Fenología de la superficie de la tierra (LSP)
Fundamentos
De la mano de las cartografiaras de cobertura de suelo, surge la necesidad de dar seguimiento periódico a la detección de cambios que puedan ocurrir en la vegetación, permitiendo de esta forma orientar el monitoreo y la gestión de manera eficiente, además de mantener actualizada la cartografía de objetos de conservación según las necesidades requeridas. Una de las aproximaciones más sensibles a la detección de perturbaciones o a los cambios graduales de la vegetación es la reconstrucción del ciclo fenológico, esto debido a que controla la productividad primaria bruta y la productividad neta de los ecosistemas, considerada incluso una de las formas más simples de detectar y espacializar los efectos del cambio climático.
Durante el año 2019 se le encomienda al laboratorio de Geo-Información y Percepción Remota de la Pontificia Universidad Católica de Valparaiso (LABGRS-PUCV) el desarrollo de la plataforma SMF-PNLC (Sistema de Monitoreo Fenológico para el Parque Nacional La Campana). La herramienta implementada bajo el lenguaje de programación R y las aplicaciones RStudio y Shiny, está diseñada para permitirle al usuario la visualización de series de tiempo de indices de vegetación a nivel de pixel, ver el comportamiento de las anomalías mínimas registradas y las alertas acumuladas del período. El proyecto ya se ha ampliado a la Reserva Nacional Río Carillo, el Parque Nacional Nahuelbuta y próximamente el Parque Nacional Pumalín Douglas Tompkins.
LSP (Land Surface Phenology)
La fenología presenta un gran potencial de ser monitoreada a una escala espacial amplia y temporalmente continua a través de sensores remotos, esto mediante el patrón estacional de variación en las superficies vegetales, conocido también como LSP (Land Surface Phenology). En oposición a la clásica medición de fenología de la vegetación, que describe observaciones in situ, como brotes, floración o senescencia de las hojas, el LSP representa el patrón de todos los tipos de vegetación presentes dentro del área medida por la resolución espacial o tamaño de píxel de la imagen del satélite a una escala temporal interanual (e.g. cada 16 días con MODIS). De esta forma el LSP puede dar cuenta de los cambios a corto y largo plazo producto del clima y otros factores tales como incendios forestales, manejo antropogénico y cambio de uso del suelo, degradación de suelos, pérdida de biodiversidad, plagas y enfermedades de plantas, entre otros. El LSP a menudo ha sido ajustado mediante curvas matemáticas a supuestos biológicos parametrizados para latitudes geográficas específicas, en general en literatura científica se han desarrollado modelos para latitudes medias y altas del hemisferio norte. Sin embargo, en ecosistemas áridos o semiáridos se pueden necesitar diferentes algoritmos para caracterizar la dinámica de la vegetación. Es por esto que el proyecto Sistema de Monitoreo Fenológico para el Parque Nacional La Campana hace uso de aproximaciones no paramétricas, lo que otorga flexibilidad para describir cualquier LSP, a diferencia de otras aproximaciones (ej. green-brown, bfast), incluso en series que tienen vacíos de información sin tener la necesidad de rellenarlos. Además entrega intervalos de confianza para la LSP esperada a escala temporal anual, permitiendo dimensionar la magnitud de las anomalías.
Vista principal de SMF-PNLC.
Revisa los informes del proyecto:
Informe N3 final Dic2018.pdfManual 29.03.2019.pdfCámaras Fenológicas (PhenoCams)
De manera complementaria al registro satelital, el proyecto también contempla la instalación de las llamadas “PhenoCams”. Estas cámaras de vigilancia de la vegetación permitirán validar con datos de campo las observaciones satelitales. La PhenoCam proporciona imágenes continuas en el tiempo y de manera remota, sin la necesidad de que los Guardaparques tengan que rescatar las imágenes de la cámara, ya que están dotadas de un panel solar y un sistema de transmisión de datos vía internet móvil, permitiendo la transmisión instantánea a un servidor ubicado en la PUCV. Las fotografías que son capturadas, son analizadas con técnicas que extraen información cuantitativa del color, y mediante el cálculo de índices de la vegetación proporcionan información sobre la cantidad y verdor del follaje presente. Esta herramienta ofrece la oportunidad de integrar la señal fenológica en toda la superficie de la vegetación o de identificar las copas de los árboles individuales y realizar análisis separados para diferentes especies.
Ejemplo de secuencia fotográfica de la PhenoCam instalada en el P.N. La Campana
Equipo de Guardaparques de CONAF y del LABGRS-PUCV instalando la primera PhenoCam del SNASPE
Literatura científica asociada a la metodología utilizada en la plataforma:
Chávez, R.O., S.A. Estay, and C.G. Riquelme. (2017). npphen. An R package for estimating annual phenological cycle. Santiago: Uach, PUCV, Chile.
Chávez, R. O., Moreira-Muñoz, A., Galleguillos, M., Olea, M., Aguayo, J., Latín, A., Manríquez, H. (2019). GIMMS NDVI time series reveal the extent, duration, and intensity of “blooming desert” events in the hyper-arid Atacama Desert, Northern Chile. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 76, 193–203. https://doi.org/10.1016/J.JAG.2018.11.013
Chávez, R.O., Rocco, R., Gutiérrez, Á., Dörner, M., Estay, S., Chávez, R. O., … Estay, S. A. (2019). A Self-Calibrated Non-Parametric Time Series Analysis Approach for Assessing Insect Defoliation of Broad-Leaved Deciduous Nothofagus pumilio Forests. Remote Sensing, 11(2), 204. https://doi.org/10.3390/rs11020204