1. Spatial variability of the relationships of runoff and sediment yield with weather types throughout the Mediterranean basin
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G. Desir, José María Senciales-González, Patricio Cid, Álvaro Gómez-Gutiérrez, Luis Merino-Martín, Carla Ferreira, Tíscar Espigares, Miguel A. Campo-Bescós, Albert Solé-Benet, Asunción Romero-Díaz, Julián Martínez-Fernández, Damien Raclot, Damià Vericat, Agata Novara, María Martínez-Mena, C. Le Bouteiller, Encarnación V. Taguas, Francesca Todisco, Antonio Canatário-Duarte, Luciano Mateos, Francesc Gallart, José Andrés López-Tarazón, Susana Bernal, Emmanouil A. Varouchakis, Y. Le Bissonnais, Mariano Moreno-de las Heras, Noemí Lana-Renault, A. Zabaleta, Dhais Peña-Angulo, M. Mercedes Taboada-Castro, Lea Wittenberg, Ramon J. Batalla, Vito Ferro, Susanne Schnabel, Xavier Úbeda, Victor Castillo, Matija Zorn, José Carlos González-Hidalgo, Ramón Bienes, Juan Albaladejo, M.T. Taboada-Castro, Feliciana Licciardello, C. Marín, V. Simonneaux, Óscar González-Pelayo, George P. Karatzas, H. Barhi, Roberto Lázaro, E. Roose, Jesús Rodrigo-Comino, Joan Estrany, Julián Campo, Elvira Díaz-Pereira, José Luis Rubio, Sébastien Klotz, Artemio Cerdà, Javier Casalí, Vicente Andreu, Helena Gómez-Macpherson, Nicolle Mathys, Yolanda Cantón, Estela Nadal-Romero, Teodoro Lasanta, Nicola Cortesi, Orestis Kairis, Rafael Giménez, Maria Jose Marques, María Fernández-Raga, A. Cheggour, José Damián Ruiz-Sinoga, Vincenzo Pampalone, José A. Gómez, Vincenzo Bagarello, Paloma Hueso-Gonzalez, José M. Nicolau, Ana Lucía, N. Moustakas, Costas Kosmas, M. L. Rodríguez-Blanco, Jérôme Latron, E. Gimeno, Juan F. Martínez-Murillo, Govern de les Illes Balears, Generalitat de Catalunya, Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portugal), Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (España), Ministerio de Economía y Competitividad (España), European Commission, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Universidad de Lleida, Ministerio de Educación y Ciencia (España), Instituto Universitario de Ciencias Ambientales (IUCA), Departamento de Geografía, University of Zaragoza, Instituto Pirenaico de Ecología (IPE), Soil and Water Conservation Research Group, Centro de Edafologia y Biologia Aplicada del Segura, Desertification Research Centre, Department of Environmental Quality and Soils, CIDE-CSIC, Department of Agricultural, Food and Forest Sciences, Università degli studi di Palermo - University of Palermo, Institut National de Recherche en Génie Rural, Eaux et Forêts de Tunisie (INRGREF), Catalan Institute for Water Research (ICRA), Faculty of Forest Sciences and Natural Resources, Universidad Austral de Chile, RIUS, Fluvial Dynamics Research Group, University of Lleida (UL), Integrative Freshwater Ecology Group, Centre d’Estudis Avançats de Blanes, Departamento Investigación Aplicada y Extensión Agraria, Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA), ISFOOD Institute, Department of Projects and Rural Engineering, Universidad Pública de Navarra, School of Agriculture, Food and Rural Development, Center for GeoBioSciences, GeoTechnologies and GeoEngineering (GEOBIOTEC), Universidade da Beira Interior, Department of Agronomy (Soil Science Area), University of Almeria, Department of Geography, Soil Erosion and Degradation Research Group, Université de Valence, Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (LANGEBIO), Maize Genetics and Genomics Lab, CINVESTAV, Department of Earth Sciences, Centro Nacional de Supercomputación, Departamento de Ciencias de la Tierra, Departamento de Ciencias de la Vida, Unidad de Ecología, Universidad de Alcalá de Henares (UAH), Department of Geography, Mediterranean Ecogeomorphological and Hydrological Connectivity Research Team (MEDhyCON), University of the Balearic Islands (UIB), Department of Applied Chemistry and Physics, University of Leon, College of Agriculture, Research Centre for Natural Resources, Environment and Society (CERNAS), Instituto Politécnico de Coimbra, Department of Earth and Marine Sciences [Palermo], Institute of Environmental Assessment and Water Research (IDAEA), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC), Instituto de Agricultura Sostenible (IAS), Instituto de Agricultura, INTERRA Research Institute, University of Extremadura, Department of Environment and Planning, Earth Surface Processes Team (ESP) Centre for Environmental and Marine Studies (CESAM), University of Aveiro, Department of Natural Resources Management and Agricultural Engineering, Agricultural University of Athens, School of Environmental Engineering, Technical University of Crete, Erosion torrentielle neige et avalanches (UR ETGR (ETNA)), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Université Grenoble Alpes (COMUE) (UGA), Area of Physical Geography, DCH, Universidad de la Rioja, Experimental Station of Arid Zones (EEZA), Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Laboratoire d'étude des Interactions Sol - Agrosystème - Hydrosystème (UMR LISAH), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [ Madagascar])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Department of Agriculture, Food and Environment, Department of Geography, Mediterranean Ecogeomorphological and Hydrological Connectivity Research Team (MEDhyCON) Hydrol Connect Res, Dept Geog, Palma De Mallorca 07122, Spain, Institute of Earth and Environmental Science [Potsdam], University of Potsdam, Faculty of Sciences, Center for Applied Geosciences, Eberhard Karls University Tübingen, Instituto Hispano Luso de Investigaciones Agrarias, Universidad de Salamanca, Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Institut d'Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul Valéry (Montpellier 3), Université de Montpellier (UM), École pratique des hautes études (EPHE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Bolivie]), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), Instituto Universitario de Ciencias Ambientales, Escuela Politécnica Superior, Faculty of Sciences, Centre for Advanced Scientific Research (CICA), University of A Coruña (UDC), Physical Geography, Trier University, Departamento de Geografía, Universidad de Cantabria [Santander], UMR Eco&Sols, Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, ETSIAM Campus Rabanales, Universidad de Cordoba, Department of Agriculture-Food and Environmental Sciences, Agricultural and Biosystems Engineering Research Unit, Università degli Studi di Perugia (UNIPG), Departamento de Geografía, Grup de Recerca Ambiental Mediterrània, University of Barcelona, Forest Science and Technology Centre of Catalonia, Department of Geography and Environmental Studies, University of Nairobi (UoN), Science and Technology Faculty, Hydro-Environmental Processes Research Group, University of the Basque Country (University of the Basque Country), Geographical Institute, Scientific Research Center of the Slovenian Academy of Sciences and Arts (ZRC SAZU), MINECO-FEDER [CGL2014-52135-C3-3-R, CGL2014-59946-R, CGL2015-65569-R, CGL2015-64284-C2-2-R, PCIN-2017-061/AEI], Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, MEC [RYC-2013-14371, RYC-2010-06264], Spanish Ministry of Education, Culture and Sports, Portuguese Science and Technology Foundation [SFRH/BPD/120093/2016], Juan de la Cierva postdoctoral contract from the MEC [IJCI-2015-26463], Vicenc Mut postdoctoral fellowship from the Autonomous Balearic Government [CAIB PD/038/2016], Secretariat for Universities and Research of the Department of the Economy and Knowledge of the Autonomous Government of Catalonia [2014 SGR 645], CERCA Programme, COST action CONNECTEUR [ES1306], University of Zaragoza - Universidad de Zaragoza [Zaragoza], Instituto Pirenaico de Ecologìa = Pyrenean Institute of Ecology [Zaragoza] (IPE - CSIC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Institut National de Recherche en Génie Rural Eaux et Forêts (INRGREF), Ecole Nationale du Génie Rural, des Eaux et des Forêts (ENGREF)-Institution de la Recherche et de l'Enseignement Supérieur Agricoles [Tunis] (IRESA), Instituto Catalán de Investigación del Agua - ICRA (SPAIN) (ICRA), Universidad Pública de Navarra [Espagne] = Public University of Navarra (UPNA), Universidade de Aveiro, Universitat de València (UV), Université Cadi Ayyad [Marrakech] (UCA), Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), Instituto de Agricultura Sostenible - Institute for Sustainable Agriculture (IAS CSIC), Universidad de Extremadura - University of Extremadura (UEX), Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga], Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), University of Potsdam = Universität Potsdam, Eberhard Karls Universität Tübingen = Eberhard Karls University of Tuebingen, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université de Toulouse (UT), Universidad de Córdoba = University of Córdoba [Córdoba], Università degli Studi di Perugia = University of Perugia (UNIPG), Centre de Ciència i Tecnologia Forestal de Catalunya (CTFC), Pena-Angulo D., Nadal-Romero E., Gonzalez-Hidalgo J.C., Albaladejo J., Andreu V., Bagarello V., Barhi H., Batalla R.J., Bernal S., Bienes R., Campo J., Campo-Bescos M.A., Canatario-Duarte A., Canton Y., Casali J., Castillo V., Cerda A., Cheggour A., Cid P., Cortesi N., Desir G., Diaz-Pereira E., Espigares T., Estrany J., Fernandez-Raga M., Ferreira C.S.S., Ferro V., Gallart F., Gimenez R., Gimeno E., Gomez J.A., Gomez-Gutierrez A., Gomez-Macpherson H., Gonzalez-Pelayo O., Hueso-Gonzalez P., Kairis O., Karatzas G.P., Klotz S., Kosmas C., Lana-Renault N., Lasanta T., Latron J., Lazaro R., Le Bissonnais Y., Le Bouteiller C., Licciardello F., Lopez-Tarazon J.A., Lucia A., Marin C., Marques M.J., Martinez-Fernandez J., Martinez-Mena M., Martinez-Murillo J.F., Mateos L., Mathys N., Merino-Martin L., Moreno-de las Heras M., Moustakas N., Nicolau J.M., Novara A., Pampalone V., Raclot D., Rodriguez-Blanco M.L., Rodrigo-Comino J., Romero-Diaz A., Roose E., Rubio J.L., Ruiz-Sinoga J.D., Schnabel S., Senciales-Gonzalez J.M., Simonneaux V., Sole-Benet A., Taguas E.V., Taboada-Castro M.M., Taboada-Castro M.T., Todisco F., Ubeda X., Varouchakis E.A., Vericat D., Wittenberg L., Zabaleta A., Zorn M., Instituto Pirenaico de Ecologia (IPE), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Universidad Autonoma de Madrid (UAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,Runoff ,Erosion ,Mediterranean basin ,Sediment yield ,Synoptic weather types ,0207 environmental engineering ,[SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,Mediterranean Basin ,Hydrology (agriculture) ,Erosão, Produção de sedimentos, Escoamento, Bacia Mediterrânica ,Soil retrogression and degradation ,ddc:550 ,020701 environmental engineering ,0105 earth and related environmental sciences ,Water Science and Technology ,Hydrology ,Sediment ,Institut für Umweltwissenschaften und Geographie ,15. Life on land ,6. Clean water ,13. Climate action ,Environmental science ,Spatial variability ,Soil conservation ,Surface runoff - Abstract
Este artículo contiene 16 páginas, 6 figuras, 2 tablas., Soil degradation by water is a serious environmental problem worldwide, with specific climatic factors being the major causes. We investigated the relationships between synoptic atmospheric patterns (i.e. weather types, WTs) and runoff, erosion and sediment yield throughout the Mediterranean basin by analyzing a large database of natural rainfall events at 68 research sites in 9 countries. Principal Component Analysis (PCA) was used to identify spatial relationships of the different WTs including three hydro-sedimentary variables: rainfall, runoff, and sediment yield (SY, used to refer to both soil erosion measured at plot scale and sediment yield registered at catchment scale). The results indicated 4 spatial classes of rainfall and runoff: (a) northern sites dependent on North (N) and North West (NW) flows; (b) eastern sites dependent on E and NE flows; (c) southern sites dependent on S and SE flows; and, finally, (d) western sites dependent on W and SW flows. Conversely, three spatial classes are identified for SY characterized by: (a) N and NE flows in northern sites (b) E flows in eastern sites, and (c) Wand SW flows in western sites. Most of the rainfall, runoff and SY occurred during a small number of daily events, and just a few WTs accounted for large percentages of the total. Our results confirm that characterization by WT improves understanding of the general conditions under which runoff and SY occur, and provides useful information for understanding the spatial variability of runoff, and SY throughout the Mediterranean basin. The approach used here could be useful to aid of the design of regional water management and soil conservation measures., This research was supported by projects funded by the MINECOFEDER: CGL2014-52135-C3-3-R, CGL2014-59946-R, CGL2015-65569- R, CGL2015-64284-C2-2-R, and PCIN-2017-061/AEI. When this manuscript was first submitted Estela Nadal-Romero and Damià Vericat received a “Ramón y Cajal” postdoctoral contract (RYC-2013-14371 and RYC‐2010‐06264, Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, MEC). Damià Vericat is now a Serra Húnter Fellow at the University of Lleida. María Fernández-Raga received a “José Castillejo” postdoctoral grant (Spanish Ministry of Education, Culture and Sports). Carla Ferreira was supported by a post-doctoral research grant from the Portuguese Science and Technology Foundation (SFRH/ BPD/120093/2016). Mariano Moreno-de las Heras received a Juan de la Cierva postdoctoral contract (IJCI-2015-26463) from the MEC. José Andrés López-Tarazón received a Vicenç Mut postdoctoral fellowship from the Autonomous Balearic Government (CAIB PD/038/2016). José Andrés López-Tarazón and Ramon Batalla also acknowledge the Secretariat for Universities and Research of the Department of the Economy and Knowledge of the Autonomous Government of Catalonia for supporting the Consolidated Research Group 2014 SGR 645 (RIUSFluvial Dynamics Research Group), and the CERCA Programme. This paper has benefited from the Lab and Field Data Pool created within the framework of the COST action CONNECTEUR (ES1306).
- Published
- 2019
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