Análisis de una metodología para la estimación de la evapotranspiración real diaria mediante teledetección a una escala regional

J.

Description

Resumen
Una adecuada formulación y parametrización de la evapotranspiración (LE) son necesarias para el desarrollo y mejora de modelos hidrológicos, climáticos y meteorológicos. Durante los últimos años se han desarrollado una gran variedad de modelos para obtener LE, pero los más adecuados a la hora de aplicarlos a escala regional son aquellos que incorporan técnicas de teledetección. En particular, los modelos de dos fuentes con asociación de resistencias en paralelo son los más adecuados cuando la zona de estudio presenta una alta heterogeneidad en tipos de cultivo y cobertura de vegetación. Este trabajo muestra un ejemplo de elaboración de mapas de LE diaria para la región completa de la Basilicata (situada en el sur de Italia), a partir de datos de los sensores Landsat 5-TM y Landsat 7-ETM+, de los mapas de uso de suelo del proyecto CORINE Land Cover, y de datos meteorológicos tomados de estaciones distribuidas por la zona. Los cálculos se han realizado para tres fechas distintas en los años: 1999, 2002 y 2004. Los resultados de LE se han analizado para los distintos tipos de cultivo y vegetación. Además, se han comparado con algunas medidas tomadas en superficie. Finalmente, se observan una sobreestimación de 0,6 mm día^-1 y un error de estimación de ±1,0 mm día^-1.
Abstract
An appropriate formulation and parameterization of the evapotranspiration (LE) are needed to develop and improve hydrological, climatic and meteorological models. There is a wide variety of models to retrieve LE, but the most adequate ones for regional scale analyses are those using remote sensing data. Particularly, two source models with parallel resistance association are the most suitable when the study sites show a high heterogeneity in crop types and vegetation cover. This work shows an example of daily LE mapping for the whole Basilicata region (southern Italy) from Landsat 5-TM and Landsat 7- ETM+ data, CORINE Land Cover land use maps, and ground meteorological data from weather stations distributed across the area. These calculations have been performed for three different dates in 1999, 2002 and 2004. LE results have been analysed for different crop and vegetation types. Besides, they have been compared with some ground measurements. Finally, an overestimation of 0.6 mm day^-1 and an estimation error of ±1.0 mm day^-1 are shown.

Sujets

• Evapotranspiración
• Teledetección
• Landsat
• Basilicata

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• Publié le: 01 janvier 2007
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Revista de Teledetección. 2007. 27: 71-79
Análisis de una metodología para la estimación
de la evapotranspiración real diaria mediante
teledetección a una escala regional
J. M. Sánchez, V. Caselles, E. Valor y C. Coll
[e-mail]
Departamento de Física de la Tierra y Termodinámica. Facultad de Física.
Universidad de Valencia. C/ Dr. Moliner 50 46100 Butjassot (Spain)
RESUMEN ABSTRACT
Una adecuada formulación y parametrización de la An appropriate formulation and parameterization
evapotranspiración (LE) son necesarias para el desarro- of the evapotranspiration (LE) are needed to develop
llo y mejora de modelos hidrológicos, climáticos y and improve hydrological, climatic and meteorologi-
meteorológicos. Durante los últimos años se han desa- cal models. There is a wide variety of models to
rrollado una gran variedad de modelos para obtener LE, retrieve LE, but the most adequate ones for regional
pero los más adecuados a la hora de aplicarlos a escala scale analyses are those using remote sensing data.
regional son aquellos que incorporan técnicas de tele- Particularly, two source models with parallel resistan-
detección. En particular, los modelos de dos fuentes ce association are the most suitable when the study
con asociación de resistencias en paralelo son los más sites show a high heterogeneity in crop types and
adecuados cuando la zona de estudio presenta una alta vegetation cover. This work shows an example of
heterogeneidad en tipos de cultivo y cobertura de vege- daily LE mapping for the whole Basilicata region
tación. Este trabajo muestra un ejemplo de elaboración (southern Italy) from Landsat 5-TM and Landsat 7-
de mapas de LE diaria para la región completa de la ETM+ data, CORINE Land Cover land use maps, and
Basilicata (situada en el sur de Italia), a partir de datos ground meteorological data from weather stations
de los sensores Landsat 5-TM y Landsat 7-ETM+, de distributed across the area. These calculations have
los mapas de uso de suelo del proyecto CORINE Land been performed for three different dates in 1999,
Cover, y de datos meteorológicos tomados de estacio- 2002 and 2004. LE results have been analysed for dif-
nes distribuidas por la zona. Los cálculos se han reali- ferent crop and vegetation types. Besides, they have
zado para tres fechas distintas en los años: 1999, 2002 been compared with some ground measurements.
-1y 2004. Los resultados de LE se han analizado para los Finally, an overestimation of 0.6 mm day and an
-1distintos tipos de cultivo y vegetación. Además, se han estimation error of ±1.0 mm day are shown.
comparado con algunas medidas tomadas en superficie.
Finalmente, se observan una sobreestimación de 0,6
-1 -1mm día y un error de estimación de ±1,0 mm día .
PALABRAS CLAVE: Evapotranspiración, Teledetec- KEY WORDS: Evapotranspiration, Remote Sensing,
ción, Landsat, Basilicata. Landsat, Basilicata.
evapotranspiración, con metodologías de alto con-INTRODUCCIÓN
tenido tecnológico para caracterizar los aspectos
hidrológicos, hidrogeológicos y atmosféricos,En el ámbito de las actividades para el control de
resulta de gran utilidad. En concreto, la aplicaciónlos recursos hídricos, la caracterización física de los
de técnicas de teledetección para la observación deprocesos hidrológicos juega un papel de gran rele-
la Tierra puede suplir en muchos casos la falta devancia. En este sentido, el estudio integrado de los
información meteorológica en puntos de la superfi-intercambios de energía entre el suelo, la vegeta-
cie en los que sería muy difícil aplicar las metodo-ción y los primeros estratos de la atmósfera, supone
logías clásicas.el punto de partida para un correcto balance hidro-
lógico, y de esta forma una adecuada planificación A pesar de la multitud de trabajos que existen
de los recursos hídricos. sobre el estudio de la evapotranspiración y la gran
La integración de técnicas consolidadas para la cantidad de modelos propuestos, no existe un acuer-
evaluación del balance hídrico, y en particular de la do generalizado sobre el método más adecuado
N.º 27 - Junio 2007 71J. M. Sánchez, V. Caselles, E. Valor y C. Coll
según el área de aplicación. La estimación de la METODOLOGÍA
evapotranspiración es muy sensible a las caracterís-
ticas y condiciones de la superficie. Habitualmente, El punto de partida del modelo empleado es la
esta magnitud física se ha estudiado a nivel puntual ecuación de balance de energía:
teniendo solamente en cuenta las observaciones
meteorológicas o las medidas sobre la zona exacta
(1)de estudio. Si se intenta obtener a partir de esos
valores puntuales una imagen de evapotranspira-
-2ción a una escala regional, la incertidumbre en la donde R (W m ) es el flujo de radiación neta, G
n
-2 -2evapotranspiración aumenta lógicamente al tener (W m ) es el flujo de calor en el suelo, H (W m )
-2que introducir métodos de interpolación/extrapola- es el flujo de calor sensible, LE (W m ) es el flujo
ción (Sánchez & Chuvieco, 2000). En este contex- de calor latente o evapotranspiración. A escala dia-
to, se considera oportuno recurrir a las técnicas de ria el flujo de calor en el suelo, G, se puede despre-
teledetección que nos permitan disponer de una ciar. De esta forma, estimando previamente H y R ,
n
observación regular de un territorio extenso. De la evapotranspiración real, LE, se puede obtener
esta forma podremos caracterizar la superficie den- como un residuo de la ecuación (1).
tro de las posibilidades que nos permita la resolu- Para la estimación de los distintos términos de la
ción espacial del sensor empleado. ecuación de balance de energía se recurre a una
Naturalmente, el interés de esta técnica está liga- integración de la información procedente de imáge-
do a la información espectral contenida en las imá- nes de satélite con datos de campo disponibles
sobre la zona de estudio, en correspondencia con lagenes de satélite, y a la posibilidad de combinar esa
misma fecha y la hora de paso del satélite. En con-información procedente de distintos intervalos
creto, nos referimos a la velocidad de viento, tem-espectrales para obtener parámetros y variables de
peratura del aire, y radiación global. A partir de losla superficie de la Tierra.
datos de satélite se obtienen otros parámetros yEl objetivo de este trabajo es mostrar la aplica-
variables necesarios como son, el albedo de lación de la teledetección dentro de un modelo para la
superficie, el NDVI (Normalizad Diferente Vegeta-obtención de la evapotranspiración real diaria. De
tion Index), la proporción de vegetación, P , la emi-vesta forma se presenta una metodología que se
sividad de la superficie terrestre o la propia tempe-podría incluir en los modelos hidrológicos y contri-
ratura radiométrica superficial.buir así a afrontar problemas de planificación
ambiental, de programación y gestión de recursos
hídricos, e incluso de desertificación. Cálculo de la proporción de vegetación, Pv
En concreto, en este trabajo se muestra la aplica-
El procedimiento adoptado para la estimación de lación de un modelo basado en la ecuación de balan-
evapotranspiración real parte del modelo de resisten-ce energético y en un nuevo modelo de asociación
cias suelo-vegetación-atmósfera, propuesto por Sán-de resistencias en paralelo, propuesto por Sánchez
chez et al. (2007). Este modelo considera como ele-et al. (2007), para la obtención de la evapotranspi-
mento fundamental la partición del flujo de calorración real diaria. La zona de estudio es una región
sensible, H, en dos contribuciones procedentes delcompleta situada al sur de Italia, la Basilicata.
suelo y de la vegetación, teniendo en cuenta la pro-La complejidad del territorio dentro de la Basili-
porción de vegetación, P , con el fin de conferir un
vcata, la variabilidad en la tipología de la cubierta significado físico al modelo de resistencias en parale-
vegetal y los distintos usos de suelo, vienen carac- lo frente a otros modelos que aparecen en la literatura.
terizados mediante un mapa del proyecto CORINE El primer paso en la aplicación del método con-
Land Cover 2000. Los datos de campo necesarios siste en la estimación de P mediante la relaciónvse han medido en una red de estaciones agro-mete- (Valor & Caselles, 1996):
orológicas distribuidas por toda la región.
En cuanto a los datos de teledetección, tres imá-
genes se han seleccionado para este trabajo, dos
procedentes del sensor Landsat 7-ETM+ (26 sep- (2)
tiembre 1999 y 14 junio 2002) y una del Landsat5-
TM (26 mayo 2004).
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