En regiones semiáridas, la evaluación previa de los recursos hídricos disponibles constituye uno de los objetivos de la planificación hidrológica, más aún cuando las aguas subterráneas resultan ser la principal fuente de abastecimiento. En estos casos, la adopción de una política de gestión sostenible del agua debe regirse por la consecución de un equilibrio a largo plazo entre la recarga a los acuíferos y los bombeos. Para lograrlo es conveniente que se promueva la aplicación de metodologías que permitan identificar áreas potenciales de recarga en las que poder implementar mecanismos que la favorezcan. Sin embargo, la recarga en estas regiones suele concentrarse en áreas montañosas caracterizadas por la gran variabilidad de la precipitación, la heterogeneidad de los atributos del terreno y la escasez de datos. Estas propiedades, que dificultan la cuantificación directa de la recarga, hacen aconsejable evaluar con carácter previo la magnitud de los principales componentes del balance hídrico en un marco espacialmente distribuido. Adoptar una aproximación espacialmente distribuida facilita la incorporación de atributos del terreno cuyos patrones espaciales pueden ofrecer información muy valiosa para comprender el balance hídrico. La observación de estos patrones espaciales con ayuda de técnicas de teledetección no ha recibido la suficiente atención en la modelización hidrológica y por tanto su integración en los estudios de evaluación complementaría a las más clásicas herramientas de simulación del balance de agua.
El objetivo general de la tesis es desarrollar una aproximación metodológica simple y de coste moderado para la evaluación espacialmente distribuida del balance hídrico anual en regiones montañosas semiáridas. Para la aplicación del modelo se ha seleccionado Sierra de Gádor, un sistema montañoso que se alza como la principal área de recarga de los acuíferos inferiores del Campo de Dalías, una comarca del sureste español caracterizada por un pujante sistema agroindustrial con más de 20.000 has de invernaderos y una producción agrícola superior a 700 millones de euros/año.
La evaluación de los recursos hídricos potencialmente disponibles para gestión humana en regiones semiáridas puede simplificarse al cálculo de la escorrentía total que es la fracción a partir de la cual se genera la recarga. La metodología que se propone estima la escorrentía total de forma indirecta como diferencia entre la precipitación -P- y la evapotranspiración -E-. Para el cálculo de la precipitación espacialmente distribuida se han usado datos meteorológicos y técnicas de interpolación. Para la estimación de la evapotranspiración se ha desarrollado un modelo que asume la hipótesis de equilibrio hidrológico. El uso de esta hipótesis, que sugiere la linealidad entre el índice de área foliar -IAF- y la evapotranspiración anual -E- y que ha sido contrastada con datos experimentales y simulados, posibilita la estimación de E en un marco espacialmente distribuido a partir de la observación del IAF y del conocimiento previo de dos condiciones de contorno cuyos valores de IAF y E se consideran de referencia. En ausencia de datos de IAF se ha empleado el NDVI como indicador fiable del primero. Para la estimación del NDVI en las condiciones de contorno se propone una aproximación empírica desarrollada a escala regional que evalúa la desviación espacial del NDVI a lo largo de un gradiente climático. Para la estimación de los valores de E en las condiciones de contorno se emplea la hipótesis de Specht que establece una relación lineal a escala mensual entre la disponibilidad hídrica y la razón entre evapotranspiración y evapotranspiración potencial. La pendiente de esta relación o coeficiente evaporativo de Specht, es un valor constante que la vegetación ajusta para maximizar el uso del agua disponible sin llegar a agotar la reserva de agua durante ningún periodo del año. El agua disponible en cada periodo mensual viene condicionado por la capacidad de retención hídrica del suelo que es un parámetro necesario para estimar E en las condiciones de contorno.
Sierra de Gádor es un sistema montañoso que se enmarca en el extremo suroriental de la Península Ibérica. Se trata de una formación donde predominan las litologías carbonatadas y que culmina con una plataforma central amesetada, fragmentada en diferentes niveles y desarrollada entre los 800 y los 1800 metros de altitud. El régimen de precipitaciones y temperaturas en el área de estudio es típico de un clima mediterráneo. El paisaje de Sierra de Gádor se caracteriza por la severa degradación de la cubierta vegetal y ha sido el resultado de la intensa explotación forestal que tuvo lugar durante el siglo XIX como consecuencia de la actividad minera. En general, los suelos destacan por su escaso espesor y por presentar valores de capacidad de retención hídrica que oscilan entre 10 y 80 mm aproximadamente.
Para la generación de los mapas de precipitación se han empleado las series mensuales de precipitación pertenecientes a 35 estaciones meteorológicas localizadas en Sierra de Gádor y proximidades. La interpolación espacial de la precipitación media mensual se ha realizado a partir de las ecuaciones derivadas de un análisis multivariante entre esta variable y otras variables descriptivas (altitud, longitud, orientación y distancia a la costa). Igualmente se han caracterizado dos años de precipitación tipo, seco y húmedo, para evaluar el impacto que dichas perturbaciones tienen en el cálculo del balance hídrico. Para la estimación de los mapas de evapotranspiración potencial -Ep- se ha empleado la ecuación calibrada de Hargreaves-Samani. Este método calcula Ep en función de la radiación solar incidente, la temperatura media del aire y el rango de oscilación térmica del aire. Los mapas de radiación solar incidente se han obtenido con un modelo de irradiancia mientras que para generar los mapas de temperatura se ha procedido de forma similar que para la variable precipitación. La calibración de la ecuación de Hargreaves-Samani se ha realizado con valores de evapotranspiración de referencia medidos en varias estaciones agrometeorológicas distribuidas en las proximidades de Sierra de Gádor. Para el análisis espacial de las desviaciones de NDVI en Sierra de Gádor se han adquirido, corregido y procesado cuatro imágenes Landsat7 ETM+ correspondientes a diferentes periodos estacionales. Finalmente, el valor medio de NDVI es empleado para la estimación de los valores de referencia de NDVI y para la estimación espacialmente distribuida de E.
La aproximación metodológica es robusta para identificar áreas con déficit local de agua y áreas potenciales de recarga caracterizadas, respectivamente, por la presencia de lugares con densidades de vegetación superiores o inferiores a los valores dados para unas condiciones consideradas de referencia. En términos generales, la evapotranspiración espacialmente promediada en Sierra de Gádor representa un 70% de la pr
