Estudio geoambiental del Valle del Jerte aplicado a los riesgos de erosiónteledetección y sig

  1. Yolanda Sánchez Sánchez
Supervised by:
  1. Antonio Miguel Martínez Graña Director
  2. Fernando Santos Francés Director

Defence university: Universidad de Salamanca

Year of defence: 2021

Committee:
  1. Eduardo García-Meléndez Chair
  2. José Ángel Sánchez Agudo Secretary
  3. Teresa Bardaji Azcárate Committee member

Type: Thesis

Abstract

La erosión del suelo se percibe como uno de los problemas ambientales más importantes en la actualidad. A día de hoy son cuestiones apremiantes los aspectos relacionados con los métodos de cuantificación de la erosión, sus causas, sus afecciones en el paisaje y las distintas medidas eficaces para la mitigación de este riesgo. Por ello en esta tesis doctoral se han aplicado métodos empíricos empleando Sistemas de Información Geográfica -SIG- y análisis con Teledetección enfocados a estudios Geoambientales en los riesgos de erosión. A partir de imágenes de los satélites Sentinel 2 y Landsat 8, datos obtenidos por “Light Detection and Ranging” -LiDAR- y diversas cartografías temáticas se ha desarrollado un protocolo de análisis para la actualización de manera sencilla, rápida y económica de la cartografía de riesgo de erosión. Este análisis se ha aplicado al Valle del Jerte, cuantificando los sedimentos arrastrados de las áreas fuente y sedimentados en el embalse Jerte-Plasencia, estimando el volumen de sedimentos erosionado y posteriormente sedimentado en la cuenca del río Jerte. Esta problemática ha sido estudiada con mayor detalle en la producción de sedimentos posterior al incendio de la Reserva Natural de la Garganta de los Infiernos ocurrido el 20 de agosto de 2016. Una vez cuantificado el material producido, erosionado y sedimentado en este evento se han analizado los patrones espaciales e índices de diversidad, forma y fragmentación del paisaje y de los usos del suelo en el Valle de Jerte para estudiar las modificaciones en el paisaje a lo largo del tiempo y las afecciones antrópicas. Todos ellos se han desarrollado a partir de la realización de las cartografías de erosión pluvial, erosionabilidad del suelo, longitud y declive de pendiente y la cubierta de vegetación del área de estudio y aplicando la ecuación de la “Universal Soil Loss Equation” -USLE-RUSLE2 - se han obtenido unos resultados muy destacables de los procesos erosivos naturales en el Valle del Jerte. La erosión real del valle es de entre 0 y 189 Tm/ha·año, presentando una erosión media de 7,07 Tm/ha·año. Posteriormente aplicando el Coeficiente de Entrega de Sedimentos (CES) se observó que de esta cantidad el 86,24% de los sedimentos son movilizados, quedando el resto sedimentados en la cuenca del río Jerte, por lo que finalmente solo 0,91 Tm/ha·año (13,76%) llegan al embalse Jerte-Plasencia. Está metodología fue comparada con otras similares como por ejemplo el método de Lawrence, obteniendo mejores resultados con la metodología utilizada en esta tesis doctoral. Se ha mejorado la precisión del factor de la vegetación -factor C- en la ecuación USLE, para ello se han fusionado imágenes obtenidas a partir del satélite Sentinel 2, con un periodo de retorno de 10 días, realizando diferentes combinaciones de bandas (RGB Falso color y RGB Color verdadero) para ajustar con la mejor precisión posible las firmas espectrales de la vegetación, obteniendo a partir de clasificaciones supervisadas de las imágenes una cartografía de vegetación con una exactitud del 88% (Kappa =0,86). Además, fusionando esta cartografía de vegetación con datos LiDAR se ha realizado la caracterización de las masas arbóreas. Este proceso ha servido como base cartográfica para analizar los procesos erosivos del suelo de forma multitemporal y con mayor precisión. Igualmente se han validado los efectos puntuales de un incendio forestal, aplicando el cálculo de índices a partir de la combinación de bandas de diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético, como por ejemplo el Índice de Vegetación Normalizada -NDVI-. Esto ha facilitado la obtención de mejores resultados en resolución y cuantificación de la erosión en el área afectada por el incendio. Otro ejemplo validado en la tesis se refiere a la severidad de “quemado” de cada área del incendio forestal aplicando el Índice de Calcinación Normalizada -NBR-. Esta relación entre el NBR y el NDVI en el área afectada por el incendio forestal ocurrido en la Garganta de los infiernos muestra que un año después del incendio, las áreas que no fueron afectadas por el fuego la erosión fue similar mientras que en las zonas donde la severidad del incendio fue moderada la erosión aumento de 31 a 74 Tm/ha·año, 2,5 veces más. En los lugares donde la severidad del incendio fue alta la erosión ha aumentado severamente de 11 a 70 Tm/ha·año, 6 veces más. La realización del análisis multitemporal de la variabilidad en los usos del suelo durante el intervalo temporal entre 1994 y 2019 ha permitido mediante SIG y Teledetección conocer la evolución y posibles vulnerabilidades en la erosión. Esto se ha realizado a partir de una cartografía de unidades de paisaje obtenida del estudio de los parámetros geoambientales en el Valle del Jerte aquí presentados, con las imágenes de satélite Landsat 5 y 7 y mediante el análisis de patrones espaciales e índices de diversidad y fragmentación, analizados con el software Fragstat. Los resultados muestran que las superficies arboladas disminuyen ligeramente, los cultivos de cerezos ascienden en altitud y las grandes perturbaciones ambientales (incendios forestales principalmente) afectan negativamente al mosaico ambiental. Los cambios en los usos del suelo afectan al paisaje, que desarrolla teselas de mayor tamaño (+5 ha) y menos fragmentadas, un 200% menos, pero más aisladas (0,12). Además, tanto el índice de Simpson (0,03 puntos) como el índice de Shannon (0,13 puntos) o el índice de uniformidad (0,06 puntos) muestran que la diversidad ha disminuido. La metodología implementada en esta tesis doctoral permite una mayor precisión en los resultados y facilita su implementación en regiones que presenten las características similares siguientes: áreas geográficas extensas con muchas tipologías distintas de usos del suelo, regiones remotas de difícil acceso, etc.