Identificación y seguimiento de sumideros de carbono orgánico en suelos afectados por incendios forestales en el suroccidente de asturias usando imágenes de satélite y de sensores aerotransportados, datos de campo y laboratorio

Resumen

El carbono orgánico es un componente esencial de la materia orgánica del suelo. La medida de las reservas del carbono a distintas escalas es todavía un reto en la actualidad, debido principalmente a su elevada variabilidad espacial y temporal. La aplicación de los métodos tradicionales para cartografiar las reservas de carbono, basados en el análisis de muestras puntuales de suelo, es cara y requiere mucho tiempo, debido al gran número de muestras necesarias para capturar la gran variabilidad del carbono. Surge por lo tanto la necesidad de desarrollar métodos para cuantificar las reservas de carbono de forma rápida, precisa y con un coste inferior al de los métodos tradicionales. En esta tesis se evalúa la posibilidad de la espectroscopía y la teledetección en la región espectral del óptico (400−2500 nm) para estimar el carbono orgánico del suelo en zonas forestales quemadas del suroccidente de Asturias. En los últimos años se ha utilizado de forma creciente la espectroscopía para estimar en el laboratorio el carbono de muestras puntuales de suelo, con una precisión a menudo comparable a la obtenida con los métodos convencionales de análisis químico. En la tesis se ha utilizado la espectroscopía para estimar el carbono orgánico en muestras puntuales de suelo en el laboratorio y se ha demostrado el gran potencial de esta técnica. El uso de la espectroscopía en la tesis ha sido fundamental, dado que ha permitido establecer un puente entre los datos de laboratorio y los de teledetección. El uso de técnicas de teledetección (con imágenes de satélite o de sensores aeroportados) puede resultar muy útil para estimar la distribución espacial y temporal de las reservas de carbono a una escala regional. Sin embargo, la teledetección ha sido escasamente utilizada para estimar el carbono orgánico del suelo debido a múltiples limitaciones, entre las que se encuentran la absorción y dispersión atmosférica, la mezcla espectral y la relativamente baja relación señal-ruido de los sensores. Debido a estas limitaciones, los trabajos de teledetección para estimar el carbono del suelo se han restringido principalmente a zonas agrícolas y se han basado generalmente en el uso de sensores hiperespectrales (con decenas o cientos de bandas), que son los sensores de teledetección más afines a los utilizados en espectroscopía. En esta tesis se ha investigado el uso de distintos sensores y técnicas estadísticas para estimar el carbono del suelo en zonas forestales quemadas, que reúnen unas condiciones mucho más desfavorables (orografía, presencia de vegetación, etc.) que las de las zonas agrícolas en las que se han realizado la gran mayoría de los trabajos previos de otros autores. Una de las principales contribuciones de esta tesis ha sido la evaluación de las características espectrales de cinco sensores aeroportados o desde satélite para la estimación del carbono orgánico del suelo, tres de estos sensores hiperespectrales (CASI, AHS e Hyperion) y dos multiespectrales (Landsat-TM5 y MODIS). Los resultados mostraron que el sensor con mayor potencial para estimar este carbono del suelo fue el AHS. Otra contribución de la tesis ha sido el análisis de la posibilidad de transferir los modelos de predicción de carbono del suelo obtenidos en el laboratorio a imágenes del sensor AHS, para obtener estimaciones de carbono del suelo del área de estudio. La principal aportación de la tesis ha sido el desarrollo de algoritmos para estimar el carbono orgánico del suelo a escala de teledetección usando índices espectrales y técnicas estadísticas más sencillas que las utilizadas habitualmente. Estos algoritmos se probaron en imágenes AHS e Hyperion de zonas forestales quemadas y se obtuvo una precisión comparable o incluso mejor que la obtenida con los métodos utilizados habitualmente. Los algoritmos desarrollados en la tesis son por lo tanto más sencillos que los utilizados previamente, y también más precisos, incluso en zonas con unas condiciones más desfavorables.