miércoles, 19 de junio de 2019

SMOS-Soil Moisture and Ocean Salinity satellite/satélite de la Humedad del Suelo y la Salinidad del Océano


La Agencia Espacial Europea (ESA) tiene en funcionamiento un buen número de misiones de observación de la Tierra, entre ellas se encuentra la dedicada al seguimiento de la salinidad de los océanos y la humedad superficial continental, SMOS (Soil Moisture and Oceans Salinity).
Se creó para obtener, desde el espacio, datos más precisos sobre la humedad terrestre y la salinidad en nuestros océanos. Además, otro de los objetivos del satélite es facilitar una mejor predicción de condiciones climáticas extremas, registrando datos sobre la acumulación de hielo y nieve. El proyecto cuenta con instrumentos más modernos con la esperanza de recopilar información más precisa. El satélite se lanzó con éxito el 2 de noviembre de 2009.
Por consiguiente, se ha ido creando un cuerpo de conocimiento que, desde el punto de vista de las aplicaciones hidrológicas, tienen una gran relevancia [1].

Los datos SMOS pueden descargarse libremente desde los repositorios de información que tiene la ESA (), tras rellenar un sencillo formulario para el registro de usuarios. La ESA ha desarrollado también programas de libre acceso para la lectura y análisis de los datos recogidos por sus distintos satélites, siendo SNAP idóneo para el tratamiento de las imágenes SMOS.


The European Space Agency (ESA) has a number of Earth observation missions in operation, including the one dedicated to the monitoring of Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS).

SMOS was created to obtain, from space, more precise data on terrestrial humidity and salinity in our oceans. In addition, another objective of the satellite is to provide a better prediction of extreme weather conditions, recording data on the accumulation of ice and snow. The project has modern instruments with the hope of gathering more precise information. The satellite was successfully launched on November 2, 2009.

Consequently, a body of knowledge has been created that, from the point of view of hydrological applications, have a great relevance [1].

The SMOS data can be freely downloaded from the information repositories that ESA has, after filling in a simple form for the registration of users. ESA has also developed free access programs for reading and analyzing the data collected by its different satellites, being SNAP suitable for the treatment of SMOS images.




[1] Rodríguez-Fernández, N.J., Muñoz Sabater, J., Richaume, P., de Rosnay, P., Kerr, Y.H, Albergel, C., Drusch, M., Mecklenburg, S. 2017. SMOS near-real-time soil moisture product: processor overview and first validation results. Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 5201–5216.

http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2014/12/Five_years_of_global_sea-surface_salinity_from_space


martes, 9 de abril de 2019

Proyectando hacia el futuro: El programa Dinámica EGO/ Projecting towards the future: The Dinamica EGO software


Dinamica EGO [1] es un programa libre creado para para el análisis ambiental y la dinámica de paisajes, que permite la creación de tendencias futuras a partir de un auto-entrenamiento utilizando situaciones previas en distintos momentos temporales. La plataforma permite la creación de modelos a través de una interfaz gráfica en la que se incorporan las funciones de cálculo (functors), los datos iniciales (mapas y tablas) y los resultados (mapas, tablas y pesos o “weights”) mediante los conectores de sus puertos (Figura 1). Dinámica EGO tiene implementados unos motores de cálculo que permiten maximizar los recursos de hardware (procesado en paralelo, memoria, …).
Su principal uso se basa en la aplicación de diversas funciones de cálculo relacionadas con los cambios de las cubiertas superficiales y los usos del suelo, así como una parte del análisis de paisajes del que dispone la plataforma. De esta forma se genera un modelo con una gran flexibilidad en las variables que inciden en el cambio según el territorio analizado. El modelo resultante, una vez calibrado, permitirá el análisis y la propuesta de un escenario futuro de los cambios ocurridos a lo largo del tiempo en los usos del suelo o los paisajes.
Los resultados del análisis de tendencias futuras permiten también su aplicación para evaluar las posibles incidencias ambientales de las mismas. Algunos ejemplos de análisis ambientales utilizando el resultado pre-establecido con Dinámica se relacionan con el estudio de de distintos escenarios como la deforestación [2, 3], los cambios recientes de usos del suelo  y cambio climático [4, 5, 6] y también la evaluación de procesos relacionados con los recursos hídricos {7,8,9].


Dinamica EGO [1] is free software developed for environmental analysis and landscape dynamics, which allows the creation of future trends from a self-training procedure using previous situations at different times. The platform construct models through a graphical interface in which the calculation functions (functors), the initial data (maps and tables) and the results (maps, tables and weights) are incorporated through the connectors of its ports (Figure 1). Dynamica EGO has implemented calculation engines that allow maximizing hardware resources (parallel processing, memory, ...).
Its main use is based on the application of various calculation functions related to changes in land cover and land use structures, as well as a part of the analysis of landscapes available to the platform. In this way, a model with great flexibility is generated using the variables that affect the change according to the territory analyzed. The resulting model, once calibrated, will allow the analysis and the proposal of a future scenario of the changes that have occurred over time in land uses or landscapes.
The results of future trends analysis also allow their application to evaluate their possible environmental incidents. Some examples of environmental analyzes using the pre-established result with Dynamica EGO are linked  to the study of different scenarios such as deforestation [2, 3], recent changes in land use and climate change [4, 5, 6] and also the evaluation of processes related to water resources {7,8,9].


Descarga del programa/Sotware Download: https://csr.ufmg.br/dinamica/releases/

Figura.  Diseño gráfico con funciones y conectores para la modelización y validación de cambios de cubiertas/usos del suelo (LUCC)
Figure 1. Graphic Design with functions and connectors for Land Use/Cover Changes (LUCC) Modeling

[1] Ferreira, B.M, Soares Filho, B.S, Pereira, F.M.Q. 2019. The Dinamica EGO Virtual Machine. Science of Computer Programming. Doi: https://doi.org/10.1016/j.scico.2018.02.002
[2] Ghilardi, A., Bailis, R., Mas, J.-F., Skutsch, M., Elvir, J.A., Quevedo, A., Masera, O., Dwivedi, P., Drigo, R., Vega, E., 2016. Spatiotemporal modeling of fuel wood environmental impacts: Towards improved accounting for non-renewable biomass. Environ. Model. Softw. 82, 241–254. Doi. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2016.04.023
[3] Jaramillo-Giraldo, C., Soares Filho, B., Carvalho Ribeiro, S.M., Gonçalves, R.C., 2017. Is It Possible to Make Rubber Extraction Ecologically and Economically Viable in the Amazon? The Southern Acre and Chico Mendes Reserve Case Study. Ecol. Econ. 134, 186–197. Doi. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2016.12.035
[4] Ahmed, S., Bramley, G., 2015. How will Dhaka grow spatially in future?-Modelling its urban growth with a near-future planning scenario perspective. Int. J. Sustain. Built Environ. 4, 359–377.
[5] Maeda, E., Pellikka, P., Siljander, M., J.F. Clark, B., 2010. Potential impacts of agricultural expansion and climate change on soil erosion in the Eastern Arc Mountains of Kenya. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2010.07.019
[6] Troupin, D., Carmel, Y., 2016. Landscape patterns of development under two alternative scenarios: Implications for conservation. Land Use Policy 54, 221–234. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2016.02.008
[7] Lima, L.S., Coe, M.T., Filho, B.S.S., Cuadra, S.V., Dias, L.C.P., Costa, M.H., Lima, L.S., Rodrigues, H.O., 2014. Feedbacks between deforestation, climate, and hydrology in the Southwestern Amazon: implications for the provision of ecosystem services. Landsc. Ecol. 29, 261–274. https://doi.org/10.1007/s10980-013-9962-1
[8] Veerbeek, W., Pathirana, A., Ashley, R., Zevenbergen, C., 2015. Enhancing the calibration of an urban growth model using a memetic algorithm. Comput. Environ. Urban Syst. 50, 53–65. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2014.11.003
[9] Huong, H.T.L., Pathirana, A., 2013. Urbanization and climate change impacts on future urban flooding in Can Tho city, Vietnam. Hydrol Earth Syst Sci 17, 379–394. https://doi.org/10.5194/hess-17-379-2013

viernes, 22 de marzo de 2019

Hydro-BID una herramienta para el manejo y planificación del recurso hídrico en América Latina y el Caribe/Hydro-BID a tool for water resource management & planning in Latin America and the Caribbean


El Banco Inter-Americano de Desarrollo (BID) ha impulsado la creación de una plataforma de simulación de los recursos hídricos llamada Hydro-BID (Figura 1). El objetivo es apoyar a la región en el gran desafío que supone la gestión del agua, principalmente intentado reducir los efectos negativos que suponen los fenómenos extremos que están ocurriendo cada vez con más frecuencia y que están relacionados con el cambio climático.
 
The Inter-American Development Bank (IDB) has promoted the creation of a water resources simulation platform called Hydro-BID (Figure 1). The objective is to support the region in a great challenge: water management. They are trying to reduce the negative effects of the extreme phenomena that are occurring more and more frequently and that are related to climate change.
 
Figura 1. Logotipo de Hydro-BID.
Figure 1. Hydro-BID logo.
 

Esta herramienta facilita la gestión eficiente y la planificación de los recursos hídricos. Permite hacer predicciones de la disponibilidad de agua bajo diferentes circunstancias, tales como los efectos del cambio climático, el crecimiento demográfico y los cambios en el uso de la tierra. Por otro lado, Hydro-BID realiza análisis más específicos como gestión de embalses y capacidades generales de asignación del agua, simulación de aguas subterráneasy cambios en la calidad del agua atribuibles al transporte de sedimentos.
 
Hydro-BID fue creado para proveer una plataforma común para todos los países de América Latina y el Caribe. Con ella se puede crear una comunidad de conocimiento en la región para apoyar la gestión de los recursos hídricos, no sólo en cada país o cuenca, sino también en conjunto. El sistema Hydro-BID permite:
 
  • Evaluar la cantidad y calidad del agua de una cuenca o subcuenca hidrográfica.
  • Calcular las necesidades de infraestructuras.
  • Diseñar las estrategias y proyectos de adaptación a los cambios futuros.
 
The main goal of this tool is the efficient management and planning of water resources. It allows to make predictions of water availability under different circumstances, such as the climate change effects, population growth and land use changes. Besides, Hydro-BID performs more specific analyses such as reservoir management and general water allocation capabilities, groundwater simulation and water quality changes forecasts attributable to sediment transport.
 
Hydro-BID was created to provide a common platform for all countries in Latin America and the Caribbean that create a knowledge community in the region to support the management of water resources, not only in each country or basin, but also as a whole. The Hydro-BID system allows:
 
  • To evaluate the quantity and quality of wáter.
  • To calculate infrastructures needs.
  • To design strategies and adaptive projects in response to different planning.
 
El sistema Hydro-BID incluye varios componentes diferentes para la simulación y gestión de los recursos hídricos bajo escenarios de cambio:
 
  • Una Base de Datos Hidrográficos (LAC-AHD) que contiene más de 230.000 cuencas hidrográficas y cauces fluviales de América Latina y el Caribe (LAC).
  • Un Sistema de navegación GIS para examinar las cuencas y cauces.
  • Un modelo de datos: SQLITE, para organizar y formular bases de datos con diferentes tipos de información: clima, tipos de suelo, características de los suelos... Este modelo está relacionado con las subcuencas de la base de datos LAC-AHD.
  • Modelo hidrológico lluvia-escorrentía que permite generar caudales diarios en cada subcuenca basado en la formulación Generalized Watershed Loading Factor (GWLF).
 
The Hydro-BID system includes several components for the water resources simulation and management under change scenarios:
 
  • An Analytical Hydrography Dataset (AHD) representing over 230,000 catchments in the Latin America and Caribbean (LAC) region and their corresponding topography, river and stream segments.

    A GIS-based navigation tool to browse AHD catchments and streams with the capability of navigating upstream and downstream.
  • A data model: SQLITE, which allows to organize and formulate databases with different types of information: climate, soil types, soil characteristics ... This model is related to the LAC-AHD database.
  • A rainfall-run-off model based on the Generalized Watershed Loading Factor (GWLF) formulation that generates daily flows in each basin (Figure 2).
 
Se trata de una fuente abierta (open-source), diseñado para ser impulsado por la comunidad, permitiendo un proceso de mejora constante. Además, permite hacer simulaciones de los recursos hídricos en cualquier escala de tiempo: intra/inter-anual, decenal y más allá. Esta plataforma se está aplicando actualmente en varios países de la región como son Argentina, Perú (a nivel nacional), Ecuador, Brasil y Haití.
 
Hydro-BID is an open-source tool: designed to be community-driven, opening the doors to a rich development and improvement process. It simulates basin hydrology driven by climate in a modular, flexible and scalable way and it is tailored to simulate water resources at all time-scales: near term, intra/inter-annual, decadal and beyond. Hydro-BID is currently being piloted in Argentina, Peru, Ecuador, Brazil, and Haití.
 
Figura 2. Estructura y flujo de trabajo de Hydro-BID.
Figure 2. Hydro-BID structure and workflow.



Autor: Juan Antonio Pascual Aguilar