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Spatial variability of the relationships of runoff and sediment yield with weather types throughout the Mediterranean basin

Authors :
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)
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)
Source :
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza, Journal of Hydrology, Journal of Hydrology, Elsevier, 2019, 571, pp.390-405. ⟨10.1016/j.jhydrol.2019.01.059⟩, Journal of Hydrology, 2019, 571, pp.390-405. ⟨10.1016/j.jhydrol.2019.01.059⟩, Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos), Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC)-FCT-Sociedade da Informação, instacron:RCAAP, Digital.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC, Repositorio Abierto de la UdL, Universitad de Lleida
Publication Year :
2019
Publisher :
Elsevier, 2019.

Abstract

Este artículo contiene 16 páginas, 6 figuras, 2 tablas.<br />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.<br />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).

Details

Language :
English
ISSN :
00221694
Database :
OpenAIRE
Journal :
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza, Journal of Hydrology, Journal of Hydrology, Elsevier, 2019, 571, pp.390-405. ⟨10.1016/j.jhydrol.2019.01.059⟩, Journal of Hydrology, 2019, 571, pp.390-405. ⟨10.1016/j.jhydrol.2019.01.059⟩, Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos), Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC)-FCT-Sociedade da Informação, instacron:RCAAP, Digital.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC, Repositorio Abierto de la UdL, Universitad de Lleida
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0ea502ebe223836d6c2b02ed6d8f7e21