Estimación del contenido de humedad del suelo mediante técnicas de teledetección

Abstract

El estudio de la humedad del suelo es uno de los grandes retos para la hidrología debido a su importancia en el ciclo hidrológico y a su alta variabilidad en el espacio y en el tiempo. Repercute principalmente en procesos climáticos debido a la evaporación y a los cultivos por la evapotranspiración de las plantas. Esto último afecta en el diseño y necesidades de riego para los cultivos. Por ello, es objetivo de este estudio realizar estimaciones de humedad del suelo en diferentes parcelas de cultivo situadas en la cuenca del Jarama a partir técnicas de teledetección con imágenes radar de Sentinel-1 e imágenes ópticas de Sentinel-2, así como establecer las relaciones existentes entre la señal de retrodispersión radar con factores climatológicos como la precipitación. Al comparar los valores de retrodispersión en una zona sin vegetación con los obtenidos en las distintas parcelas de cultivos, los resultados muestran que la vegetación interfiere en la señal radar disminuyendo su valor. Los valores de retrodispersión del cultivo de pistachos y la vegetación silvestre han obtenido buenas correlaciones con la humedad, siendo R²=0.61 y R²=0.60 respectivamente. Sin embargo, los cultivos de maíz y encinas con una densidad de vegetación mayor a los anteriores muestran menor correlación con los valores de humedad, siendo estos R2=0.44 y R2=0.37 respectivamente. Además, en el estudio realizado en la gravera, se ha comprobado que la permanencia de la humedad en el suelo depende directamente de factores climatológicos como la precipitación y temperatura. Por tanto, se concluye que la vegetación presenta una interferencia en la señal radar dificultando la estimación de humedad del suelo según del tipo de vegetación del que se trate y que su permanencia en el mismo depende directamente del volumen de precipitación y de la temperatura. También se comprueba la validez de las técnicas de teledetección como una herramienta útil de investigación y seguimiento.

The study of soil moisture is one of the great challenges for hydrology due to its significance in the hydrological cycle and the high variability in space and time. It mainly affects climatic processes due to evaporation and crops due to plant evapotranspiration. The latter affects the design and irrigation needs for crops. Therefore, the main objective of this study is estimates soil moisture in different cultivation plots located in the Jarama watershed by using remote sensing techniques with Sentinel-1 radar images and Sentinel-2 optical images, as well as establishing the relationships existing between the radar backscatter signal with weather factors such as precipitation. When comparing the backscatter values in an area without vegetation with those obtained in the different crop plots, the results show that the vegetation interferes with the radar signal, decreasing its value. The backscatter values of pistachio cultivation and wild vegetation have obtained good correlations with humidity, being R² = 0.61 and R² = 0.60 respectively. However, corn and holm oak crops with a higher vegetation density than the previous ones, show less correlation with humidity values, with R2=0.44 and R2=0.37 respectively. In addition, in the study carried out in the gravel pit, it has been found that the permanence of moisture in the soil depends directly on climatological factors such as precipitation and temperature. Therefore, it is concluded that the vegetation presents an interference in the radar signal, making it difficult to estimate the humidity of the soil according to the type of vegetation in question and that its permanence in it depends directly on the volume of precipitation and the temperature. The validity of remote sensing techniques is also checked as a useful research and monitoring tool.