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Tercer Milenio

Ante el cambio climático

Un dron con 'ojos' térmicos descubre micro-refugios para la biodiversidad en Ordesa

El aumento de temperaturas amenaza la biodiversidad, pero algunas especies encuentran resquicios de esperanza en micro-refugios térmicos, parches fríos estables en el mosaico de temperaturas de cada montaña. Se trata de microambientes, a escala de hormigas o edelweiss, por lo que no resulta nada fácil localizarlos. Este verano, un dron equipado con una cámara térmica ha sobrevolado Ordesa, Pineta y Añisclo captando imágenes que permitirán detectar con precisión micro-refugios térmicos en el paisaje y asociarlos a las comunidades de plantas que allí viven.

Un dron equipado con una cámara térmica ha sobrevolado Ordesa, Pineta y Añisclo. Las imágenes obtenidas permitirán detectar micro-refugios térmicos a escala de paisaje.
Un dron equipado con una cámara térmica ha sobrevolado Ordesa, Pineta y Añisclo. Las imágenes obtenidas permitirán detectar micro-refugios térmicos a escala de paisaje.

Nos disguste o nos sea indiferente, el cambio climático provocado por el ser humano es una realidad que ha venido para quedarse. Tan sencillo como que somos muchos en el planeta y nuestro insostenible nivel de consumo se ha disparado y no va a ser fácil de frenar. Entre las muchas consecuencias que ya hemos empezado a sufrir, se encuentra la archimencionada pérdida de biodiversidad. Pero las crisis de biodiversidad no son nuevas, la Tierra ha sufrido ya varias por calentamientos y enfriamientos no antropogénicos, aunque a una velocidad muy inferior a la actual. Cuando estos cambios ocurren, los seres vivos responden migrando o adaptándose a las nuevas condiciones en el mejor de los casos, o desapareciendo cuando lo anterior no es posible.

Frente a la predicción de las negativas consecuencias del aumento de temperatura para la biodiversidad, cabe todavía la esperanza de que algunos seres se vean menos afectados porque viven en ambientes donde la subida de temperaturas está ‘tamponada’, en lo que denominamos micro-refugios térmicos. Porque el efecto del calentamiento global no es igual en todas partes: por ejemplo, es más drástico en zonas expuestas como una planicie que en lugares protegidos como una cueva. Sin embargo, "lo que es bueno para mí no tiene por qué serlo para ti"; los micro-refugios térmicos no pueden dar cobijo a todos los organismos, ya que varían en función de las afinidades y tolerancias térmicas de cada uno. De forma simplificada, podemos dividirlos en dos tipos: los que sirven para guarecer a especies muy cálidas en épocas frías (por ejemplo durante las glaciaciones) y los que son clave para la supervivencia de especies muy frías (por ejemplo boreoalpinas) en el actual momento de calentamiento.

Mosaicos de temperaturas

¿Dónde podemos encontrar estos micro-refugios? Las montañas son lugares muy propicios porque además de un gradiente altitudinal contienen diversas orientaciones y frecuentes recovecos, generando muy distintos ambientes térmicos. Estos mosaicos de temperaturas incluyen parches térmicos muy estables, y facilitan que algunas especies puedan encontrar refugio en zonas cercanas sin realizar lentas adaptaciones ni grandes migraciones.

Pero detectar ‘parches’ estables muy cálidos o fríos no es tarea fácil. El primer problema con el que nos enfrentamos tiene que ver con cómo se miden y/o estiman las temperaturas en un lugar. Hasta la fecha, los modelos climáticos se han basado en estaciones meteorológicas convencionales muy dispersas que registran temperaturas en zonas abiertas a unos 2 m de altura, lo que hace muy difícil la detección de microambientes térmicos a pequeña escala. Bases de datos climáticas como WorldClim, que ofrece temperaturas medias a escala de 1 km² en todo el mundo, pueden servir a nivel regional, pero se tornan inadecuadas cuando los estudios se orientan a escalas locales. El segundo problema es que la gran mayoría de los organismos completan su ciclo vital a pequeña escala, de escasos centímetros o metros (pensemos en una hormiga o un edelweiss), y su nicho climático puede tener poco que ver con lo que registra una estación meteorológica a 2 m de altura.

Mayor resolución espacial

Para medir o estimar temperaturas a la escala en la que se desenvuelven muchos seres vivos necesitamos una mayor resolución espacial, bien mediante modelos topoclimáticos que consideren el efecto del relieve y el dosel de la vegetación en las temperaturas, o bien utilizando multitud de sensores térmicos en localizaciones muy particulares, o imágenes obtenidas con cámaras térmicas. La teledetección ha supuesto un enorme avance en las últimas décadas al ofrecer información remota del territorio, pero las imágenes de satélite siguen teniendo resoluciones bajas para detectar microambientes dada la distancia de los satélites a la superficie terrestre. Sin embargo, su combinación con otras tecnologías de detección remota, como el LiDAR, y su procesado mediante Sistemas de Información Geográfica puede dar solución a este problema.

Imagen digital (izquierda) y térmica de la cabecera del valle de Ordesa, presidido por Monte Perdido, mostrando el mosaico de temperaturas asociadas al relieve y la altitud.
Imagen digital (izquierda) y térmica de la cabecera del valle de Ordesa, presidido por Monte Perdido, mostrando el mosaico de temperaturas asociadas al relieve y la altitud.
M. B. García

Modelos topoclimáticos en busca del detalle

En el Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido hay actualmente desplegados unos 200 iButtons entre los 600 y los 2.700 m de altitud. La misión de estos sensores de temperatura, pequeños ‘botones’ de poco mas de 1 cm de diámetro, es detectar microambientes térmicos en el suelo, sobre la superficie, y en aire dentro de los bosques. 

Los iButtons son pequeños sensores de temperatura
Los iButtons son pequeños sensores de temperatura

Los iButtons pueden ser configurados para registrar temperaturas cada minuto o cada varias horas, que quedan almacenadas en data-loggers hasta su descarga. Estas características y su miniaturización les confieren una gran versatilidad para ubicarlos en cualquier parte del territorio durante largos periodos y obtener datos reales a pequeña escala que no podrían ser registrados por una estación climática convencional.

Otro de los grandes avances tecnológicos de los últimos años ha sido la tecnología LiDAR (Light Detection And Ranging), basada en la emisión y recepción de pulsos láser desde sensores montados en plataformas móviles como aviones, y la estimación del tiempo que tarda el pulso desde que es emitido hasta que retorna de nuevo al sensor. Una de las aplicaciones del LiDAR es la reproducción de la orografía del terreno con una gran precisión, permitiendo generar Modelos Digitales de Elevaciones usando Sistemas de Información Geográfica (GIS).

En el caso del Parque Nacional de Ordesa, hemos generado modelos topoclimáticos de alta resolución (5 metros) a partir de la información climática de los iButtons y los datos LiDAR del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA), procesados posteriormente con GIS para obtener variables geoambientales (pendiente, orientación, radiación solar incidente, cobertura arbórea…). De esta forma , se ha conseguido mejorar considerablemente los clásicos modelos basados en bases de datos mundiales como WorldClim, que no tienen en cuenta los efectos topográficos y ambientales en las temperaturas a pequeña escala.

Arriba: ortofotografía aérea en RGB de los valles de Ordesa, Añisclo y Pineta. En el centro: imagen térmica obtenida de la base de datos climática WorldClim (1 km de resolución). Abajo: imagen térmica del modelo topoclimático generado con datos de iButtons y variables topográfico-ambientales obtenidas a partir de datos LiDAR (5 m de resolución), obtenidos desde aviones con tecnología láser.
Arriba: ortofotografía aérea en RGB de los valles de Ordesa, Añisclo y Pineta. En el centro: imagen térmica obtenida de la base de datos climática WorldClim (1 km de resolución). Abajo: imagen térmica del modelo topoclimático generado con datos de iButtons y variables topográfico-ambientales obtenidas a partir de datos LiDAR (5 m de resolución), obtenidos desde aviones con tecnología láser.
Hoffrén et al. (TFM, 2019)

Paisajes térmicos: cámaras y drones que ven las temperaturas

Los iButtons proporcionan series temporales de datos de forma puntual en el espacio, pero si queremos registrar temperaturas con similar resolución a mayor escala espacial, necesitamos imágenes térmicas de paisajes. Aunque estas imágenes corresponden a un momento puntual, su repetición en el tiempo nos puede dar una idea de cómo es la dinámica térmica de determinadas zonas, identificando por ejemplo lugares que sufren temperaturas extremas frente a otros con escasa variabilidad dentro del periodo vegetativo. 

Borderea chouardii, especie en peligro de extinción que sobrevive en la zona más fresca.
Borderea chouardii, especie en peligro de extinción que sobrevive en la zona más fresca.
García et al. (2020)

Este método ha permitido confirmar que plantas terciarias como Borderea chouardii, restringidas a una única población natural en el mundo que se encuentra en Aragón, han podido sobrevivir probablemente gracias a permanecer refugiadas en lugares con una gran estabilidad térmica dentro de un paisaje térmico mucho más hostil.

Este tipo de imágenes se ve condicionado por el lugar desde el que se pueda tomar la fotografía. Para solventar esta limitación, y gracias a una beca de la Asociación Española de Ecología Terrestre, se ha empezado a utilizar un dron equipado con cámara térmica, que realiza fotografías cada cuatro segundos a 90 m de altura en recorridos paralelos para garantizar un alto nivel de solape entre ellas. Este método permite acoplar las temperaturas registradas en superficie a muy alta resolución (3 cm) a un Modelo Digital de Elevaciones a partir de datos registrados por el propio dron. 

Una zona con vertientes norte y sur del Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido, vista en imagen digital (izquierda) y en imagen térmica en 3D (resolución de 3 cm) obtenida a partir de 200 imágenes tomadas por un dron.
Una zona con vertientes norte y sur del Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido, vista en imagen digital (izquierda) y en imagen térmica en 3D (resolución de 3 cm) obtenida a partir de 200 imágenes tomadas por un dron.
Raúl Hoffrén

Durante el verano del 2020, un dron ha sobrevolado, con permiso especial del Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido, los valles de Ordesa, Pineta y Añisclo, obteniendo imágenes térmicas que, una vez procesadas y comparadas, nos permitirán detectar con gran precisión micro-refugios térmicos a escala de paisaje y asociarlos a las comunidades de plantas que allí viven.

Queda trabajo por delante, pero se abre una interesante línea para identificar qué ambientes del parque nacional ofrecerán mayores posibilidades para escapar a los invasivos efectos del cambio climático y cuáles de las 1.400 especies que el parque alberga se verán más beneficiadas por la existencia de estos refugios térmicos.

M. Begoña García Instituto Pirenaico de Ecología (IPE-CSIC) Raúl Hoffrén Departamento de Geografía, Universidad de Zaragoza Darío Domingo Swiss Federal Institute of Forest de Zurich Pablo Tejero, Héctor Miranda y Manuel Pizarro IPE-CSIC

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