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RELACIÓN ENTRE EL ÍNDICE NORMALIZADO DIFERENCIAL DE VEGETACIÓN (NDVI) E
ÍNDICES DE ÁRIDEZ EN LA REGIÓN DEL ALTO PATÍA, COLOMBIA
Fredy Hernando Neira MéndezAgrólogo, MSc Physical Land Resources
PhD Student -Toegepaste Biologische Wetenschappen: Land en Bosbeheer
Promotor: Donald Gabriels – Ghent UniversityCo-promotor: Deyanira Lobo - Universidad Central de Venezuela
Agradecimientos: Koen Verbist - UGentInés Toro – CORPOICA
IDEAM, 2001
DISTRIBUCION DE LA PRECIPITACION MEDIA ANUAL EN COLOMBIA
Venezuela
BrazilEcuador
Perú
Panamá
Introducción
7
GuajiraSabanas del CaribeSantander y CesarAltiplano CundiboyacenseAlto Magdalena -Tatacoa
1
2
3
45
6
12345
67
Valle del Cauca
Alto Patia
N
EW
S
Panama
Atlantic
Ocean
Paci
fic O
cean
Equator O°
1998 – Colombia firma la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra laDesertificación y la Sequía
Necesidades:
Seleccionar áreas prioritarias Susceptibles a desertificación
Guajira
1’136.381 hectares
mean annual precipitation less than 500 mm
Santanderes
587.400 hectares with severe erosionMean annual precipitation 1000 - 2000 mm
Santander
Sabanas del Caribe
Mean annual precipitation 600 - 2400 mm
Tatacoa - Huila
304108 ha annual precipitation + 1000 mm
Alto Magdalena - Tolima
769600 ha
Tatacoa
Huila
572200 ha
Boyacá
CARACTERISTICAS COMUNES
• DEGRADACIÓN DE SUELOS (EROSIÓN) +• DÉFICIT HÍDRICO
• ZONAS SECAS ?
DESERTIFICACION • CUALES SON LAS ZONAS SECAS ?
DETERMINACION DE ZONAS SECAS:
• INDICES CLIMATICOS !
OBJETIVO
Seleccionar el índice climático más adecuado para identificar zonas secas
basado en la relación Índice - NDVI como indicador de la vegetación
Zona Piloto: Valle del Alto Patía
43 estaciones meteorológicas
798.000 hectáreas
305000 habitantes
1°13’ - 2°25’ latitud N77°40’ - 76°35’ longitud E
Estación: Granja Universidad de Nariño (580 m)
2021222324252627282930
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Tem
pera
tura
ºCEstación: Bolivar (1431 m)
1617181920212223242526
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Tem
pera
tura
ºC
Estación: Mercaderes (1174 m)
1819202122232425262728
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Tem
pera
tura
ºC
Estación: Los Milagros (1946 m)
1011121314151617181920
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Tem
pera
tura
ºCEstación: La Fonda – Citec (677 m)
Media Máxima media Mínima media
2324252627282930
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Tem
pera
tura
ºC
Estación: Taminango (1861 m)
141516171819202122
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Tem
pera
tura
ºC
Elevación200 – 3800 msnm
Pendientes: suaves en zonas bajas fuertes en zonas altas
Estación: Granja U Nariño
0
40
80
120
160
200
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Mes
Prec
ipita
ción
(mm
)
Estación: Bolivar
04080
120160200240280320
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
Prec
ipita
ción
(mm
)
Estación: Mercaderes
0
40
80
120
160
200
240
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Mes
Prec
ipita
ción
(mm
)
Estación: Los Milagros
0
40
80
120
160
200
240
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
MesPr
ecip
itaci
ón (m
m)
Estación: Taminango
0
40
80
120
160
200
240
280
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Mes
Prec
ipita
ción
(mm
)Estación: Fonda
04080
120160200240280320
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Mes
Prec
ipita
ción
(mm
)
Histogramas de precipitación
Metodología GeneralPrecipitaciónTemperatura
NDVI
Relación?
Selección del índiceMás adecuado
Estimación de zonas secas
Índices climáticos(L, M, TI,UI)
Metodología
Precipitaciónefectiva
Escorrentía
Incrementos
Coeficiente de
reducción de
precipitación
Caudales
Metodología alternativa
PrecipitaciónTemperatura
NDVI
Relación?
Selección del índiceMás adecuado
Estimación de zonas secas
Índices climáticos(L, M, TI,UI)
Lang (1915)
Índices Climáticos
L=P/T
P : Precipitación media anualT: Temperatura media anual
LangL Clima
0 – 20 Desierto20.1 – 40 Árido40.1 – 60 Semiárido
60.1 – 100 Subhúmedo100.1 – 160 Húmedo
> 160 Muy húmedo
De Martonne (1923)
10TPIM
De Martonne (IM) Clima
0 – 10 Árido10 – 20 Semiárido20 – 24 Mediterráneo24 – 28 Semi-húmedo28 – 35 Húmedo35 – 55 Muy húmedo
> 55 Extremadamente húmedo
P : Precipitación media anualT: Temperatura media anual
Thornthwaite (1948)
12
1
9/10
10115
n
TPxPE
TI Clima< 16 Árido
16 – 31 Semiárido32 – 63 Subhúmedo64 – 127 Húmedo
> 127 Muy húmedo
UNEP INDEX (1997)
UI = P/ETo Clima< 0.05 Hyper-árido
0.05 – 0.2 Árido0.2 – 0.5 Semiárido
0.5 – 0.65 Seco subhúmedo0.65 - 1 Subhúmedo
> 1 húmedo
UI = P/ETo
ETo Penman-Monteith :
∆ declinación de curvatura (K Pa °C-1);
Rn radiación neta (MJ m-2 dia-1); G = densidade de flujo de calor (MJ m-2 dia-1); T = temperatura (°C); U2 = velocidad del viento a 2 m (m s-1);
es = presión de saturación de vapor (KPa);
eO = presión real de vapor (KPa)
g = factor psicométrico (MJ kg-1)
a
ITmNmETo )10(16
ETo Thornthwaite
rednearIRrednearIRNDVI
Normalized Difference Vegetation Index
Available free images from USGS LandDAAC MODIS 2005 (1982 – 2005).
Average NDVI 100 m around meteorological stations
NDVI values between 0 and 10 = no vegetation 1 = dense vegetation
STUDY ZONELANG UNEP THORNTWAITE MARTONNE
(ha) % (ha) % (ha) % (ha) %
GUAJIRA 1136381 100 1136381 100 1136381 100 1136381 100
CARIBE 5365201 90.5 984341 16.6 1455292 24.5 223514 3.8
SANTANDERES 2121912 53.2 345175 8.6 270883 6.8 91073 2.3
CUNDIBOYACA 463137 43.9 469598 44.5 139705 13.2 1287 0.1
MAGDALENA 1333399 33.6 18931 0.5 50617 1.3 0 0.0
CAUCA 544312 50.9 92224 8.6 103648 9.7 0 0.0
NARIÑO 157733 7.8 17117 0.8 16335 0.8 4954 0.2
Drylands estimated using climate indices
162910> 0.8
4546780.7-0.8
2052170.6-0.7
258680.5-0.6
6440.4-0.5
570.3-0.4
Area (ha)NDVI
NDVI Medio
NDVI medio anual (1982-2005) USGS LandDAAC MODIS 2005.
Avances
Coeficiente de aumento del caudal medio mensual del Río Patia (1970-2004)
00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICMes
CI
Pusmeo Los Nortes P Guascas Fonda P. NuevoStations :
Zonas secas usando el índice de Lang
Zonas secas usando el índice UNEP
Estimación de zonas secas (%) en la región Alto Patía usando diferente índices climáticos
Climate Index → Lang Factor (LF) UNEP (UI) Thornthwaite (TI) De Martonne
(MI)
Climate zone ↓ (TP)%
(EP)%
(TP)%
(EP)%
(TP)%
(EP)%
(TP)%
(EP)%
Desert /Hyperarid 0.01
Arid 0.14 3.27 0.03
Semiarid 9.12 34.19 0.05 0.41 0.24 8.54 0.01 0.13
Dry subhumid-Mediterranean) 0.21 9.45 0.05 0.46
Subtotal drylands 9.26 37.5 0.26 9.86 0.24 8.57 0.06 0.59
Subhumid / Semi-humid 63.00 62.24 25.30 67.29 67.38 90.80 0.07 2.26
Humid 27.70 0.29 74.44 22.86 32.37 0.63 0.83 21.76
Very humid 0 * 44.62 66.63
Extremely humid * * 54.42 8.74
Index Lang (LF) Thornthwaite (TI) De Martonne (MI) UNEP (UI) Station TP CC EP CC TP CC EP CC TP CC EP CC TP CC EP CC La Guasca 26.4 A 19.0 D 19.8 Sa 14.2 A 19.1 Sa 13.7 Sa 0.4 Sa 0.3 Sa Viento Libre 41.2 Sa 29.9 A 29.0 Sa 21.0 Sa 27.8 Seh 20.1 M 0.6 Dsh 0.4 Sa Granja U Nariño 43.9 Sa 31.5 A 33.1 Sh 23.7 Sa 31.7 H 22.7 M 0.7 Sh 0.5 Sa El Estrecho 44.2 Sa 31.9 A 33.0 Sh 23.8 Sa 31.6 H 22.8 M 0.7 Sh 0.5 Sa Caney -Mojarra 52.2 Sa 37.8 A 39.1 Sh 28.3 Sa 37.7 VH 27.3 Seh 0.8 Sh 0.6 Dsh Pisanda 53.5 Sa 38.6 A 40.1 Sh 28.9 Sa 38.6 VH 27.9 Seh 0.8 Sh 0.6 Dsh Aepto A Nariño 58.5 Sa 42.1 Sa 40.5 Sh 29.1 Sa 38.4 VH 27.7 Seh 0.8 Sh 0.6 Dsh Mamaconde 56.2 Sa 40.3 Sa 41.9 Sh 30.0 Sa 40.2 VH 28.8 H 0.9 Sh 0.6 Dsh Vivero Linares 58.5 Sa 42.5 Sa 41.2 Sh 29.9 Sa 39.4 VH 28.6 H 0.8 Sh 0.6 Dsh El Peñol 61.9 Sh 44.8 Sa 42.7 Sh 30.9 Sa 40.7 VH 29.5 H 0.8 Sh 0.6 Dsh Buesaco 71.0 Sh 51.1 Sa 46.8 Sh 33.7 Sh 44.6 VH 32.0 H 0.9 Sh 0.6 Dsh Mercaderes 65.0 Sh 47.4 Sa 47.3 Sh 34.5 Sh 45.2 VH 33.0 H 1.0 Sh 0.7 Sh Tanama 65.3 Sh 47.6 Sa 46.0 Sh 33.5 Sh 44.0 VH 32.0 H 0.9 Sh 0.7 Sh El Rosario 2 70.6 Sh 51.4 Sa 48.7 Sh 35.5 Sh 46.4 VH 33.8 H 0.9 Sh 0.7 Sh La Vega 79.3 Sh 57.1 Sa 51.9 Sh 37.4 Sh 49.3 VH 35.5 VH 0.9 Sh 0.7 Sh Chachagui 80.5 Sh 58.2 Sa 54.9 Sh 39.7 Sh 52.3 VH 37.8 VH 1.0 Sh 0.8 Sh La Cruz 81.5 Sh 58.1 Sa 53.8 Sh 38.3 Sh 51.2 VH 36.4 VH 1.0 Sh 0.7 Sh Policarpa 76.1 Sh 55.2 Sa 56.8 Sh 41.2 Sh 54.4 VH 39.5 VH 1.2 H 0.9 Sh Taminango 80.7 Sh 58.5 Sa 55.6 Sh 40.3 Sh 53.1 VH 38.4 VH 1.1 H 0.8 Sh Bolivar 80.8 Sh 58.0 Sa 58.1 Sh 41.6 Sh 55.2 EH 39.6 VH 1.2 H 0.8 Sh La Fonda Citec 76.7 Sh 55.6 Sa 58.1 Sh 42.0 Sh 55.7 EH 40.4 VH 1.2 H 0.9 Sh Los Milagros 88.7 Sh 63.5 Sh 57.6 Sh 41.2 Sh 54.5 VH 39.0 VH 1.0 Sh 0.7 Sh El Rodeo 87.0 Sh 62.1 Sh 61.4 Sh 43.8 Sh 58.6 EH 41.8 VH 1.2 H 0.9 Sh Hidromayo Camp 87.1 Sh 62.0 Sh 59.5 Sh 42.3 Sh 56.5 EH 40.2 VH 1.1 H 0.8 Sh Hidromayo Presa 85.3 Sh 60.7 Sh 58.2 Sh 41.4 Sh 55.4 EH 39.4 VH 1.1 H 0.8 Sh Aponte 90.6 Sh 64.5 Sh 61.6 Sh 43.8 Sh 58.8 EH 41.8 VH 1.2 H 0.8 Sh Guachicono 86.7 Sh 62.0 Sh 63.3 H 45.3 Sh 60.7 EH 43.4 VH 1.3 H 0.9 Sh Parraga 92.9 Sh 66.7 Sh 66.1 H 47.4 Sh 63.1 EH 45.3 VH 1.3 H 0.9 Sh Taminango 2 97.9 Sh 71.0 Sh 65.6 H 47.5 Sh 62.3 EH 45.2 VH 1.2 H 0.9 Sh Samaniego 98.1 Sh 71.1 Sh 67.7 H 49.0 Sh 64.5 EH 46.7 VH 1.3 H 0.9 Sh Berruecos 98.6 Sh 70.6 Sh 65.0 H 46.6 Sh 61.9 EH 44.3 VH 1.2 H 0.9 Sh Rosal d’ Monte 114.1 H 81.6 Sh 69.4 H 49.7 Sh 66.1 EH 47.3 VH 1.2 H 0.8 Sh La Union 110.4 H 79.4 Sh 76.2 H 54.7 Sh 72.5 EH 52.2 VH 1.5 H 1.1 H Balboa 113.6 H 82.0 Sh 77.2 H 55.8 Sh 73.7 EH 53.2 VH 1.5 H 1.1 H Sajandi 111.6 H 80.2 Sh 83.0 H 59.7 Sh 79.8 EH 57.4 EH 1.7 H 1.3 H Quilcase 113.4 H 82.4 Sh 82.8 H 60.1 Sh 79.3 EH 57.7 EH 1.7 H 1.2 H Rosas 123.0 H 87.7 Sh 85.0 H 60.6 Sh 80.8 EH 57.6 EH 1.6 H 1.2 H San Bernardo 123.5 H 88.7 Sh 81.5 H 58.5 Sh 77.5 EH 55.7 EH 1.5 H 1.1 H La Mesa 124.8 H 89.2 Sh 93.1 H 66.5 H 89.3 EH 63.8 EH 1.9 H 1.4 H La Sierra 140.1 H 99.8 Sh 95.7 H 68.2 H 91.0 EH 64.8 EH 1.8 H 1.3 H Nariño 150.6 H 107.6 H 91.6 H 65.5 H 87.2 EH 62.3 EH 1.5 H 1.1 H
PATIA
R2 = 0.4056
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00NDVI
I M
PATIA
R2 = 0.3642
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00NDVI
UN
EP I
Índice ClimáticoR2
Precipitación media anual
R2 Precipitación
efectiva
Lang (LF) 0,4701 0,4726
Thornthwaite (TI) 0,4673 0,4693
De Martonne (MI) 0,4664 0,4685
UNEP (UI) 0,4416 0,4429
Correlación NDVI - índices climáticos
Usando Lang más estaciones son clasificadas como zonas secas (Desierto, árido y semiárido) mientras que usando UNEP se indica menor área en zonas secas (Semiárido y seco subhúmedo).
Usando la precipitación efectiva se presenta mayor área o número de estaciones como áreas secas.
La correlación entre NDVI y los índices es baja y no es significativamente diferente entre índices.
Conclusiones
Conclusiones
Consideraciones…
La baja correlación entre NDVI y los índices climáticos puede estar sub/sobre – estimada.
- La resolución de las imágenes NDVI puede ser aún alta
- Efectos de borde como bosques riparios o de galería, cercas o barreras vivas, etc.. pueden disminuir el verdadero valor de NDVI.
- Parte de la precipitación que llega se pierde por escorrentía (zonas secas subestimadas)
- Necesidad de conocer precipitación efectiva y escorrentía
Continuidad …
Selección de estaciones meteorológicas con cobertura vegetal natural
A relationship will be more accurate to the natural vegetation.
Análisis de la relación entre índices y NDVI a través del año para definir periódos críticos
Necesidad de estimar precipitación efectiva
Estimación erosividadDeterminación de periódos críticosAgresividad de lluvias
Degradación de tierras = degradación del hombre
OBRIGADOGRACIAS
DANK U WEL