratamiento de las imágenes. "Aquí te pillo aquí te mato". ¿por qué es interesante? porque esto demuestra que es posible utilizar estas técnicas con un coste relativamente bajo ya que no requieren de personal experto para ser aplicadas de manera operativa. Y son mucho más baratas y rápidas que la foto-interpretación por un botánico experto y las prospecciones a pie. Bueno, todavía hay que volar el sensor, que no es tan barato. Pero pronto habrá sensores hiperespectrales a bordo de satélites y eso abaratará aún más el proceso. En cualquier caso, saber donde están es un requisito imprescindible para poder tomar medidas de conservación  ¿no?

Bustamante, J.; Aragonés, D.; Afán, I.; Luque, C.J.; Pérez-Vázquez, A.; Castellanos, E.M.; Díaz-Delgado, R. Hyperspectral Sensors as a Management Tool to Prevent the Invasion of the Exotic Cordgrass Spartina densiflora in the Doñana Wetlands. Remote Sens. 2016, 8, 1001.

Esta publicación es un resultado del proyecto ECOPOTENTIAL una  Research and Innovation Action Nº 641762 dentro de la convocatoria Horizon 2020 de la Comisión Europea

sábado, 7 de enero de 2017

¿Se seca Doñana?

La reciente campaña de WWF sobre los problemas de conservación de Doñana tiende a centrar el asunto alrededor del lema de "Doñana se seca". Efectivamente Doñana tiene importantes problemas de conservación, y cualquier campaña mediática simplifica el problema para lanzar un mensaje claro que enganche al público. Pero; ¿es cierto que Doñana se esté secando?.

En el verano de 2012, Santa Olalla, la mayor de las lagunas de Doñana, en primer plano, sólo mantuvo inundada una cuarta parte de su superficie habitual (foto: Héctor Garrido / EBD-CSIC). Fuente Quercus
La respuesta corta sería, sí. Al menos, si por secarse entendemos tener problemas de conservación asociados con la gestión del agua. La respuesta larga es mucho más compleja. En este post intento apuntar algunas de las consecuencias de la gestión del agua sobre Doñana, y los efectos que se observan a gran escala en el paisaje, haciendo referencia a algunas publicaciones científicas con estudios sobre el tema, y los trabajos al respecto que hemos realizado desde el Laboratorio de SIG y Teledetección d ela Estación Biológica de Doñana.
En Doñana hay dos grandes ecosistemas modelados por el agua. Por una parte, la marisma, que es es una llanura de inundación de carácter estacional. Se inunda con las lluvias de invierno y se seca en verano. Por otra, las lagunas de las arenas. Son lagunas temporales que dependen de las fluctuaciones del nivel de las aguas subterráneas, ubicadas sobre las arenas que constituyen el denominado "manto eólico litoral". Básicamente una gran barra arenosa que hace unos miles de años cerró el estuario del Guadalquivir.
Distribución del sistema de lagunas temporales de Doñana sobre el manto eólico litoral

La marisma depende fundamente del agua de lluvia, y por tanto de lo lluvioso o seco que venga el año, y bastante poco del agua subterránea. En este blog hemos hablado a menudo de la inundación de la marisma y como se puede estudiar a través de imágenes de satélite.
En esta ocasión nos centramos en las lagunas, su respuesta al uso del agua subterránea y cual es su dinámica temporal y espacial observada desde imágenes satélite. Las lagunas dependen también de la lluvia; pero sobretodo del agua subterránea. En el fondo podemos imaginar el manto de arenas como una gran esponja. El agua entra (percola sería el termino técnico) en el acuífero y se observa en la superficie del terreno por las lagunas. Es fácil de imaginar que si se extrae agua del subsuelo en exceso las lagunas se resientan y se sequen.
Las imágenes de satélite permiten observar la dinámica de inundación-desecación de las lagunas de Doñana y estudiarla durante los últimos 30 años. Las lagunas son las que más se resienten de la extracción de agua subterránea y esta se extrae en la zona para el consumo en las zonas turísticas (v.g. Matalascañas) y sobretodo para la agricultura. Intuitivamente uno piensa que a más presión de extracción (más agricultura y más población) la desecación de las lagunas será mayor y que  a mayor nivel de conservación (la zona lleva protegida más tiempo y con un nivel de protección mayor) la desecación será menor. Bajo estas dos hipótesis y usando imágenes de satélite hemos estudiado la dinámica de las aguas superficiales de las arenas de Doñana durante los últimos  30 años (entre 1985 y 2015). El artículo original se titula "Effect of Protection Level in the Hydroperiod of Water Bodies on Doñana's Aeolian Sands" y ha sido publicado en un número especial de Remote Sensing sobre la conservación de humedales usando técnicas de teledetección. Los resultados muestran algunas cosas lógicas, por ejemplo que las zonas del manto eólico con mayor densidad de lagunas y con una dinámica hídrica "más natural" (es decir que se secan cuando llueve menos y se inundan más cuando llueve más) son las que tienen un mayor nivel de protección (Parque Nacional), mientras que las que están más próximas a cultivos a núcleos urbanos tienen una dinámica "más artificial" (oscilan menos, tienen niveles de agua más independientes de la precipitación). Curiosamente no son las lagunas que se secan más, o que tienen "hidroperiodos" más cortos. De hecho las zonas con bajo nivel de protección tienden a aumentar la extensión de agua superficial y tienden a aumentar el hidroperiodo (el tiempo que la laguna está inundada). Esto se explica en parte por la creación de balsas de riego (que son superficies de agua artificial); pero no solo por eso. Muchas lagunas naturales se han "artificializado" se usan como depósitos del agua para riego y/o reciben el excedente del agua en los cultivos. Con lo cual el hidroperiodo aumenta.

Tendencia en el hidroperiodo de las lagunas de Doñana en función de su nivel de protección. La preponderancia del rojo en la figura indica que, efectivamente "Doñana se seca" pero curiosamente las zonas peor conservadas no son las que se secan más, sino al contrario. La gestión del agua tiende artificializar el hidroperiodo y aumentarlo en algunas zonas con el excedente del agua de riego. En este caso más no es sinónimo de mejor.

La conclusión más interesante del trabajo es que si uno mira las lagunas desde un satélite el mejor criterio para valorar sus grado de conservación en un sistema mediterráneo puede que no sea cuánto dura su inundación (o su hidroperiodo), sino cómo de natural es éste (como se correlaciona con la precipitación) y como es de variable. Curiosamente cuanto más variable e irregular mejor conservado estará.

Bustamante, J.; Aragonés, D.; Afán, I. Effect of Protection Level in the Hydroperiod of Water Bodies on Doñana’s Aeolian Sands. Remote Sens. 2016, 8, 867. 
 
Esta publicación es un resultado del proyecto ECOPOTENTIAL una  Research and Innovation Action Nº 641762 dentro de la convocatoria Horizon 2020 de la Comisión Europea

lunes, 12 de diciembre de 2016

¿La resurrección del Cangrejo?

Retomamos la actividad sobre el estado de inundación de la marisma con esta preciosa imagen, tomada por Landsat 8 el 07 de diciembre de 2016, que refleja las intensas precipitaciones acaecidas este otoño.



El título del post hace referencia al post del 3 de diciembre de 2014 en el que quedaba constancia por vez primera, del caño Travieso entrando en la marisma, tras la reconexión del Guadiamar en Entremuros con la finca de Caracoles ¿Por qué entonces el renacer del Cangrejo? Lo que más llama la atención de la imagen, además del buen nivel de inundación de la marisma para estas fechas, es la inundación en la finca de Caracoles, que presenta un patrón distinto al que ha venido siguiendo hasta ahora, incluso tras la recuperación del caño Travieso.




En el número 1 tenemos la reconexión del caño Travieso, que se realizó en 2014 por medio de unas tuberías en la margen oeste de Entremuros, y que sirvió para recuperar el agua del Guadiamar para la marisma. En el número 2 lo que parece que estamos viendo, es el resultado de una obra similar aguas abajo y que pretende reconectar el lucio del Cangrejo (del Cangrejo Grande) en Entremuros y el lucio del Cangrejo en Caracoles.
El azul más claro indica una mayor presencia de sedimentos, normalmente asociado a un fuerte flujo de agua. Por tanto, parecería que se ha permeabilizado el muro en ese tramo (era una obra prevista) y que el agua está entrando también por ahí. Lo que puede ser que sí presente cierto problema, es que en principio, esa obra pretendía reconectar 2 sectores de un lucio, pero parece que se ha creado un flujo (posiblemente aprovechando un paleocauce del Guadiamar) donde no debería de haberlo (en la figura con las MODIS que se muestra más abajo, llega incluso a parecer que hay 2 caños Traviesos entrando en la marisma).
El número 4 muestra como ese flujo de agua se dirige hacia el sur, tapando totalmente el pequeño cauce "Nuevo Travieso" (antigua alternativa para recuperar la entrada del Guadiamar en la marisma, que apenas llegó a funcionar). El número 3 marca lo que parece ser un flujo de agua hacia el norte, inundando una zona que rara vez se inunda. Es difícil saber si el agua viene del número 3 o del número 5, porqué da la sensación de que el agua también proviene del propio Travieso. La cuestión es que si comparamos esta imagen con la máscara de agua del 3 de diciembre de 2014, se aprecian perfectamente las diferencias en las áreas inundadas.




El número 1 muestra el Nuevo Travieso y el número 2 el lucio del Cangrejo en Caracoles, pero lo que es importante es ver como el agua se limita al cauce del Travieso y no ocupa toda la franja entre éste y Entremuros, como sí pasa en la imagen actual. Tampoco parece notarse un flujo hacia el sur desde el lucio del Cangrejo, de hecho el agua que tiene el lucio en esa máscara es tan sólo la recibida mediante precipitación directa.

Otro punto a destacar en Caracoles es la gran cantidad de agua que se ve en la franja norte, y que tampoco se observa en la imagen de diciembre de 2014. La primera impresión lleva a pensar que se trata del agua recibida por precipitación directa, pero si vemos la evolución diaria a través de MODIS, vemos que no es así, y que ese agua también procede del "desbordamiento" del Travieso. Todas las imágenes mostradas abajo, son posteriores a las lluvias (el último día de lluvias fue el 5, aunque ya fueron lluvias débiles, las últimas precipitaciones intensas fueron el 3 y el 4 de diciembre).


Esa zona del norte de Caracoles presenta las cotas más altas de la marisma, muchas de esas zonas están por encima de los 2 m s.n.m. mientras que la inundación en el resto de la marisma está más o menos en torno a 1,6 m s.n.m.
Viendo las imágenes MODIS parece que incluso ha llegado a conectar ese agua del norte de Caracoles con el lucio del Lobo, que podría servir de aliviadero. De otro modo, y dada la topografía de Caracoles, pudiera darse el caso de que el agua se quedará allí retenida por el muro de la FAO, dando lugar a una suerte de nuevo lucio en una zona alta de la marisma.

En cualquier caso, hay que tener en cuenta que toda la información que se está dando procede de la interpretación de Landsat y MODIS, es difícil ser precisos sin contar con datos de campo y sin información de las actuaciones que se van realizando. Otro dato muy valioso, del que se está a la espera , es el valor de la cota de las estaciones hidro-meteorológicas de la marisma (por cierto, tras la vuelta del Guadiamar a la marisma, el cauce del Travieso en Caracoles sería un sitio muy bueno para una nueva estación, o al menos para un sensor automático de cota o, en su defecto, una escala).

La imagen MODIS del 9 de diciembre, parece confirmar lo señalado, se ve muy bien lo de los 2 Traviesos  y (no tan claramente) la conexión del agua al norte de Caracoles con el lucio del Lobo.


Por lo visto hasta ahora de la marisma (e imagino que también será la percepción de mucha gente, a la vista de las inundaciones en gran parte de Andalucía), podría pensarse que estamos ante un otoño excepcionalmente húmedo... y lo cierto es que no, o al menos no tanto como podría pensarse.

                        Ciclo 2015/2016              Media Serie Histórica (1978/2015)
Septiembre                   10,9 mm                                                  22,3 mm
Octubre                     106,2  mm                                                  73,6 mm
Noviembre                  88,9  mm                                                  87,9 mm
Total                         206,14 mm                                                   184 mm

La realidad es que en los 3 primeros meses del ciclo 2015/2016 ha llovido un 12% más de la media de la serie histórica (datos del Palacio de Doñana entre 1978/79-2014/2015). Sí es verdad que las lluvias han sido muy concentradas y también muy desiguales como comentaremos a continuación (aunque esto realmente es la tónica dominante de la precipitación en Doñana). Otra cosa a tener en cuenta en este sentido, es que durante los primeros 5 días de diciembre, han caído 81,18 mm, cuando la media del mes es de 99 mm. La precipitación total, recogida hasta el 9 de diciembre, en este ciclo, sería pues de 287,3 mm.

Viendo las precipitaciones un poco más en detalle a través de las estaciones del IFAPA, vemos que ha habido 3 grandes eventos de precipitación en los que se ha recogido el 88% de las lluvias caídas hasta ahora.


Entre el 21 y el 25 de octubre cayeron 90 mm, 70 de ellos entre el 22 y el 23. El día 23 en la estación de Sanlúcar de Barrameda se recogieron 81,8 mm. Este evento ha sido el primero y el más grande de lo que va de ciclo. El resultado de estas lluvias se ve en la Landsat 7 del 28 de octubre. La lluvia, más intensa en la zona suroriental,  provocó el llenado parcial de los lucios del SE de la marisma (Membrillo, Ánsares, etc...)
También se ve como La Madre se llenó y comenzó a bajar lentamente por la marisma. Aquí sí tenemos alguna información de campo (gracias a Miguel Ángel Bravo) y sabemos que La Rocina no llegó a pasar el vado de la Canaliega, por lo que el agua que se ve en la imagen debe ser agua del arroyo del Partido, que por su carácter torrencial responde muy rápidamente a las precipitaciones. El resto de la marisma permaneció seca  (destaca mucho el verde de Juncabalejo en medio de los ocres de la castañuela seca).


El siguiente episodio de precipitación se dio en la semana del 20 al 27 de noviembre. No hubo ningún día excepcional (el día que más llovió cayeron 24 mm de media, con máximas en Sanlúcar (49 mm) e Isla Mayor (38,4 mm)), pero sí fue una semana en la que llovió a diario, para dejar un total de 81,8 mm en esos 7 días. El resultado de esas lluvias se refleja en la Landsat 7 del 29 de noviembre.


La Rocina si llegó a correr esta vez, y a la vista de la escena no parece que el Travieso entrará. Si se ven ya todos los grandes lucios y las zonas bajas de marisma inundadas.
En cuanto tengamos acceso a los datos de cota de las estaciones editaremos el post para inluirlos.

Por último, 2 cosas que por sí solas bien merecerían un post, pero que dadas las limitaciones de tiempo vamos a incluirlas aquí.


Esta es la imagen del 22 de octubre, el día de mayores precipitaciones de este otoño en Doñana, pero la imagen no está puesta por eso, sino por ser la primera imagen del satélite Sentinel 3A sobre la peninsula. Se trata de la apuesta europea para Ocean Colour, y desde el 22 de octubre está disponible para su descarga gratuita en el scihub de la ESA.

La otra herramienta que queremos compartir, es esta magnífica aplicación (cuyo desarrollo ha sido publicado recientemente en Nature) en la que ¡a escala global! se ha procesado la serie histórica de Landsat, para obtener las máscaras de agua de todas las escenas y ver las tendencias en la inundación de cada pixel. El resultado es realmente espectacular.


miércoles, 30 de noviembre de 2016

¿Qué es ECOPOTENTIAL?

El equipo de divulgación del consorcio ECOPOTENTIAL ha producido un vídeo de animación en el que se explica, en un lenguaje accesible, los objetivos del proyecto ECOPOTENTIAL. Utilizando distintos personajes como Adam (el gestor de un Parque Nacional), Pete (un ciudadano) y Amy (una científica) explican como las técnicas de observación de la tierra pueden ser usadas para ayudar a la gestión y monitorización de las áreas protegidas.

ECOPOTENTIAL es un proyecto de investigación Europeo del programa Horizonte2020 en el que participa la Estación Biológica de Doñana y el LAST-EBD



viernes, 25 de noviembre de 2016

Carta desde Niza

Hoy se ha recibido una interesante carta desde Niza. Iba dirigida al Señor Director, Reserva Biológica de Doñana, La Cartuja, Sevilla. Dentro, una carta en una cuartilla que empezaba en Español y continuaba en Francés y un viejo mapa coloreado a mano.


La carta estaba firmada por Claude Allier y esto, a los que conocen Doñana, quizá les empiece ya a sonar de algo. El mapa ha resultado ser el original del
Mapa ecológico de la Reserva Biológica de Doñana. Publicado en 1974 por C. Allier, F. González Bernaldez y L. Ramírez Díaz. Se trata de un mapa 1:10.000 de la vegetación terrestre de la reserva biológica de Doñana. Un mapa que todos los que han trabajado sobre la vegetación de Doñana conocen, y que casi todos hemos citado alguna vez. Pues sí, lo que iba en el sobre era el mapa original, primorosamente dibujado con lapices de color y remendado por detrás con cello. En el LAST hemos recibido el encargo de escanear el mapa que pasará a engrosar los archivos de la EBD.