Search

Memoria ID-021. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2018-2019.

Tesis por compendio de publicaciones, [ES] El objetivo de esta tesis ha sido doble. Por una parte, validar distintos productos de humedad del suelo superficial de las misiones SMOS y Aquarius para comprobar la fiabilidad de la estimación de la humedad del suelo. Por otra parte, y una vez validadas las observaciones remotas, crear y evaluar nuevos productos diseñados para su uso en hidrología y agricultura a partir de las estimaciones de humedad superficial. Dentro del primer objetivo se han evaluado las últimas versiones de los diferentes productos de humedad procedentes de SMOS y Aquarius. Para ello se utilizaron diferentes estrategias de validación comparando los valores observados por los satélites con las mediciones in situ de dos redes de estaciones de medición de humedad del suelo. La primera red utilizada fue la Red de Estaciones de Medición de la Humedad del Suelo de la Universidad de Salamanca (REMEDHUS), localizada entre las provincias de Zamora, Valladolid y Salamanca, con un área aproximada de 1300 km2. La segunda fue Inforiego, localizada a lo largo de la cuenca hidrográfica del Duero, en Castilla y León, cubriendo una superficie aproximada de 65000 km2. Los resultados expuestos en esta tesis muestran que las estimaciones de SMOS son consistentes con las mediciones in situ, siendo ligeramente mejores los obtenidos en la comparación con la red Inforiego. Este estudio mostró que la versión 5.51 del producto SMOS L2 cumple con la exactitud esperada de la misión (0.04 m3m-3) y su fiabilidad lo hace adecuado para desarrollar nuevos productos derivados de la humedad superficial, tales como los presentados en este trabajo. Los resultados de la comparación entre las estimaciones de los productos de Aquarius y las mediciones in situ también fueron consistentes en todas las estrategias aplicadas. No obstante, aunque tanto Aquarius como SMOS muestran una cierta subestimación con respecto a las medidas in situ, son las mediciones de este último satélite las que mayor coincidencia presentan con las medidas proporcionadas por las dos redes usadas. El segundo objetivo de esta tesis fue obtener productos de valor añadido a partir de las mediciones de humedad del suelo superficial proporcionadas por SMOS. Se diseñaron y evaluaron un estimador del agua en la zona radicular y otro para el agua disponible para las plantas. Para ello se utilizó el modelo recursivo Soil Water Index (SWI), dependiente del tiempo que tarda en llegar la humedad superficial a la zona radicular (T). Debido a su crucial importancia, este parámetro fue estudiado exhaustivamente y se determinó la mejor alternativa estadística para su cálculo. La metodología expuesta se evaluó usando como referencia medidas de humedad in situ, tanto superficial como en profundidad, proporcionadas por la red REMEDHUS. Los resultados de las comparaciones fueron buenos tanto para las estimaciones de humedad en la zona radicular (25 y 50 cm de profundidad) como para el agua disponible para las plantas, demostrando la utilidad de la metodología aplicada para agricultura e hidrología.

Trabajo de Fin de Máster del Máster en Geotecnologías cartográficas en ingeniería y arquitectura, curso..., La humedad del suelo es ampliamente reconocida como elemento clave en los procesos de lluvia-escorrentía y, por lo tanto, en la modelización y estudio del ciclo hidrológico, debido a que delimita la parte de lluvia que se infiltra dentro del suelo y la parte que pasa a formar la escorrentía superficial. En este trabajo se estudia la relación entre la humedad del suelo y la escorrentía, a partir de un análisis de correlación entre datos satelitales de humedad del suelo y caudales registrados en estaciones de aforo a lo largo de la cuenca del Duero, desde la cabecera hasta Zamora. También se estudia la variación de esta relación entre ambas variables respecto al aumento de la superficie de la cuenca vertiente. Para ello se han utilizado los productos satelitales Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) y Climate Change Initiative Soil Moisture (CCI SM), tanto de la zona superficial (0-5 cm) como del perfil (0-100 cm), con el objetivo de dotar al análisis de una mayor diversidad en cuanto a productos satelitales y de analizar la idoneidad de los mismos y a diferentes profundidades. Estos datos de humedad del suelo, seleccionados como los más idóneos, se han utilizado para aplicar el modelo de regresión logarítmica a escala decadal desarrollado por Scipal et al. (2005), el cual simula caudales partiendo de datos de humedad del suelo. Este modelo se calibra en base al desfase temporal (diferencia entre el tiempo de respuesta de ambas variables a un evento de precipitaciones), lo que permite conocer, por un lado, si existen realmente desfases temporales y, por otro lado, si estos desfases temporales varían con el aumento de la superficie de la cuenca vertiente. Por último, se han calculado los puntos críticos de humedad del suelo y caudales a partir de los cuales ambas variables se desacoplan, es decir, dejan de estar relacionadas. Estos valores críticos son de gran utilidad, ya que permiten conocer los puntos a partir de los cuales el suelo no es capaz de almacenar más agua, y la formación de escorrentía pasa a depender fundamentalmente de la cantidad y la intensidad de la lluvia. La obtención de estos valores críticos se ha complementado con la estimación de la probabilidad y periodo de retorno de ocurrencia de los mismos, con el fin de estudiar el comportamiento de estos puntos e inferir información útil de cara al análisis del riesgo hidrológico. Los resultados de correlación entre humedad del suelo y caudal muestran valores más altos con los datos procedentes del producto SMOS, obteniéndose mejores resultados, a 7 su vez, con los datos referidos al perfil frente a la capa superficial. Esto puede deberse a una sobreestimación de la humedad del suelo por parte de los datos satelitales que no ocurre en la estimación para la obtención de datos del perfil. También se observa un aumento de los valores de la correlación entre ambas variables según aumenta la superficie de la cuenca. Del mismo modo ocurre con los valores de correlación que muestra la calibración del modelo presentado, ajustándose más, por tanto, cuanto mayor es la superficie de la cuenca. Por otro lado, no se observa desfase temporal en el modelo que utiliza datos referidos al perfil mientras que en el modelo que utiliza datos referidos a la superficie se observa un desfase temporal de 10 días a partir de cuencas con áreas superiores a 10.000 km². Por último, los puntos de humedad del suelo y caudal críticos muestran una mayor probabilidad de ser alcanzados y, por tanto, un menor periodo de retorno para los puntos críticos obtenidos del modelo que usa datos de humedad del suelo del perfil frente a los valores ofrecidos por el modelo que usa datos superficiales.

Trabajo de Fin de Grado. Grado en Física. Curso académico 2020-2021., [EN]Floods are one of the natural meteorological disasters that today have the greatest impact on society on a global scale. The socio economic and environmental repercussions that floods generate are such that they motivate to seek initiatives for their monitoring and forecasting through remote sensing methods, in order to reduce, mitigate and control their consequences. The present work focuses on different study areas with very different weather conditions, such as Italy, Greece, Argentina and India. The four flood events in their respective time periods will be studied and a correlation between all of them will be sought. Likewise, it is intended to monitor the evolution and behavior of the normalized differential water index (NDWI), the humidity of the surface and root soil, and the amount of accumulated rain. These climatological variables have been recorded through data obtained from the Terra and Aqua satellites of the National Aeronautics and Space Administration (NASA). That said, the present work is structured in six chapters. The first is divided into three points. The first point is dedicated to showing the current need for the use of remote sensing systems for flood monitoring. The second point provides a general approach to the state of the art of remote sensing systems, developed through a review of the literature to introduce key concepts that will be developed as the text progresses. The third point sets out the main objectives of the work. In the second and third chapters a description is made of the area and the study period where the floods to be analyzed take place. The fourth chapter is intended for the presentation and explanation of the methodology used in the treatment of the experimental data obtained, carrying out a more detailed definition of the study variables. On the other hand, the download process used for the variable databases will be shown, as well as the software tools used to treat them. In the fifth chapter the results obtained and the graphical representations of the variables studied will be presented, describing their evolution throughout the course of the floods. Finally, in the sixth chapter, the conclusions obtained about whether the variables studied are good indicators for flood monitoring will be presented and it will be discussed how the study of this type of remote sensing variables could be improved for the control of flood events, [EN]Las inundaciones son uno de los desastres meteorológicos naturales que hoy en día suponen un mayor impacto en la sociedad a escala global. Las repercusiones socioeconómicas y medioambientales que generan las inundaciones son tales que motivan a buscar iniciati vas para su seguimiento y previsión mediante métodos de teledetección, con el fin de disminuir, mitigar y controlar sus consecuencias. El presente trabajo se centra en diferentes áreas de estudio con condiciones climatológicas muy diversas entre ellas, tales como Italia, Grecia, Argentina e India. Se estudiarán los cuatro eventos de inundación en sus respectivos periodos temporales y se buscará una correlación entre todos ellos. De igual forma, se pretende dar seguimiento a la evolución y al comportamiento del índice diferencial normalizado de agua (NDWI), las humedades del suelo superficial y radicular, y la cantidad de lluvia acumulada. Estas variables clima tológicas han sido registradas a través de datos obtenidos de los satélites Terra y Aqua de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA). Dicho esto, el presente trabajo está estructurado en seis capítulos. El primero se encuentra dividido en tres puntos. El primer punto está dedicado a mostrar la necesidad actual del empleo de sistemas de teledetección para la monitorización de inundaciones. En el segundo punto se proporciona un enfoque general del estado del arte de los sistemas de teledetección, desarrollado a través de una revisión de la literatura para introducir conceptos clave que se desarrollarán según se avance en el texto. En el tercer punto se plantean los principales objetivos del trabajo. En el segundo y en el tercer capítulo se realiza una descripción del área y del periodo de estudio donde tienen lugar las inundaciones que se pretenden analizar. El cuarto capítulo está destinado a la presentación y a la explicación de la metodología empleada en el tratamiento de los datos experi mentales obtenidos, realizando una definición más detallada de las variables de estudio. Por otro lado, se mostrará el proceso de descarga empleado para las bases de datos de las variables, así como las herramientas de software utilizadas para el tratamiento de estas. En el quinto capítulo se presentarán los resultados obtenidos y las representaciones gráficas de las variables estudiadas, describiendo cual es su evolución a lo largo del transcurro de las inundaciones. Finalmente, en el sexto capítulo se expondrán las conclusiones obtenidas acerca de si las variables estudiadas son buenas indicadoras para la monitorización de inundaciones y se comentará cómo se podría mejorar el estudio de este tipo de variables de teledetección para el control de eventos de inundación.