estimacion del balance de carbono dehesa majadas. aplicacion del modelo spa

7/25/2019 Estimacion Del Balance de Carbono Dehesa Majadas. Aplicacion del modelo SPA

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UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA

CENTRO UNIVERSITARIO DE PLASENCIA

Curso 2014/2015

Convocatoria s!"ti!#$r! 2015

ESTIMACIN DEL BALANCE DE CARBONO EN EL ECOSISTEMA DE LADEHESA DE MAJADAS DE TITAR (CCERES). APLICACIN DEL

MODELO ECOFISIOLGICO SOIL-PLANT-ATMOSPHERE

Traba! "r#$#%&a'! "ara !"&ar a T&*! O+,-,a '#

%RADO EN IN%ENIER&A 'ORESTAL ( DEL )EDIO NATURALPOR LA UNIVERSIDAD DE E*TRE)ADURA

AUTOR

J!$/ L*,$ S!$ Par#!

TUTORES

Ra+a# B#% S*1r#0G#rar'! M!r#%! Mar-!$

Pa$#%-,a a $#"&,#2br# '# 3456


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2 Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA

CENTRO UNIVERSITARIO DE PLASENCIA

%RADO EN IN%ENIER&A 'ORESTAL ( DEL )EDIO NATURAL

ESTIMACIN DEL BALANCE DE CARBONO EN EL ECOSISTEMA DE LADEHESA DE MAJADAS DE TITAR (CCERES). APLICACIN DEL

MODELO ECOFISIOLGICO SOIL-PLANT-ATMOSPHERE

D,r#-&!r Ra+a# B#% S*1r#0 A*&!r J!$/ L*,$ S!$ Par#!

F'! Ra+a# B#% S*1r#0 F'! J!$/ L*,$ S!$ Par#!

S!"ti!#$r! 2015


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Agradecimientos

Primeramente, me gustara agradecer a mis tutores Dr. Rafael Bentez Surez y Dr.

Gerardo Moreno Marcos la ayuda prestada desde el principio y en todo momento, pues

sin ellos este trabao no !ubiera sido posible.

"l programa de becas #uropeo #rasmus $$P %$ong $ife Programe& por permitirme

!aber disfrutado y tomado parte en esta a'entura caledonia.

"l Dr. Mat!e( )illiams y el e*uipo de in'estigaci+n de la #scuela de iencias de la

-ierra de la ni'ersidad de #dimburgo/ #manuel, $u0e, Rodrigo, $ucy, Da'id, "ndre(.

"aron, Susane y el resto de miembros de 1-!e "ttic2.

" mis compa3eros de Plasencia, con nuestros buenos y malos momentos, al final

siempre se aprende durante el camino recorrido.

4 para finalizar, y lo ms importante, a *uien ms deseo de 'erdad dar las gracias5 portodo lo recibido, *uerido y ense3ado, a mi familia.

"!, y a ti.


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ndice

ndice de contenido...........................................................................................................5

ndice de figuras................................................................................................................7

ndice de tablas..................................................................................................................8

Captulo 1. Resumen.......................................................................................................9

Captulo 2. Antecedentes...............................................................................................11

2.1 Hacia dnde se dirige el cambio climtico: perspectiva actual.................................11

2.2 l ciclo del carbono en los ecosistemas terrestres: sumideros ! fuentes...................15

2." #actores perturbadores en el ciclo del carbono.........................................................1$

2.".1. %utrientes ! su relacin con el aumento de di&ido de carbono..............1$

2.".2. 'ambios en la cobertura o el uso de la tierra............................................17

2.".". (tros factores............................................................................................18

2.) l papel de los sistemas silvopastorales....................................................................2*

2.5 +a importancia del carbono en el suelo.....................................................................2)

2.$ l concepto de %...................................................................................................25

2.7 ,ed #lu&net................................................................................................................28

2.8 +as t-cnicas dd! 'ovariance '/..........................................................................29

2.8.1. 0n u- consiste -sta t-cnica..................................................................."1

2.8.2. 03u- instrumentacin se suele utili4ar en este tipo de torres.............. ....""


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Captulo 3. Objetivos e hiptesis.................................................................................."$

Captulo . !ateriales " m#todos................................................................................."9

).1 +ugar de estudios......................................................................................................."9

).2 l modelo 6 Soil6Plant6"tmosp!ere/...................................................................)7

).2.1. 6reparacin de datos micrometereolgicos Met Dri'ers file/...................)9

).2.1.1. l problema del ap filling...........................................................52

).2.1.2. -todo de imputacin mltiple..................................... 55

).2.2. 'alibrado de datos de suelo Soil Parameters file/....................................58

).2.". 'alibrado de datos de vegetacin 7egetation parameters file/.................$*

).2.). rc;ivos (utput..........................................................................................$2

Captulo $. Resultados " discusin....................................................................


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ndice de 'iguras

#igura 1. misiones antropgenas anuales de A totales t'(2eBaCo/ por grupos degases desde 197* a 2*1*.

#igura 2. suemati4acin de los intercambios de flu=os de '(2entre la atmsfera?vegetacin ! suelo.

#igura ". suema general del funcionamiento de las torres de flu=os dd!.

#igura ). 6rincipio general de las t-cnicas dd! covariance.

#igura.5. 'rouis de situacin de la finca ob=eto de la investigacin.

#igura.$. Detalle de la finca situada en la de;esa bo!al en el t-rmino municipal dea=adas de Ei-tar.

#igura 7. Eorre de flu=os#ddyincluida dentro de la red global #lu&net en la finca 4onade estudios en a=adas 'ceres/.

#igura 8 . Diagrama general de la disposicin de los 79 aparatos de medicin de la torrede flu=os dd!.

#igura 9. rfica ue muestra la reconstruccin de la serie temporal correspondiente alset de datos de temperatura Fc/ ! los dGas transcurridos para los tres aCos 2**92*1*2*11/.

#igura 1*. ,epresentacin del periodo 2**92*11 de las distintas variables climticasenfrentadas con los valores de % Imol '(2m2s 1/ recogidas por la torre de flu=ossituada en el lugar de estudios.

#igura 11. >alores generados por el modelo 6 Soil6Plant6"tmosp!ere/ de balance decarbono e&presado por la magnitud % Imol '(2m2s 1/.

#igura 12. >alores generados por el modelo 6 Soil6Plant6"tmosp!ere/ de produccinprimaria bruta 66? e&presados en g ' m2s 1/.


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Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

ndice de tablas

Eabla 1. 6armetros necesarios para el arc;ivo de datos meteorolgicos.

Eabla 2. 6orcenta=e de valores perdidos para los datos recogidos en la estacin#ddypara cada aCo.

Eabla ". 6armetros necesarios para el arc;ivo de datos de suelo.

Eabla ). 6armetros necesarios para el arc;ivo de datos de vegetacin.

Eabla 5. =emplo de parmetros generados por el modelo 6 dentro de los arc;ivossalientes outputs/. Jilliams? 2**"/


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! Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

Captulo 1. Resumen

l presente documento titulado Kstimacin del balance de carbono en el ecosistema de

la de;esa de a=adas de Ei-tar 'ceres/. plicacin del modelo ecofisiolgico Soil6

Plant6"tmosp!ere.L trata de reali4ar una conte&tuali4acin ! comprensin de la

dinmica global del ciclo de carbono dentro de un sistema propio de la 'omunidad

utnoma de &tremadura como es la de;esa? en relacin a su "ontri#u"i$n %ara la

mitiga"i$n de las emisiones de di$xido de "ar#onoen un escenario de cambio climtico

global.

e proceder a reali4ar un estudio e&ploratorio sobre si la de;esa de la 4ona de estudiosacta como sumidero o fuente de carbono dentro de un periodo de tiempo a corto pla4o.

sto se ;ar comparando las observaciones obtenidas en la recogida de datos de las

variables a pie de campo, con los resultados simulados por el modelo ecofisiolgico

6? con el fin de validar -ste ! entender como se comporta la de;esa en t-rminos de

balance final de carbono.

+as observaciones fueron recogidas por medio de una torre de flu=os incluida en la red

global8lu9net? utili4ando para ello la aplicacin de las t-cnicas dd! covariance.6ara la comparacin del modelo con las observaciones? se evaluaron las variables de

balance de carbono en el ecosistema %/? ! la produccin primaria bruta 66/?

estando -stas dos altamente relacionadas en la dinmica del ciclo de carbono.

#inalmente se propondrn modelos de gestin enfocados al secuestro de carbono como

principal ob=etivo para tratar de conseguir el aporte de este tipo de ecosistema terrestre

como es la De;esa en la luc;a por la mitigacin ! adaptabilidad al cambio climtico.

(alabras clave)balance de carbono? modelo 6?#ddy co'ariance? cambio climtico.


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&' Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

A*+,RAC,

-!is document entitled :#stimating t!e carbon balance in t!e de!esa ecosystem of

Maadas de -i;tar %ceres&. "pplication of ecop!ysiological model Soil6Plant6

"tmosp!ere: is ma0ing a conte9t and understanding of t!e global carbon cycle

dynamics (it!in our o(n system of t!e region of #9tremadura as t!e de!esa, in relation

to its contribution to t!e mitigation of carbon dio9ide emissions in a scenario of global

climate c!ange.


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&& Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

Captulo 2. Antecedentes

2.1 -acia dnde se dirige el cambio climtico) perspectiva actual

Ho! en dGa? el estudio e&perimental del clima ! los resultados? anlisis ! conclusiones

derivados del inmenso aporte de los registros meteorolgicos configuran la ciencia delclima? ue ocupa la atencin de prestigiosas instituciones nacionales e internacionales.

us investigaciones ;acen posible un detallado conocimiento del clima pasado !? a

trav-s de una combinacin de anlisis empGrico ! aplicacin de modelos num-ricos? la

previsin del clima futuro.

+a preocupacin sobre un calentamiento global ligado al incremento atmosf-rico de

'(2 ;a traspasado las fronteras del mbito acad-mico ! suscita el inter-s !preocupacin de la sociedad en general.


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&2 Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

Ha! ue reseCar la diferencia significativa ue e&iste entre cambio climtico !

variabilidad climtica? para poder comprender los cambios surgidos en los dos ltimos

siglos respecto al clima ! su efecto sobre los diversos ecosistemas e&istentes en la tierra

+osada? 2**9/.

+os cambios ue ocurren a escala de 1** *** aCos? es decir los ue ;an ocurrido

durante el 6leistoceno? en concreto los periodos glaciares e interpluviales de la ltima

glaciacin acaecida ininterrumpidamente entre 1" *** ! 9 *** aCos atrs/ entrarGan en

la definicin estricta de cambio climtico. e ;ablarGa de variabilidad climtica para

designar las alteraciones a escala de ciclos de unos 1 1** aCos? con un clima estable

slo con peueCas fluctuaciones de 1* a 15 M/ en el ue se ;a desarrollado la vida en

los ltimos nueve mil aCos ()ardos *arri$n et al+, 2'&'-

l clima ;a sido el principal precursor del asentamiento del ser ;umano? condicionando

el cambio del nomadismo al sedentarismo? siendo determinante en la aparicin de la

agricultura? asG como el ;ec;o de ;aber provocado la e&tincin ! desaparicin de

diversas especies ! civili4aciones? a la par de ;aber producido cambios pronunciados en

la superficie de la tierra ! en la circulacin del oc-ano.

@nas condiciones climticas mas ptimas ! clidas? ! un ma!or incremento en la

precipitacin? propici el inicio por e=emplo del cultivo del maG4 en m-rica 'entral? el

arro4 en &tremo (riente o el trigo ! otro tipo de cereales en (riente 6r&imo ()ardos*arri$n et al+, 2'&'-.

Eambi-n la distribucin de las especies arbreas forestales ;a cambiado continuamente

con el clima? cambios evidentes en los bosues de uropa desde la ltima glaciacin.

+as actividades ;umanas? tales como el uso de combustibles fsiles para la produccin

de energGa ! los procesos derivados del cambio en el uso del suelo ! silvicultura? estn

generando grandes emisiones de gases de efecto invernadero A/ como di&ido de


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carbono '(2/? mon&ido de carbono '(/? clorofluorocarbonados '#'Ns/? &idos de

nitrgeno %(&/ ! metano 'H)/? principalmente? siendo el '(2uno de los A ms

importantes por las grandes cantidades en las ue se emite Oen=amGn (rdCe4? 2*12/.

'omo se puede observar en la figura 1 las emisiones antropgenas de gases de efecto

invernadero A/ totales ;an continuado en aumento de 197* a 2*1* ! los ma!ores

aumentos decenales absolutos se ;an producido al final de ese perGodo alrededor de un

78 M del aumento de -stas emisiones en este periodo procede de la uema de

combustibles fsiles ! a procesos industriales/.

pesar de ue cada ve4 es ma!or el nmero de polGticas de mitigacin del cambio

climtico? las emisiones de A anuales aumentaron en promedio 1?* igatonelada de

di&ido de carbono euivalente t'(2e/ 2?2M/ por aCo entre 2*** ! 2*1*? cifra ue

contrasta con las *?) t'(2e 1?"M/ por aCo entre 197* ! 2***.

+as emisiones antropgenas de A totales entre 2*** ! 2*1* fueron las ms altas en la

;istoria de la ;umanidad ! llegaron a )9 P)?5/ t'( 2 eBaCo en 2*1*. +a crisis

econmica mundial ue comen4 en 2**7B2**8 solo consigui ue las emisiones se

redu=eran temporalmente A6''? 2*1)/.


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8ig. ?.misiones antropgenas anuales de A totales t'(2eBaCo/ por grupos de gases desde 197* a

2*1*. ases fluorados? &ido nitroso? metano? '(2procedente de uemas de combustibles fsiles ! de

procesos industriales? ! '(2 #(+@procedente de la silvicultura ! usos del suelo. #uente: A6'' 2*1).

lrededor de la mitad de las emisiones antropgenas acumuladas de '( 2entre 175* !

2*1* se ;an producido en los ltimos )* aCos? aumento ue corresponde de forma

directa a los sectores del suministro de energGa )7M/? la industria "*M/? el transporte11M/ ! los edificios "M/ A6''? 2*1)/.


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2.2 /l ciclo del carbono en los ecosistemas terrestres) sumideros "

'uentes

l carbono del planeta se almacena en cinco grandes compartimentosQ las reservas

geolgicas? los oc-anos? la atmsfera? los suelos? ! la biomasa vegetal? e&istiendo en la

atmsfera entre 72* ! 78* 6g de ' segn autores? principalmente en forma de di&ido

de carbono.l carbono orgnico de los ;ori4ontes superiores de los suelos epipedones/ contiene

entre 12** a 15** 6g de '? principalmente como sustancias ;umificadas bioestables

Oravo? 2**7/.

sas cifras resultan insignificantes frente a los contenidos de carbono en el oc-ano !

rocas geolgicas allardo? 1988? citado en Oravo? 2**7/. sG? se estima ue en el

con=unto de los mares ! oc-anos est presente en forma inorgnica disuelta como

carbonato sdico ! bicarbonato clcico/? orgnica disuelta '(D/ o incluido en laspartGculas orgnicas en suspensin? unos "8** 6g de carbono.

l ciclo del carbono es un sistema comple=o ue involucra procesos geolgicos?

uGmicos ! fGsicos. Rste ciclo comien4a con la fi=acin del di&ido de carbono

atmosf-rico a trav-s de los procesos de fotosGntesis reali4ada por las plantas ! ciertos

microorganismos. n este proceso? el di&ido de carbono ! el agua reaccionan para

formar carbo;idratos ! simultneamente liberar o&Ggeno? ue pasa a la atmsfera.

6arte de los carbo;idratos se consumen directamente para suministrar energGa a la

planta? ! el an;Gdrido carbnico? asG formado? se libera a trav-s de sus ;o=as o de sus

raGces. (tra parte es consumida por los animales? ue tambi-n liberan di&ido de

carbono en sus procesos metablicos.

+as plantas ! los animales muertos son finalmente descompuestos por microorganismos

del suelo? lo ue da como resultado ue el carbono de sus te=idos se o&ide en an;Gdrido

carbnico ! regrese a la atmsfera artGne4 et al.? 2**)/.


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6or tanto es destacable ue la e&presin Ksumidero de carbonoL se refiere a la e&istencia

de un flu=o neto de carbono desde la atmsfera al sistema? mientras ue la e&presin

Kfuente de carbonoL significa un flu=o en sentido inverso? desde el sistema a la

atmsfera. u diferencia algebraica se refle=a en el balance de carbono? sea positiva o

negativa.

in embargo? aunue actualmente a la ma!orGa de masas forestales se les atribu!e la

capacidad de almacenar reservorios de carbono? los ecosistemas terrestres fueron

probablemente fuentes de emisin de este compuesto durante los periodos glaciares?

debido a la sustitucin de bosues por pasti4ales? desiertos o tundras.

s por ello ue una me=or comprensin de esta dinmica es importante porue podrGa

indicar cmo el sistema de la Eierra va a responder a las tendencias actuales de aumento

de la temperatura ! el '(2atmosf-rico ';apin et al.? 2**5/

2.3 0actores perturbadores en el ciclo del carbono

&isten multitud de factores perturbadores en la capacidad de transformar un ecosistema

de emisor a sumidero de '(2. l igual ue dentro de los ecosistemas sumideros se

puede incrementar la capacidad de almacenar carbono segn el mane=o? cambios en el

uso de la tierra? tambi-n se puede ver alterado el balance global final debido a la

incidencia de los incendios forestales? o a la accin de los insectos o de la fauna. l

aumento de la temperatura media debido al proceso de calentamiento global? condiciona

la dinmica ! disponibilidad de los nutrientes en los ecosistemas terrestres.

@.A.?. >utrientes y su relaci+n con el aumento de di+9ido de carbono

+os resultados e&perimentales sobre los efectos del incremento de '(2 en la

disponibilidad de nitrgeno en el suelo son contradictorios: en unos? el incremento de


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carbono en e&udados? mantillo ! ri4odeposicin? aumenta el nitrgeno disponible ! en

otros? lo disminu!e. i las plantas asimilan ms carbono al aumentar la concentracin de

'(2? producirn ms ;o=arasca? ms materia orgnica derivada de la misma se

incorporar al suelo e inmovili4ar nutrientes? lo ue reduce su disponibilidad por la

planta cu!o estatus nutritivo declinar.

6ero las temperaturas elevadas aumentan la tasa de descomposicin de la materia

orgnica ! la minerali4acin del nitrgeno? ! como dic;a tasa aumenta ms ue la

produccin primaria neta? los nutrientes estarn ms disponibles en la ma!orGa de los

casos? aunue a e&pensas de la disminucin de la materia orgnica del suelo a&e et al?

1998? citado en 6ardos 'arrin et al.? 2*1*/.

s necesaria por tanto una gestin adecuada de las masas forestales guiada ;acia el

aumento de la aportacin de nitrgeno ! otros nutrientes esenciales a fin de compensar

los ratios ':%utrientes? todo para mantener el euilibrio natural ! me=orar las

condiciones de crecimiento de los sistemas forestales.

@.A.@. ambios en la cobertura o el uso de la tierra

e considera uso de la tierra al con=unto de m-todos? actividades e insumos aplicados en

un determinado tipo de cubierta del suelo una serie de acciones ;umanas/.

+os cambios de uso son auellos cambios en el uso o la gestin de las tierras por los

seres ;umanos? ue pueden provocar cambios en la cubierta del suelo. stos cambios

pueden influir en el albedo? la evapotranspiracin? las fuentes ! los sumideros de gases

de efecto invernadero? o en otras propiedades del sistema climtico? ! en consecuencia

tener un impacto en el clima a nivel local o mundial gudo ,omero et al.? 2**7/.

+a deforestacin ! la degradacin forestal? a trav-s de la e&pansin agrGcola? la

conversin a tierras de pastoreo? el desarrollo de infraestructuras? la tala destructiva? los


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& Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

incendios? etc. representan cerca del 2*M de las emisiones globales de gases de efecto

ms ue el producido por el sector del transporte mundial ! slo por detrs del sector

energ-tico.

ctualmente resulta evidente ue para constreCir el impacto del cambio climtico

dentro de los lGmites ue la sociedad considere ra4onables? la temperatura media debe

estabili4arse en dos grados 'elsius. sto ser prcticamente imposible sin reducir las

emisiones del sector forestal? adems de otras acciones de mitigacin Harris et al.?

2*11/.

+os efectos de los diversos usos de la tierra en el secuestro de carbono ;an sido tambi-n

ob=eto de estudio. n el traba=o de Sirb! ! 6otvin? 2**7/? al comparar tres clases de uso

de la tierra bosue mane=ado? sistema agroforestal ! pasti4al/ en el trpico se

encuentran sustanciales diferencias en el contenido en carbono de los tres ecosistemas

""5 g ' ;a1? 1)5 g ' ;a1! )$ g ' ;a 1respectivamente/? lo ue evidencia ue la

proteccin de los bosues evitando su conversin en pasti4al tiene un efecto mu!

positivo en el potencial de secuestro de contenido en carbono.

@.A.A. =tros factores

+a interaccin del o4ono ! el '(2?! el efecto negativo del primero sobre la fotosGntesis

! produccin primaria? ;an suscitado el inter-s cientGfico ante el incremento atmosf-rico

de '(2?? no ;abiendo consenso en cuanto a los efectos producidos.

6or e=emplo? Justman et al. 2**"/ propuso ueen condiciones de niveles altos de '(2

interaccionando con o4ono? en poblaciones dePopulus tremuloides ic;&. los efectos

per=udiciales del o4ono aumentan los daCos a nivel celular ! reducen la resistencia a

infecciones? mientras ue por el contrario por e=emplo en Pinus syl'estris +. se

atenuaban sus efectos negativos.

(tro e=emplo de predecibles impactos negativos del cambio climtico es el estudio de

simulacin del rango potencial en #rancia deP!ytop!tora cinnamomi ,ands.? patgenode especies del g-nero uercus? en el ue se combinan datos fisiolgicos ue predicen


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&! Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

la supervivencia invernal del patgeno con las temperaturas en un rango de *?5* a 5F '/

en un escenario climtico regionali4ado derivado de un modelo de circulacin global

con el cual se comparan los periodos de 19$81998 ! 2*7*2*99.

+os resultados predicen ma!ores tasas de supervivencia del patgeno con un potencial

de e&tensin del rango de la enfermedad desde la costa atlntica ;acia el este Oergot et

al? 2**)? citado en Olom et al.? 2**9/.

6or ltimo? ;a! ue destacar la perturbacin en el ciclo del carbono a nivel de

ecosistema terrestre en relacin al factor de los incendios. l aumento de temperaturas !

la alteracin del r-gimen de precipitaciones? con intensificacin de los periodos secos?

como predecibles alteraciones del clima? cabe presumir condu4can a patrones diferentes

en la magnitud ! frecuencia de los incendios en muc;os ecosistemas forestales? con

especial incidencia en los de clima mediterrneo? ! mas todavGa en un sistema como la

De;esa >-le4? 2***/.

n los incendios forestales se emiten grandes cantidades de '(2 a la atmsfera =unto

con metano ! produccin de aerosoles? emisiones ue son mu! variables en el espacio !

el tiempo entre aCos/ e inciertas? dadas las caracterGsticas de los incendios cambios en

su severidad ! frecuencia/? por lo tanto? esta incertidumbre propicia el escaso

conocimiento acerca del '(2 liberado a la atmsfera.

ste ;ec;o no resta ue los autores subra!en ue si las tendencias observadas continan?! la prediccin del A6'' sobre aumento de los fuegos en el rea mediterrnea? unido a

la predecible duplicacin de la concentracin de atmosf-rica de '(2? se cumple? la

prevencin de incendios forestales ! las polGticas de luc;a contra incendios reuieren

primacGa absoluta.


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2' Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

2. /l papel de los sistemas silvopastorales

l protocolo de S!oto reuiere ue cada paGs industriali4ado tenga un m-todo

trasparente ! verificable para estimar el tamaCo ! evolucin del carbn almacenado en

los ecosistemas forestales. n t-rminos del primer compromiso alcan4ado fue para el

periodo 2**82*12? el panel intergubernamental para el cambio climtico A6''/

predi=o la evolucin del reservorio usando un enfoue ascendente bottom6up

approac!/.

ste enfoue est basado en el uso de datos e&traGdos de inventarios forestales

nacionales o regionales. +a biomasa del componente arbreo comprende el reservorio

principal de carbono en los ecosistemas forestales? inclu!endo la biomasa del

sotobosue? ;o=arasca? restos de madera ! la materia orgnica del suelo 6ignard et al.?

citado en Oravo et al.? 2**8/.

+a de;esa es el sistema silvopastoral ms e&tenso de uropa ic;orn et al.? 2**$?

citado en ,oig et al.? 2**9/? ue ocupa actualmente unas 2 "** *** ;a en el suroeste de

spaCa ! 87* *** ;a en 6ortugal. +a importancia de las de;esas descansa en valores

ambientales ! socioeconmicos. Rstas =uegan un papel fundamental en la economGa de

reas rurales del suroeste de la 6enGnsula Ab-rica scribano ! 6ulido 1998Q 'ampos

2**)Q 6ereira et al. 2**)? citados en oreno ! 6ulido? 2**8/.

on sistemas ue proporcionan diversos productos como frutos para alimento ;umano o

animal? forra=e ganadero? madera ! leCa? servicios ambientales como el mantenimiento

de la fertilidad del suelo? refugio para la biodiversidad animal? el secuestro de carbono

para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero ! el rendimiento ! calidad del

agua. in embargo? la ma!orGa de los 6 se locali4an en reas marginales? tienen ba=a

rentabilidad comercial ! estn su=etos a dos tendencias divergentes ue comprometen su

persistencia a largo pla4oQ la intensificacin ! e&tensificacin de la actividad ganadera?! el abandono oreno ! 6ulido? 2*12/.


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2& Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

egn apuntan los distintos modelos de prediccin? con sus inevitables grados de

incertidumbre? en el sur de uropa es una tendencia general el aumento de la

temperatura media ! una disminucin de la disponibilidad ;Gdrica en el medio.

sto conlleva innegables per=uicios a un sistema como la De;esa? para el sector agrGcola

asG como el ganadero? principales actividades en &tremadura? debido al efecto sobre la

disponibilidad de pastos? o la proliferacin de plagas ! enfermedades? incidiendo

tambi-n en las masas forestales.

ste ltimo aspecto se agravarGa mas todavGa si se tiene en consideracin la

problemtica actual ue e&iste en los sistemas agroforestales como la de;esa con el

patgeno de la seca el oomiceteP!ytop!t!ora cinnamomi ,ands./? siendo desconocido

en la actualidad muc;o acerca de su biologGa? con lo ue =unto a los posibles efectos

negativos adversos condicionados por el aumento de la temperatura? la falta de

regenerado patente ! la reduccin de las condiciones ;Gdricas ptimas? producen una

preocupacin evidente.

+os 6 pueden ser fuentes importantes de emisiones de gases de efecto invernadero?

especialmente en latitudes ba=as. l impacto de las prcticas como la labran4a en la

agricultura intensiva? la uema incontrolada? abonos ! enmiendas? ! las perturbaciones

frecuentes pueden conducir a la emisin de '(2? 'H) ! %2( de los suelos ! la

vegetacin a la atmsfera. todo esto tambi-n se le suma la preocupacin general de la

acusada ausencia de regenerado en el arbolado debido a las malas prcticas ganaderasen un medio como la de;esa.

l establecimiento ! la gestin de los sistemas agrosilvopastorales incompatibles con las

condiciones edficas ! climticas pueden acelerar las emisiones de A del suelo

predominante. istemas agroforestales no sostenibles se degradan rpidamente? ! los

cultivos leCosos ! ;erbceos pueden convertirse en fuentes significativas de A.

Rstos pueden dar lugar a la compactacin del suelo ! la erosin con p-rdidasignificativa de compuestos lbiles de ' ! % a la atmsfera Di&on? 1995/.


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s de reseCar adems? ue la degradacin de pasti4ales contribu!e de manera

significativa al aumento del '(2atmosf-rico? !a ue en estos sistemas ;a! una rpida

descomposicin del carbono de la materia orgnica !? por tanto? ma!or emisin

ndrade e Abra;im? 2**"/.

Oa=o el tGtulo de TAmpactos? vulnerabilidad ! adaptacin de la biodiversidad espaCola

frente al cambio climticoT rau=oet al.? 2*11/? el informe reali4ado durante dos aCos

plantea ue el alcornoue se e&tinguir en spaCa en 1** aCos ! ue en los pr&imos )*

el clima de=ar de ser el adecuado para el 7*M de las principales especies forestales ue

se distribu!en por el paGs. egn el estudio? en el me=or de los casos? los cambios

meteorolgicos amena4arGan al 57M de las especies forestales !? en el peor de los casos?

;asta al 9)M.

+a de;esa puede contribuir de dos maneras para reducir el balance neto de emisiones de

'(2? contribu!endo asG a la mitigacin del cambio climtico: por un lado? disminu!endo

las emisiones de su sistema productivo ! por otro? en determinados casos? aumentando

su capacidad de secuestro de carbono? ! en todo caso gestionando de forma sostenible el

carbono secuestrado a lo largo de los aCos +a de;esa ndalu4a ! el cambio climtico?

2**9/.

+a cantidad de carbono fi=ado en los sistemas agrosilvopastoriles es afectada por las

especies rbolBarbusto? la densidad ! distribucin espacial de los rboles ! la toleranciade sombra de las especies ;erbceas %!berg ! Hogberg? 1995? UacVson ! s;? 1998?

citado en Oeer et al.? 2**"/.

n un entorno como el mediterrneo? caracteri4ado? en general? por valores no elevados

de biomasa? la encina uercus ile9 +./ posee una significativa capacidad de almacenar

carbono por unidad de volumen? dada la elevada densidad de su madera. sG? la cantidad

de '(2acumulada en una encina con un volumen de fuste de *?2 m"

alcan4a los )*1?9)Vg 'onse=erGa de edio mbiente. Uunta de ndalucGa? 2**7/.


23/85


+a ma!orGa de los autores ! gestores son ms favorables al sistema agroforestal? como

modelo ms euilibrado entre el uso ! aprovec;amiento antrpico del medio natural? !

el secuestro de carbono como servicio ambiental de la de;esa.

sto es debido a la posibilidad ue tienen estos sistemas de compensar las emisiones de

gases de efecto invernadero inmediatos asociados a la deforestacin ! evitar su

sustitucin por la agricultura.

egn Di&on 1995/ dentro de las latitudes tropicales? se estima ue una ;ectrea de la

agroforesterGa sostenible puede proporcionar bienes ! servicios ue potencialmente

compensan 2*.*5 ;ectreas de deforestacin.

escala mundial? los sistemas 6 potencialmente podrGan establecer esta

compensacin entre valores de 585 & 1*$ ! 1275 & 1*$;ectreas de tierras gestionadas

con t-cnicas adecuadas? ! pudiendo almacenar de 12 a 228 mediana 95/ g ' ;a 1ba=o

el clima ! las condiciones edficas actuales.

modo de resumen? cabe reseCar ue la capacidad de secuestro ! evolucin del

contenido en carbono en suelos de sistemas agrosilvopastorales es tambi-n ob=eto de

estudios ue revelan los notables beneficios ue entraCan respecto a los sistemas

agrGcolas? pues en ellos el carbono procedente del desfronde puede compensar la

p-rdida generada en el suelo por descomposicin microbiana ! fngica de la materia

orgnica en comparacin con sistemas e&clusivamente agrGcolas? a lo ue se aCade lacontinua absorcin de '(2atmosf-rico en los primeros.


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2.$ a importancia del carbono en el suelo

+a e&presin Kcarbono en el sueloL se refiere? en sentido estricto? al contenido en su

materia orgnica carbono orgnico/ ! no comprende el carbono contenido en la

;o=arasca ! mantillo. l carbono orgnico del suelo constitu!e apro&imadamente dos

tercios del carbono secuestrado en los ecosistemas terrestres? con un contenido global de

1.5** 6g ' ()ardos *arri$n et al+, 2'&'-

l contenido de carbono orgnico en el suelo resulta de la diferencia entre la aportacin

de restos orgnicos de los seres vivos ! su p-rdida por la actividad respiratoria en el

suelo causante del flu=o de '(2a la atmsferaQ ue? en el ciclo global de carbono? ocupa

el segundo lugar en magnitud. e ;a estimado cerca de un $* a 8* M del carbono fi=ado

en la fotosGntesis de un dosel arbreo >alentini et al.? 2***? citado en 6ardos 'arrin et

al.? 2*1*/. l conocimiento de la concentracin de '(2! de la respiracin autotrfica !

;eterotrfica/ en el suelo ! su evolucin ante el calentamiento global se consideran? por

tanto? vitales para predecir respuestas al cambio climtico.

l clculo del contenido total de carbono en los suelos? a nivel de un paGs entero?

reuiere de una base de datos ! sistemas de informacin geogrfica A/? para obtener

un resultado ue obviamente va a tener un margen de error considerable.

n 4onas como &tremadura? con un largo ;istorial de incendios? actividad agrGcola? !

pastoreo e&cesivo? la p-rdida de carbono con respecto al material original es

considerable. %o se producir un secuestro de carbono de reseCar en el suelo? mientras

no ;a!a cambios en el uso del territorio.

Eipos de vegetacin ue dan lugar a suelos pobres en carbono? cultivos de secano?

4onas abandonadas con comunidades vegetales poco productivas/? deberGan ser

sustituidos por 4onas con vegetacin ue acumulen gran cantidad de carbono ba=o la

superficie prados? bosues? reforestaciones? etc./ Oravo? 2**7/.


25/85


Rste proceso se est dando con asiduidad a lo largo del territorio? la reconversin de

4onas de cultivos en 4onas arboladas de bosues? aunue ;a! ue recalcar ue tambi-n

se est produciendo el proceso inverso. 'on lo ue a nivel nacional o regional? ;a! ue

valorar todo el con=unto suelo como emisor o sumidero.

2.% /l concepto de //

+a asimilacin de '(2 total de un sistema silvopastoral como la de;esa? se puede

determinar midiendo el intercambio neto de '(2 entre el ecosistema terrestre

vegetacin ! suelo/ ! la atmsfera? conocido como % >et #cosystem #9c!ange/

WermeCoon4ale4 et al? 2*12/

6ara entender este ciclo a nivel de ecosistema? tal traba=o reuiere ! es necesario

observar el flu=o a nivel de ;o=a? planta o con=unto de ellas. Eambi-n referido a una

escala temporal? en ;oras? dGas e incluso aCos.

l estudio de esta variable es apropiado para evaluar ! comprender la asimilacin ! el

secuestro o emisin de '(2 de grandes ecosistemas vegetales? porue se basa en el

m-todo dedd! covariance? la cual permite reali4ar mediciones de manera continua en

el tiempo de flu=os de masa ! energGa? entre otros? entre el dosel ! la atmsfera?

descartando posibles perturbaciones en las condiciones de la vegetacin ! el suelo

durante la reali4acin del muestreo para la obtencin de los datos Oaldocc;i? 2**"/.

+a 6roduccin 6rimaria Oruta o 66 en su concepto en ingl-s/? indica la cantidad total

producida de compuestos orgnicos dentro de un ecosistema? es decir? la fi=acin de

carbono ganado por el sistema. Rsta puede venir dada por dos procesos diferentes? uno a

trav-s de la fotosGntesis? usando la lu4 como fuente de energGa? o a trav-s de la

uimiosGntesis? debido a los procesos de o&idacin ! reduccin de diversos compuestos

uGmicos.


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trav-s de -sta fuente de energGa? se sinteti4arn mol-culas orgnicas comple=as como

el di&ido de carbono. +a accin de -stos productores primarios auttrofos/ promueve

la base del sustento de la vida en la tierra? debido a ue -stos son la base de la cadena

alimentaria.

+a energGa almacenada en forma de biomasa debido a la produccin primaria 66/? es

utili4ada en parte primordialmente en los procesos metablicos internos de la

vegetacin? como la respiracin auttrofa ,a/? ue ;abitualmente consume casi la mitad

del carbono fi=ado por la actividad fotosint-tica? ! en otra parte para el mantenimiento

de los te=idos e&istentes Sirsc;baum et al.? 2**1/.

Eoda la energGa restante despu-s de estos procesos? es conocida como 6roduccin

6rimaria %eta %66/.

6or tantoQ

%66 X 66 ,a

l concepto de % >et #cosystem #9c!ange/ se relaciona con la diferencia entre la

produccin primaria neta? ! la respiracin ;etertrofa.

Rsta ltima est causada principalmente por los organismos vivos ue se encuentran

ba=o el suelo ! en la capa de ;o=arasca? ! ue se encargan de descomponer la materia

orgnica ue ;a alcan4ado -ste por diversos motivosQ desde la e&udacin radicular?

organismos muertos? materia fecal? etc.

6or meros motivos prcticos? se suele utili4ar la nomenclatura de todos estos conceptos

en sus siglas en ingl-s? debido a la gran cantidad de traba=os e investigaciones reali4adas

! en los cuales todos los autores se refieren a ellos de -sta manera.


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'omo se ;a mencionado anteriormente? el % o el Oalance de Antercambio %eto de

carbono del ecosistema? se refiere a la diferencia entre la 6roduccin primaria %eta? ! la

cantidad de respiracin metablica producida por los organismos ;etertrofos figura

"/ ? siendo la unidad mas utili4ada la t' ;a 1 !r1Q aunue cabe reseCar ue en otros

estudios tambi-n es comn encontrar esta magnitud e&presada en mol' m 2!r1? estando

-stos ltimos orientados mas en un aspecto biouGmicoQ

% X %6 X %66 Y ,;

l t-rmino %66 o % suele utili4arse normalmente en referencia al tiempo en la serie

de datos de flu=o ob=eto de estudio? siendo %66 para observaciones en un periodo de

tiempo superiores a un aCo? ! % para una serie temporal de datos medidos en una

escala ;oraria.

6or norma general? el balance final neto del intercambio en el ecosistema referida a la

reserva de carbono? ;ablando en t-rminos de %? suele ser positiva.

unue la tendencia general de casi todos los ecosistemas? en un periodo a mediolargo

pla4o? es el de euilibrar el balance de esta reserva de carbono? debido a perturbaciones

a=enas al propio medio? como incendios? plagas o enfermedades? cosec;as en cultivos

agrGcolas? o deforestaciones en lugares donde no se ;a conseguido una regeneracin

efica4 Sirsc;baum et al.? 2**1/.


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8ig.@. suemati4acin de los intercambios de flu=os de '(2 entre la atmsfera? vegetacin ! suelo.

% X %et cos!stem &c;ange? 66X ross 6rimar! 6roductivit!? %66X %et 6rimar! 6roductivit!?

E,X Eotal cos!stem ,espiration? ,aX ,espiracin auttrofa? ,HX ,espiracin ;etertrofa. 8uente/

oreau& et al.2**8/.Mesure des flu9 de =@et bilan carbon; de grandes cultures/ ;tat de la *uestion

et m;t!odologie.

2.& Red 0lunet

s una red de redes regionales ue coordina a nivel global ! regional anlisis

proveniente de diversos ecosistemas a trav-s de torres de toma de datos

micrometeorolgicos. l postprocesado de estos datos a trav-s de las t-cnicas dd!

covariance? tiene el propsito de medir? cuantificar ! comprender los intercambios de

di&ido de carbono? vapor de agua ! energGa entre ecosistemas terrestres ! la atmsfera.

%umerosos cientGficos? estudiantes ! t-cnicos son responsables dGa a dGa de la

compilacin de los datos de lugares individuales proporcionados por agencias de

diversos gobiernos ! organi4aciones.


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2! Grado en Ingeniera Forestal y del Medio NaturalUniversidad de Extremadura

Dentro de la red8lu9net se engloban otras cuatro grandes redes correspondientes a cada

continenteQ"merica8$u9, arbo6#urope8lu9, "sia8$u9 y =z>et.

lrededor de $5* torres estn esparcidas en cinco continentes de manera ue uedan

representados la casi totalidad de ecosistemasQ bosues? tropicales ! boreales? cultivos?

pasti4ales? ;umedales ! tundras? entre otros.

n general abarcan un rango de distribucin latitudinal ue comprende desde los 7*

grados %orte a los "* grados ur? siendo la finca 4ona de estudios en a=adas 'ceres/

incluida dentro de esta red? recogiendo datos temporales desde 2**" de diversas

variables de inter-s? como balances finales de vapor de agua? flu=os de energGa o %

entre otros? como es el caso de la presente investigacin.

2.4 as t#cnicas /dd" Covariance 5/C6

'omo se ;a comentado anteriormente? las t-cnicas dd! covariance '/ permiten

reali4ar mediciones de manera continua en el tiempo de flu=os de masa ! energGa? entre

otros? entre el dosel ! la atmsfera? descartando posibles perturbaciones en las

condiciones de la vegetacin ! el suelo. Rste tipo de procedimientos con el ob=etivo de

medir el di&ido de carbono? vapor de agua ! flu=os de energGa entre la biosfera ! la

atmsfera est altamente difundido ! usado en diferentes escalas? tanto regionales como

a nivel mundial.

n un principio? ests t-cnicas solamente eran usadas en terrenos agrGcolas ! de cultivo?

para estudiar el comportamiento del '(2en las campaCas durante peueCos periodos de

tiempo.


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+os procedimientos ue ;an sido utili4ados tradicionalmente desde los aCos 7* para la

estimacin del balance de carbono a nivel de intercambio del ecosistema son las

conocidas como leaf cu'ettes? utili4ando las cmaras fenolgicas de suelo o de plantas

c!amber flu9/.

l uso de -stas tiene sus venta=as? pero sin embargo? en contrapartida el carcter manual

de -stas medidas? asG como la alteracin ! perturbaciones ue producen en el medio a

diferencia de los estudios micrometeorolgicos como las torres de flu=os? ue toman

datos desde el aire? ;acen ue conlleve demasiada incertidumbre ! errores en las

estimaciones? ! menos an a nivel de gran escala? a nivel englobando al ecosistema

,everter? 2**8/. 6or tanto es comprensible ue este tipo de t-cnicas ;a!an uedado

obsoletas con el paso de los aCos? ! se utilicen slo en estudios a peueCa escala.

ctualmente e&iste constancia de mas de $5* estaciones alrededor del mundo con torres

de altura variable ! aparatos destinados a proporcionar datos ! observaciones de alta

resolucin temporal para su posterior tratamiento con el m-todo dd! 'ovariance?

cubriendo diferentes ecosistemas? con sus particulares condiciones climticas? usos de la

tierra? ! cambios en los usos de -stas 6apale et al.? 2**$/.

'abe reseCar ue algunas de estas estaciones llevan recogiendo ! procesando datos

desde ;ace mas de die4 aCos. l ob=etivo final de la recogida de estos es su procesado

por medio de su covarian4a o promedios? para conte&tuali4ar todos los fenmenos ue

se producen a peueCa escala.

studiando el comportamiento del ecosistema? segn la serie temporal de datos

disponibles? se puede considerar ue e&iste una concordancia entre los datos observados

! los datos predecibles? de la siguiente manera:

Dinmica estacional Z 1 aCo de datos/

>ariabilidad interanual Z 5 aCos de datos/ensibilidad a cambio climtico Z 1* aCos de datos/


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@.C.?. #n *u; consiste ;sta t;cnicaE

l flu=o de aire %uede ser imaginado "omo un .lu/o 0ori1ontal de numerosos remolinos

en rota"i$n+ *ada Eddy tiene tres "om%onentes es%a"iales, in"luyendo el movimiento

verti"al del aire+ a situa"i$n %are"e "a$ti"a al %rin"i%io, %ero estos "om%onentes se

%ueden medir ."ilmente desde la torre+

*omo se indi"a en la Figura 3, el .lu/o de aire ue reali1an los remolinos est

re%resentada %or las .le"0as de "olor a1ul ue %asa a travs de la torre y "onsta de

di.erentes tamaos+

8ig A. suema general del funcionamiento de las torres de flu=os #ddy. +as fluctuaciones turbulentas

entre el dosel ! la atmsfera son susceptibles de ser medidas. +a frmula arriba indicada e&plica el

fundamento terico. l flu=o es igual a los productos de las medias de la densidad del aire? su velocidad

vertical ! la proporcin de me4cla del gas de inter-s. trav-s de la descomposicin de ,e!nolds? se

puede separar las medias ! desviaciones de estas variables. n terrenos ;omog-neos? se asume ue las

fluctuaciones de la densidad de aire ! la media de los flu=os verticales son despreciables? por lo ue el

flu=o#ddyfinal se reduce a la frmula incluida en el diagrama anterior. #uente: Jolf? 2*1*.


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+a figura ) e&plica de manera fundamental el comportamiento bsico de un remolino.

n un momento tiempo 1/? el remolino 1 mueve el aire de la parcela '1;acia aba=o con

la velocidad J1. n el siguiente momento tiempo 2/ en el mismo punto? el remolino

nmero 2 mueve el pauete de aire '2;acia arriba con velocidad J2.

*ada aire de "ada %ar"ela tiene sus %ro%ias "ara"tersti"as , "omo la "on"entra"i$n de

gas, tem%eratura, 0umedad, et"+ (ur#a y 8nderson, 2'&'-+

8igura F. 6rincipio general de las t-cnicas eddy co'ariance. ,epresentacin de los flu=os de aire en dostiempos concretos. #uente: ,everter? 2*1*.

i fuera factible medir estas caracterGsticas ! la velocidad del movimiento vertical del

aire? se podrGa obtener los flu=os positivos o negativos verticales de concentracin de

gas? la temperatura ! la ;umedad.

6or e=emplo? observando el diagrama de la figura anterior? si en un momento concreto

se sabe ue subieron tres mol-culas de '(2? ! en el momento siguiente slo dos

mol-culas de '(2ba=aron? entonces se puede concluir ue el flu=o neto durante este

tiempo fue ;acia arriba? e igual a una mol-cula de an;Gdrido carbnico.


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unue no e&iste uniformidad o normali4acin en cuanto a una metodologGa? este es el

principio general de las t-cnicas dd! covariance/covarian4a entre la concentracin del

componente de inter-s ! la velocidad vertical del viento en los remolinos generados.

@.C.@. u; instrumentaci+n se suele utilizar en este tipo de torresE

+as torres de flu=os ue recogen este tipo de variables? estn dotados principalmente de

tres elementosQ un anemmetro snico? un anali4ador infrarro=o de gases A,/ ! un

datalogger, o registrador de datos.

l anemmetro snico es un aparato de muc;a sensibilidad ! capa4 de registrar medidas

a mu! alta frecuencia. ,ecoge datos de velocidad del viento en sus tres componentes

espacialesQ u? v? [? asG como la temperatura del aire? todo por medio de la velocidad en

la ue los ultrasonidos consiguen recorrer la distancia ue les separan del transductor

opuesto unos 2* cm/. e basa en ue la velocidad de propagacin del sonido depende

de la velocidad del viento.

+a misin del anemmetro es la de contabili4ar las fluctuaciones turbulentas del viento

vertical ! ;ori4ontal? es decir? de los remolinos #ddies/.

s el sensor ms utili4ado para este propsito? principalmente en lugares dnde el flu=o

turbulento es altamente tridimensional como ocurre en un terreno comple=o o con

variedad de vegetacin 'uerva et al.? 2**7/

l A,


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@n A, mide por tanto la cantidad de mol-culas de '( 2 ue ;an absorbido el

infrarro=o por unidad de volumen.

&isten dos modelos bsicos utili4ados en las torres de flu=o con dos caracterGsticas

distintasQ las llamadasopen6pat! ! las closed6pat!.

n las closed6pat!,gracias a la accin de una bomba? el aire es succionado a trav-s de

un tubo ;acia el aparato A,? donde es anali4ado. @n ;a4 lser es emitido por la

fuente ! devuelto al detector? con una longitud de onda asociada a las frecuencias

comunes de absorcin del '(2 ! de H2(? donde se puede asociar la cantidad de ;a4

llegada al detector? con la densidad del gas absorbente.

l otro tipo de instrumentacin? llamados open6pat!? posee un mecanismo

sustancialmente diferente. e compone de dos elementos principales? la cabe4a lectora?

! la ca=a electrnica. +a cabe4a lectora emite una fuente ! posee un receptor o detector.

+a ca=a electrnica acta como puente entre el datalogger ! la cabe4a lectora?

permitiendo la manipulacin del tipo de salida digital ue interese.

diferencia del sistema A, de closed6pat!? -ste modelo recoge la concentracin del

gasin situ, ! est situado =unto al anemmetro snico.

&isten distintas opiniones sobre cual sistema es mas conveniente segn ue tipo de

situaciones o de estudios.

+os sistemas open6pat! ofrecen venta=as sobre las closed6pat!? referidas a ue toman lamedida de las concentraciones de los gases al instante? evitando un retraso del tiempo

real de la toma de medidas? con su consecuente correccin en su postprocesado? asG

como el a;orro energ-tico debido a la utili4acin de la bomba para transportar el aire

;asta dentro del interior del aparato ,everter? 2**8/.


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n los lugares ba=o clima mediterrneos? como el caso del lugar ob=eto de estudio? en las

De;esas del norte de 'ceres? el sistema mas utili4ado es el open6pat!? debido a su

menor consumo de recursos. Rste es el nico inconveniente de este tipo frente a los

closed6pat!? ue a diferencia de ellos? pueden ser tiles ! mas eficaces en lugares donde

las inclemencias del tiempo son notables? con alta ;umedad o Gndice de lluvia nt;oni

et al.? 2***/.

6or ltimo? el datalogger,o registrador de datos? es el aparato mas fundamental e

importante dentro de una torre dd!. st conectado a toda la instrumentacin?

gestionando asG su funcionamiento ! recogiendo los datos ue se van almacenando? en

memorias e&ternas o internas.

Rsta informacin de datos bruta es recogida por el usuario? bien manipulndolo en el

lugar fGsico donde se encuentre el datalogger? o vGa internet para su posterior procesado.

Debido a ue los remolinos pr&imos a la superficie son mu! peueCos ! rpidos? las

mediciones deben ;acerse a una frecuencia alta ;asta 2* H4/? para obtener mediciones

promedios de 2* a "* minutos.


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Captulo 3. Objetivos e hiptesis


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mane=os de la tierra cambios en el uso del suelo? agricultura ! ganaderGa intensiva/ ! las

plagas o enfermedades forestales. \ por ltimo como podrGan estos sistemas reducir o

a!udar en la mitigacin de estos efectos por medio de su capacidad de almacenar !

secuestrar carbono de la atmsfera.


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Captulo . !ateriales " m#todos

.1 ugar de estudios

trav-s del pro!ecto de investigacin llevado a cabo por el instituto '?

K(bservacin sistemtica del balance de 'arbono en ecosistemas terrestresL? se trata deme=orar el proceso de comprensin del ciclo del carbono ! su dependencia a factores

antropog-nicos ! a la influencia de factores climticos? a trav-s de cuantificar el balance

carbono en varias escalas temporales? los procesos relacionados como la fotosGntesis !

respiracin? asG como las interacciones ue se producen entre el ciclo del carbono ! el

ciclo del agua? entre otros? relacionando la comple=idad ! diversidad de aparatos de

medidas disponibles con la cantidad de variables recolectadas.


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l instituto ' con sede en 6aterna >alencia/? es pionero en este tipo de medidas !

opera cuatro enclaves diferentes ue representan algunos de los ecosistemas mas tGpicos

de la 6enGnsula Ab-rica. Rstos se encuentran locali4ados en >alencia ueca ! uela de

'ortes/? lin!a +leida/ ! a=adas 'ceres/? siendo un arro4al? pasti4al de montaCa?

matorral ! de;esa los cuatro tipos seleccionados.

l caso de este estudio est situado en a=adas 'ceres/? en las pro&imidades de las

vegas del >alle del Ei-tar? en la comarca de 'ampo raCuelo? entre los t-rminos de Eoril

! 'asate=ada? ubicado en las coordenadas "9F 5$N 29]N %? 5F )$N 2)]N J? con terrenos

llanos de altitud media de 278 msnm ! situado a 21* Vm de adrid ! a 115 Vm de

'ceres? +a finca donde se sita la torre dd! se encuentra en una de;esa bo!al de

titularidad pblica? ue cuenta con una e&tensin de $*8 ;a apro&imadamente.

8ig.. 'rouis de situacin de la finca ob=eto de la investigacin. n a4ul se resalta el ncleo urbano de

a=adas de Ei-tar 'ceres/. Dos principales lGneas de comunicacin envuelven el t-rmino municipal? al

sur la autovGa ^1 con direccin %avalmoral de la ata? ! al oeste la carretera comarcal ''152 con

entrada al municipio. #uente: visor AD. obierno de &tremadura. 2*15..


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8ig.H.Detalle de la finca situada en la de;esa bo!al en el t-rmino municipal de a=adas de Ei-tar. lpunto ro=o indica la posicin donde se encuentra la torre de flu=os incluida en la red #+@^%E operada

por el institudo '. #uente: visor AD. obierno de &tremadura. 2*15.


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'on respecto al clima de la 4ona? clasificado como mediterrneo continental con

inviernos templados? se caracteri4a porue se registr ue en promedio e&iste una

temperatura media anual de 15.85F para los tres aCos 2**92*11/? con m&imas para

los tres aCos correspondientes de "9.8$F? )1.12F ! "8.$5F? ! mGnimas de 5.8)F? ).*8F !

2.5"F. +as precipitaciones anuales recogidas en la estacin fueron de 579 mm? 9$5 mm

! $7$ mm? teniendo un promedio por lo tanto de 7)* mm? ocurriendo solo el $ M

durante el verano? ! en ninguno caso superando los 2* mm diarios. tendiendo a la

clasificacin de ,ivasartGne4 1987/ la serie de vegetacin correspondiente del lugar

es laPyro bourgeaneae I uerceto rotundifoliae *uercetumserie mesomediterranea.

l suelo est clasificado como 'ambisol DGstrico segn A@ JorVing roup J,O?

2**$/ ! originado por depsitos aluviales durante los periodos del 6lioceno ! ioceno

'asals et al.? 2*11/.

+a profundidad media es de apro&imadamente unos 9* cm? siendo -stos de te&tura

arcillosa entre "* ! $* cm? ! te&tura claramente arenosa en los ;ori4ontes superficiales

cerca de 8* M de arena/? con un contenido medio de carbono de 8.5 gBVg ! contenido

medio de nitrgeno de *.82 gBVg 2* primeros centGmetros de suelo/. l pH de los

primeros 15 cm del suelo es de una media de 5.$? donde la materia orgnica del suelo !

las fracciones de carbono asociadas decrecen bruscamente.

Dentro del estrato ;erbceo? de alta diversidad? se puede identificar con facilidad mas de

2* especies en una superficie de ) m2? observndose distinta composicin de especies?dependiendo si se encuentra cerca de la influencia del arbolado o no. ntre las especies

mas abundantes ! ue sirven de pasto para el ganado todo el aCo se encuentran

gramGneas como 7ulpia bromoides +. # re!? 7ulpia geniculata +./ +inV? !

leguminosas como -rifolium subterraneum +.? =rnit!opus compressus +.

+a clase arbustiva ueda representada ma!oritariamente por especies como istus

ladanifer +., $a'andula stoec!assubsp.Pedunculata ill.!le9 europaeus+.?


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egn +ope4angil et al.? 2*11/ la especie arbrea mas comn del lugar es con un 98

por ciento de representatividad? uercus ile9ssp ballota+am., con una densidad de 25

piesB;a? dimetro normal medio de )5 cm? altura de copa de 7 a 1* metros ! fraccin de

copa de un 2* M. (tras especies _5M/ ue se pueden encontrar son uercus suber +. !

uercus faginea+am.

Eradicionalmente el mane=o ue se ;a estado reali4ando en la finca donde se encuentra

situada la torre de flu=os dd!? ;a consistido en pastoreo controlado de ganado

e&tensivo? con tratamientos selvGcolas de podas cada 25 aCos con el ob=etivo de

ma&imi4ar la produccin de bellota. +a cabaCa ganadera se compone de 1$* vacas

avileCas ! )2* cabe4as de ove=a merina? con alimentacin suplementaria ! una

tras;umancia parcial en el verano de alrededor del 5* M de las reses de las 4onas de

montaCas cercanas. Eambi-n la comunidad local reali4a cada ) a $ aCos podas para leCa.

8igura J.Eorre de flu=os dd! incluida dentro de la red global8lu9neten la finca 4ona de estudios en

a=adas 'ceres/. ltura de 15 m. #uente: elaboracin propia. nero 2*15.


44/85


'on respecto a las figuras de proteccin e&istentes cerca de la influencia de la 4ona de

estudio? se encuentra el corredor ecolgico ! de biodiversidad Kntorno de los 6inares

de Ei-tarL? la W6 K,io ! 6inares del Ei-tarL? ! el +A' K,io Ei-tarL.

n estos enclaves se puede encontrar una diversa fauna siendo actuando estospinares

como bosuesisla rodeados de cultivos donde anidan pare=as deKieraaetus pennatus

melin.? iconia nigra +.? "ccipiter gentiles Orisson.? ircaetus gallicus melin.?

8alco subbuteo +.?8alcon naumanni?"ccipiter nisus +.? iconia ciconia +..

n la estacin de a=adas incluido dentro de la red de base de datos global 8lu9net,

monitoreando variables desde el aCo 2**"? e incluido en el programa A' @#6$/?

se encuentran de manera permanente alrededor de 1** sensores proporcionando

informacin ! medidas continuas en el tiempo? con lo ue la diversidad ! e&actitud de

los datos es contrastada? pero conlleva la desventa=a del continuo mantenimiento debido

a la gran cantidad de instrumentacin disponible.


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+a figura $ muestra un diagrama de todos los euipos instalados en la torre con su altura

correspondiente ! la versin del modelo utili4ado.

Figura 8+ 9iagrama general de la dis%osi"i$n de los 7! a%aratos de medi"i$n de la torre de .lu/os Eddy+

N$tese la "antidad y varia#ilidad de la instrumenta"i$n lo "ual garanti1a una gran versatilidad y e.i"a"ia a

la 0ora de la toma de datos+

*::; N8;8N&'', Campbell Scientific, %ro.undidad de

'+5, '+2, '+&, '+'5, '+'2 metros- *::; 8M8;I: (25 %iran$metros modelos *M)22 y *N;4,Kipp

& Zonen, y =)N&, 9elta>&, alturas &5 m+ En el suelo, sensores de "ontenido de 0umedad volumtri"o

Theta ProbeM2?, 9elta>@, %ro.undidadesA &+!, &+52, &+&2, '+2, '+2, '+&, '+'5 m- *::; BE;9E

*8;: (6 anem$metros s$ni"os 29, WindSonic, Gill intrument, altura &5, &2, ! m- *::; BE;9E

:=*U;: (2 sensores de lu1 =C;>&5', S!"e#;eino Unido- 8#a/o tam#in se en"uentra un #ar$metro

)@>2&'# $aiala# y un "ole"tor de agua de lluvia,Precipitation tranmiter# Thie- FuenteD%,ED DE.


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6ara la obtencin de los valores de +A del arbolado? se utili4 los aparatos E,'?

+A2*** ! fotos ;emisf-ricas.

6ara el estrato ;erbceo? se utili4aron 12 muestras de conteo por cuadrGculas de 25&25

cm para la obtencin de la biomasa ! del Gndice de rea foliar? todo con el ob=etivo de

observar la tasa de pastoreo.

n cuanto a los flu=os del suelo? cmaras fenolgicas dinmicas ! automati4adas diseCo

Rayment/ midieron las emisiones de '(2?? mientras ue cmaras fenolgicas con diseCo

%@ reali4aron el conteo de los flu=os correspondientes de metano ! &ido nitroso.

+os anlisis del carbono del suelo fueron reali4ados siguiendo los protocolos estndares

de la red arbo#urope6A ndice de vegetacin diferencial normali4ada/? 6,A ndice de

reflectancia fotouGmica/? JOA ndice de la banda de agua/.

` #lu=os ! cantidad de '(2en los distintos ;ori4ontes del perfil? flu=os de savia.

` Dendrmetros automticos.

Eodas estas observaciones recogidas ;an sido utili4adas en diversos pro!ectos de

investigacin a nivel europeo como son 'arbourope? %itrourope? A''?

'arbo&treme? o nacionales como O+%A? ',O(,D? ,''A !

OA(6'? teniendo como futuros pro!ectos a colaborar como son ',O(,D2?

,A''( A" ! A'(#,A.


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.2 /l modelo +(A 5+oil7(lant7Atmosphere6

+a prediccin de los efectos del incremento de '(2! de los cambios en las variables

climticas en especial la temperatura/ sobre los ecosistemas terrestres ;a conducido al

desarrollo ! aplicacin de un amplio abanico de modelos. l anlisis de las

interacciones entre el clima ! la vegetacin? con implicacin de otras variables del

medio recursos ;Gdricos? radiacin luminosa? factores edficos/ ! su repercusin en la

produccin de biomasa ! la productividad del sistema es ob=etivo central de los modelos

predictivos.

n el sector forestal? se incorporan aspectos especGficos ue ataCen a su condicin de

formaciones ma!oritariamente arbreas? en su casi totalidad intervenidas por el ;ombre?

! ob=eto de obtencin de bienes con fines econmicos sustancialmente madera/ !

servicios ambientales ! sociales/ ()ardos *arri$n et al+, 2'&'-.

odelos como +%D@? cu!a funcin es la comparacin de la sucesin del paisa=e

con medidas de similitud ! superficie ocupada por la vegetacin? o '(2#A^? ue

registra datos de crecimiento ! convierte el incremento volum-trico neto anual? !

parmetros adicionales? en contenidos ! flu=os de carbono anuales? son e=emplos de la

importancia ue estn aduiriendo en el estudio de la dinmica ! comportamiento de los

bosues.

sG se decidi usar el modelo 6 por sus caracterGsticas para la 4ona de estudio en

concreto. +a posibilidad de simular la ma!orGa de los procesos fisiolgicos? fenolgicos

o de energGa ! la disponibilidad de los datos para su e=ecucin? sirvieron para tomar la

decisin de su utili4acin.

l modelo 6 Soil6Plant6"tmosp!ere/ es un modelo de prediccin ue proporciona

flu=os reales de calor latente? vapor de agua ! '(2 en respuesta a drivers

meteorolgicos? a trav-s de acoplar sus ciclos ;idrolgicos ! de carbono? basados ellosen principios ecofisiolgicos Jilliams et al., 199$/.


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#ue creado en 199) ! actualmente es la scuela de 'iencias de la Eierra @niversidad

de dimburgo/ donde se encuentra el euipo ue se encarga de los traba=os de gestin?

desarrollo ! ampliacin de 6. l modelo ;a sido validado a trav-s de observaciones

e&traGdas de torres de flu=os#ddies, en varios escenarios ! ecosistemas diferentesQ desde

bosues templados caducifolios? ;asta la tundra rtica? pasando por sistemas de cultivos

us et al? 2*1*/.

6 actualmente posee una alta resolucin vertical ;asta 1* capas de copa ! 2* capas

de suelo/ ! contiene parmetros para 8 tipos de ecosistemasQ bosues con

predominancia de especies perennes? bosues con predominancia de especies

caducifolias? bosues mi&tos? tierras de cultivos? 4onas de pasti4ales? ! 4onas verdes

urbanasmallman et al.? 2*1"/.Eambi-n proporciona variables atendiendo a 1" tipos

de suelos. e puede aplicar fcilmente a diferentes ecosistemas? puesto ue no ;a!

relativamente muc;os parmetros ue modificar. +os mas crGticos son +A? nitrgeno

foliar? conductancia ;idrulica? potencial mGnimo ;Gdrico de la ;o=a? profundidad de las

raGces ! la te&tura del suelo.

6 usa un escenario detallado en cuanto a radiacin ue modela la absorcin?

transmitancia ! reflectancia del infrarro=o cercano? radiacin activa fotosint-tica 6,/?

difusa ! directa? ! radiacin de onda larga de fracciones iluminadas por el sol !

fracciones de sombra en para cada nivel de copa Jilliams et al.? 2**8/.

l modelo posee dos nivelesQ uno de parametri4acin nivel de ;o=a? leaf6le'el/? ! otro

de prediccin nivel de copa? canopy6le'el/? donde sus escalas ;an sido diseCadas parapermitir al modelo reali4ar un diagnstico de datos de flu=os #ddy? ! permitir ue -ste a

su ve4 proporcione una ;erramienta para ampliar los procesos de nivel de ;o=a leaf6

le'el/ ;acia niveles de copa o paisa=e ecosistema/ Jilliams? 2**"/.

st diseCado para la aplicacin de plantas vasculares '"? utili4ando representaciones

tericas ampliamente demostradas ! probadas? como el modelo 8ar*u!ar para la

fotosGntesis a nivel de ;o=a #aru;ar ! >on 'aemmerer? 1982/? o el modelo 6enman

onteit para determinar la transpiracin Uones? 1992/.


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stos dos procesos se relacionan con un nico modelo de conductancia estomtica gs/?

ue optimi4a la ganancia diaria de carbono por unidad de nitrgeno en la ;o=a? dentro de

las limitaciones ue supone la capacidad de retencin de agua de la copa? ! el transporte

de agua ascendente del suelo a ;acia -sta.

l modelo tambi-n asume dos supuestos? ue la velocidad m&ima de carbo&ilacin de

la ,ubisco >c ma&/ ! la tasa de transporte de electrones Uc ma&/? son proporcionales a

la concentracin de nitrgeno foliar Jilliams et al.? 1997/.

6 es un compilado informtico escrito con el soft[are #(,E,% 9*. Rste programa

desarrollado por AO utili4a un lengua=e de programacin? especialmente adaptado al

clculo num-rico ! la computacin cientGfica.

l cdigo est dividido en varios arc;ivos? asociados a cada componente particular?

diseCados de manera ue cada usuario pueda utili4arlo segn su conveniencia? segn los

datos propios o la 4ona de estudio particular? alterando los arc;ivos inputLoutput.

F.@.?. Preparaci+n de datos micrometereol+gicos %Met Dri'ers file&

Dentro de los tres arc;ivos ue ;a! ue gestionar para poder e=ecutar el modelo 6? el

referente a los datos meteorolgicos es el mas e&tenso? debido a la toma de mediciones

para cada variable cada "* minutos durante un periodo de " aCos 2**92*11/.

n total se recogieron 52 5$* observaciones para cada una de las 7 magnitudes

necesarias ue reuiere el modelo ! ue se muestran e&plicadas en la tabla.

+a ra4n ms comn para ue el modelo se blouee es un error en los arc;ivos de este

controlador debido a datos ue faltan o valores de K9999L? puesto ue pueden causar

estos problemas? con lo ue si en algn momento de la e=ecucin del modelo -ste se

para en un cierto periodo de tiempo? es conveniente comprobar en este intervalo si

e&iste la totalidad de los datos.


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6rincipalmente problemas debido a la instrumentacin o a condiciones climticas

adversas? pueden producir esta ausencia de datos a lo largo de la serie temporal de

inter-s.

Eabla 1

Parmetros necesarios para el arc!i'o de datos meteorol+gicos.

6armetro &plicacin @nidades

Da!time Eiempo DGastemptop Eemperatura del aire sobre la copa o'

coa 'oncentracin atmosf-rica de '(2 Imol mol1

[indsp >elocidad del viento m s1

s[rad ,adiacin de onda corta J m2

vdptop D-ficit de presin de vapor V6a

ppfd Densidad de flu=o de fotonesfotosint-ticos

Imol m2 s1

ppt 6recipitacin mm

as adelante se e&ponen los procedimientos mas ;abituales para corregir estos errores !

como se ;a procedido en concreto con el set de datos de la 4ona de estudio.+a ma!orGa de los valores fueron e&traGdos de la base de datos de la red 8lu9netpara el

sitio de estudio? salvo el d-ficit de vapor de presin >6D/? ue reuiere de un clculo

previo? el cual se detalla a continuacin.

s una magnitud ue e&presa la cantidad de vapor de agua ue es necesario en un

determinado momento para saturar la atmsfera? o dic;o de otra manera? la diferencia

entre la cantidad de vapor de agua ue puede retener la atmsfera dependiente del

clima a trav-s de la temperatura/? ! la cantidad de vapor de agua ue contiene la

atmsfera en ese determinado momento 6allard! ! So4lo[sVi? 1979/.


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ste parmetro es de capital importancia en relacin a la transpiracin de la vegetacin?

!a ue ante un escenario de elevado d-ficit de presin de vapor? las plantas tienden a

liberar transpirar/ mas agua en forma de vapor a trav-s de los estomas tratando de

saturar la atmsfera. sto conlleva ma!or absorcin de nutrientes ! por lo tanto el

aumento de la actividad fotosint-tica asociada.

6ero por contrapartida? unos elevados niveles de >6D producen una reaccin en la

biomasa de efecto contrario? es decir? cierran los estomas con el propsito de evitar una

e&cesiva p-rdida de agua o des;idratacin? reduciendo notablemente la fotosGntesis.

Eodo depende del gradiente de concentracin ;acia donde difunda el vapor de las

estomas.

Disponiendo los datos de temperatura del aire '/? ! de ;umedad relativa del aire M/?

se procedi al clculo del >6D para todo el set de datos climticos necesarios para

e=ecutar el modelo 6:

abiendo ue?

>6DX 1 Y ,HB1**//>6

Donde ,H es la Humedad relativa ! >6 la presin de vapor saturado.

6or tanto el nico dato del cual no se dispone es el de >6? pero a trav-s de la

temperatura del aire se e&trae su valor por medio de tablas de euivalencias HolsoftNs6;!sics ,esources? 2**1/.


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F.@.?.?. #l problema del Gap filling

l balance anual neto de intercambio de carbono en el ecosistema %/ entre la

atmsfera ! la biosfera es un componente mu! importante en el ciclo global del

carbono. 6ara entender las variaciones temporales ! espaciales de esta magnitud? un

amplio elenco de estaciones de torres de flu=os ;an sido distribuidos dentro de la red

mundial8lu9netpara estudiar esta componente? adems de otras magnitudes como calorlatente o calor sensible Oaldocc;i et al.? 2**1/.

n estas estaciones las medidas son reali4adas principalmente en intervalos de tiempo

normalmente de "* minutos o $* minutos. +as calibraciones o fallos en la

instrumentacin? adems de los daCos o problemas ue puedan causar en -stos

condiciones meteorolgicas adversas como nieve? grani4o? barro o fuertes lluvias/?

suelen provocar fallos en la recogida de estas medidas? conllevando inevitablemente a la

aparicin de ;uecos gaps/ en una serie temporal de datos.

@na limitacin importante de la t-cnica de covarian4a es el reuisito de las condiciones

atmosf-ricas turbulentas.

,ec;a4ando datos aduiridos durante condiciones de ba=a turbulencia basado en un

umbral de velocidad de friccin u/ oulden et al.? 1997? ubinet et al .? 2***? 6apale

et al.? 2**$? citado en ,everter? 2**8/? u otro criterio da como resultado ms ;uecos

entre el 2* M ! el $* M del con=unto total anual de datos/ ocurridos principalmente

durante la noc;e.

stos con=untos de datos fragmentados contienen suficiente informacin para el modelo

basado en media ;ora? pero se necesita su rellanado para el clculo de sumas diarias !

anuales. sto es de gran inter-s? por e=emplo? para estimar presupuestos de carbono a

nivel de ecosistema ,everter? 2**8/.


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+a disponibilidad de datos meteorolgicos asociados a otras estaciones? ! el desarrollo

continuado de diferentes t-cnicas de rellenado de ;uecos gap filling/? permite la

estimacin del balance final de carbono en el intercambio dentro del ecosistema? entre

los componentes de la atmsfera? la vegetacin ! el suelo.

Dentro de una serie temporal de datos? la ausencia de valores dentro de -sta se puede

presentar de diversas maneras? con lo ue para cada tipo e&iste un escenario diferente? !

en consecuencia? un tratamiento especGfico.

+osgapsmas comunes ue se suelen encontrar en este tipo de situaciones son:

Huecos mu! cortos donde usualmente falta o e&iste ausencia de algn dato en un solo

periodo de media ;ora? ;uecos peueCos de oc;o medias ;oras consecutivas?

usualmente aparece durante condiciones estables nocturnas? ;uecos medios de al menos

$) periodos de media ;ora en total sobre 1.5 dGas/? debidos principalmente a fallos

generales del sistema? ! ;uecos mu! grandes? de al menos mas de 12 dGas consecutivos

sin registro de ningn dato offat et al.? 2**7/.

6ara preparar el relleno de datos ! completar el set metereolgico? entre los m-todos

mas ;abituales ! destacados en las t-cnicas dd! covariance? cabe destacar m-todos de

regresin no lineales? m-todos de redes neuronales artificiales? muestreo de distribucin

marginal? ! m-todo de imputacin mltiple? el cual se utili4ar para el tratamiento de los

datos de la 4ona de estudios. continuacin se presenta una breve e&plicacin de estem-todo ! la cantidad de observaciones ausentes para cada variable del con=unto de

datos.


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Eabla 2

Porcentae de 'alores perdidos para los datos recogidos en la estaci+n eddy para cada a3o.

>ariable @nidades M valores perdidos2**92*1*2*11

Eemperatura del aire sobre la copa ' * 1.9$ 9.8)

'oncentracin atmosf-rica de '(2 Imol mol1

15.7 19.9 17.$

>elocidad del viento

m s1 5.9 9.2$ 15."

,adiacin de onda corta J m2 *.8 2."8 $.71

Densidad de flu=o de fotones fotosint-ticosImol m2 s1 *.8 2."8 9.$5

6recipitacin mm 1.9 *.*$ $.7)

'omo se puede observar en la tabla 2? las variables de velocidad de viento ! la

concentracin de '(2 son las ue tienen ma!or cantidad de valores perdidos en

comparacin con el resto. sto es debido en gran parte al problema ue registr elA, +A'(,75** ue opera en la torre? con lo ue tuvo ue ser calibrado para las

series temporales posteriores. un asG el con=unto global de valores disponibles de los

tres aCos es bastante alto? por lo ue se considerarGan vlidos tras un postprocesamiento

adecuado para un estudio de la dinmica en un conte&to de tres aCos.

Eambi-n cabe mencin decir ue el aCo 2*11 es el aCo ue mas problemas ;ubo a la

;ora de la recoleccin de las concentraciones de cada variable.


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F.@.?.@. M;todo de imputaci+n mltiple

n la aduisicin del con=unto de datos para la 4ona de estudio de a=adas? el instituto

'? disponible a trav-s de la red8lu9net? proporcion una serie temporal de 2**9

2*11. Debido a fallos de la instrumentacin o condiciones climatolgicas adversas? !

considerando ue las observaciones fueron tomadas cada "* minutos durante tres aCos?

en todas las variables recogidas? e&isten en diferente grado una ausencia de datos o;uecos en el con=unto.

+os m-todos de imputacin mltiple utili4an una correlacin multivariante para

reempla4ar los datos ue faltan de % u otra variable/ con varios valores simulados o

imputados/ Hui et al.? 2**)? citado en offat et al.? 2**7/.

n la tabla se muestra las variables disponibles para el set de datos climticos necesarios

! la cantidad de valores perdidos almacenados en cada uno de ellos antes de proceder al

tratamiento de -stos mediante la t-cnica de imputacin mltiple.

Despu-s de anali4ar ! valorar cada tipo de imputacin? se decidi optar por utili4ar la

funcin "reg


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6ara la e=ecucin del pauete se utili4 las lGneas de comando descritas a continuacin

en el soft[are ,? siendo8ullData el con=unto de datos disponibles del periodo 2**9

2*11? ! la variable a considerar fue la temperatura del aire por encima de la copa

"ir-emp/. ste procedimiento se repiti con las cinco restantes variables '(2?

velocidad del viento? radiacin de onda corta? 66#D ! precipitacin/.

library(Hmisc)

variables


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Despu-s de la e=ecucin de la funcin"reg


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F.@.@. alibrado de datos de suelo %Soil Parameters file&

'on referencia al arc;ivo ue contiene los datos pertenecientes al suelo? -ste se divide

en 2* capas de 1* centGmetros de espesor cada una.

Eodos los valores se ;an e&traGdo de valores de referencia en casi todas las variables los

cuales se indican mas adelante en la tabla "/? salvo los datos de las temperaturas del

suelo segn la profundidad e&presadas en grados Selvin ! las proporciones de la

fraccin orgnica ! de la fraccin mineral? ue ;an sido suministrados por el instituto

' para datos de suelo pertenecientes al periodo comprendido entre 2**9 ! 2*11.

+os porcenta=es de arena ! arcilla en las diferentes capas 6arra et al? 2*11/ muestran

ue desde la superficie ;asta los 15* centGmetros la cantidad proporcional de arcilla va

aumentando segn se profundi4a? al contrario ue el porcenta=e de arena? ue

disminu!e? volviendo a aumentar ligeramente? desde los 15* centGmetros ;asta los 2

metros.

l espesor de cada capa se consider de un metro ! el radio de las raGces finas de 5 mm.


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Eabla "

Parmetros necesarios para el arc!i'o de datos de suelo.

6armetro &plicacin @nidades >alor ,eferencia

t;icVness spesor de la capa de suelo m 1 6armetro 6

dept; 6rofundidad acumulada m 1 6armetro 6

organicfrac #raccin orgnica de cadacapa de suelo #raccin *.*2 #lu&net

mineralfrac #raccin mineral de cadacapa de suelo

#raccin *.98 #lu&net

[aterfrac #raccin inicial de agua decada capa de suelo

#raccin *.2 #lu&net

soiltemp Eemperatura inicial de cadacapa de suelo

S 277 #lu&net

iceprop 6roporcin de ;ielo en elagua de cada capa de suelo

#raccin *

sandpc M de arena en cada capa desuelo

#raccin )5 6arra et al.? 2*11/

cla!pc M de arcilla en cada capa desuelo

#raccin 25 6arra et al.? 2*11/

rootrad ,adio de las raGces finas m *.**5 6armetro 6


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[email protected]. alibrado de datos de 'egetaci+n %7egetation parameters file&

Eabla )

Parmetros necesarios para el arc!i'o de datos de 'egetaci+n.

6armetro &plicacin @nidad >alor ,eferencia

lafrac #raccin de rea foliar en cada capade copa

M 25 #lu&net

nitfrac #raccin de nitr

estimacion del balance de carbono dehesa majadas. aplicacion del modelo spa

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