18/7/16

Diàlegs de color verd

Analitzar els canvis soferts per la coberta vegetal és una de les principals capacitats dels sensors satel·litaris

El títol de l'article d'avui té a veure amb la clorofil·la, responsable del color verd de la vegetació. Aquest pigment, juntament amb l'estructura interna de la fulla, conforma una resposta particular i oposada a dues bandes espectrals que es troben entre les més comunes que són captades en molts satèl·lits: la del vermell i la de l'infraroig proper. La combinació d'aquestes dues bandes permet establir índexs com l'NDVI que indicaran en quines condicions es troba la vegetació. Podrem saber, per exemple, si és esponerosa o si presenta un estrès hídric, així com el seu abast territorial.

Les aplicacions són infinites i –als antípodes d'objectius de recerca i gestió– les imatges també permeten fer un seguiment de les grans extensions de blat de les planes de Rússia, amb la finalitat d'especular en els mercats internacionals. Però, tornant al nostre redol, anirem a veure la utilitat de la teledetecció en establir un diàleg amb la coberta vegetal de les Illes Balears.

Quan parlam de canvis en la coberta vegetal distingirem entre canvis abruptes, estacionals, efímers i graduals. Els primers són probablement els més bons de visualitzar i els més analitzats, com seria el cas d'un incendi forestal. Els estacionals van lligats als cicles fenològics de la vegetació i ens permetran fer un seguiment del calendari fenològic i de les seves variacions, com a conseqüència de factors com la meteorologia. Els efímers representen interrupcions temporals a la resposta habitual de la vegetació, per exemple causats per períodes curts de sequera, d'un o dos anys. Per acabar, tenim els canvis graduals, que depenen de molts processos, i que ens indicaran si per exemple està augmentant la superfície forestal lligada a un procés de transició forestal.

Aquests canvis no són necessàriament excloents i resulta comú que convisquin entre ells. Per a la seva representació, a l'exemple d'avui, utilitzarem una sèrie històrica d'imatges dels darrers 16 anys, concretament del sensor MODIS del satèl·lit Terra de la NASA. Cada una d'aquestes 16 imatges representa la resposta de la vegetació per la darrera quinzena del mes d'abril de l'any corresponent.

La figura 1 mostra un mapa de les Illes Balears. La llegenda representa els valors de l'índex de vegetació NDVI que van de 0 a 0.7. La seva interpretació és senzilla: com més alt sigui aquest valor, més esponerosa serà la vegetació. El mapa està dividit en dues parts i ja hem avançat que fa referència a la darrera quinzena d'abril. A la part esquerra tenim els valors de la mitjana dels darrers 15 anys mentre que, a la dreta, tenim els valors d'enguany. El primer que veiem és que enguany la major part de la coberta vegetal de les Illes Balears mostra uns valors per davall de la mitjana. Aquesta pèrdua és especialment visible a l'Illa de Formentera, així com al migjorn de Mallorca i a la meitat sud de l'eix del Raiguer.

igura 1. Comparativa entre els valors d'NDVI per la darrera quinzena d'abril d'enguay i de la mitjana dels darrers 15 anys. Font: J. Bauzà a partir de dades NASA


La figura 2 representa una passa més en l'anàlisi: es tracta d'un mapa d'anomalies, enteses com les diferències positives o negatives dels valors d'enguany davant els valors de la mitjana dels darrers 15 anys. Així, veiem, en color vermell com la vegetació de la major part del territori ha experimentat una minva en els seus valors; en color gris tenim aquelles àrees que es mantenen estables i, en color verd, aquelles àrees que mostren un augment dels valors. Veurem com hi ha zones sense dades, principalment properes al litoral on la contribució de la resposta de la mar, afectaria al valor del píxel.

Figura 2. Mapa d'anomalies que reflexa la pèrdua/augment de vigor de la vegetació de la darrera quinzena d'abril d'enguany amb la mitjana dels darrers 15 anys. Font: J. Bauzà a partir de dades NASA


La interpretació d'aquests canvis no té cabuda dins els límits físics d'aquesta secció. En tot cas convidam al lector que s'hi entretingui. Tanmateix conviuen les diferents tipologies de canvis que hem comentat abans. A tall d'exemple, veiem els efectes de la sequera al migjorn de Mallorca, així com traces de canvis abruptes recents, com és la zona afectada per l'incendi d'Andratx de 2013. Però també veiem àrees amb una major resposta de la vegetació malgrat la sequera, sobretot a àrees forestals, com als alzinars de la zona d'Esporles i Puigpunyent o a la meitat nord de la serra de Tramuntana, indicadors que entrarien dins els canvis graduals d'augment i densificació de la coberta forestal.
 

11/7/16

Menorca nevada

La longevitat del satèl·lit Landsat-5 ens regala imatges encisadores.

Arribat l'estiu, en el moment d'escriure aquestes línies, la predicció meteorològica anuncia episodis de pols en suspensió provinents del Sàhara. Així, per compensar la xafogor pròpia d'aquests episodis, recuperarem una imatge glaçadora.

Dia 12 de febrer de 2010, a les 11:15 hora local, el satèl·lit Landsat-5 passava sobre Menorca i ens brindava una captivadora imatge, amb una important part de l'illa coberta de neu. La figura 1 dibuixa Menorca amb un fons de color verd, enfarinat d'un blau clar. Això no significa que la neu fos de color blau, sinó que, per tal de distingir la neu dels niguls, he utilitzat una particular combinació de bandes del sensor que més endavant comentaré.


Figura 1. Menorca enregistrada pel Landsat-5 dia 12/02/2010. El color cian indica la presència de neu. Font: ESA

Per parlar de nevades a les Illes Balears, i en particular d'aquest episodi excepcional, res millor que conversar amb el geògraf i home del temps Miquel Salamanca:

"Durant aquells dies de febrer, un anticicló s’establí a les Illes Britàniques, i possibilità que la Mediterrània Occidental fos bressol d’una borrasca relativament profunda, centrada entorn a les Illes Balears. Entre els dies 9 i 12 de febrer, la borrasca es traslladà cap a Itàlia, on va esdevenir una gran àrea de baixes pressions amb diversos centres.

Les peces encaixaven, i féien arribar el principal ingredient de qualsevol nevada: L’aire fred. El passadís d’aire establert entre la baixa pressió i l’anticicló mobilitzà un cos d’aire fred des del centre-nord del continent europeu cap a la Mediterrània, la part més freda del qual arribà a les Illes Balears el dia 11 de febrer, empesa per la tramuntana.

El trànsit sobre la Mediterrània carregà l'aire d'humitat, a la vegada que l'escalfà, afavorint els moviments ascendents, formant niguls. La imatge és testimoni d’aquest procés: s’hi destrien molt bé els niguls típics de les masses fredes, organitzats en petites cèl·lules uniformes, separades entre si i de petita entitat.

Per acabar, l’orografia menorquina -encara que discreta- també va influir. Sense tenir l'entitat del relleu de la Serra de Tramuntana, el litoral menorquí representa una ruptura respecte a la uniformitat de la mar. La superfície terrestre, més rugosa que la marina, incrementa el fregament de l’aire, les turbulències i els moviments en vertical, amb aparició de niguls i major vigor del existents."

Tornant a la figura 1, amb l'objectiu de desxifrar el color blavós de la neu, imaginem que anam dins el satèl·lit: en passar per damunt Menorca els nostres ulls veurien la neu de color blanc, d'una forma semblant a la figura 2. Un Sol baix, propi del mes de febrer, il·lumina una part dels niguls, mentre que en deixa una altra part a l'ombra. Si a la part il·luminada podem esbrinar la textura dels niguls, a la part més fosca la textura es confon amb la neu. Per tant, ens trobam davant el repte de distingir aquests dos elements.

Figura 2. Una combinació de color natural dificulta destriar la neu dels niguls. Font: ESA


Incorporarem la banda de l'infraroig d'ona mitjana, atès que el comportament dels niguls i de la neu és diferent. Això és a causa que les gotes d'aigua i els cristalls de gel que formen els niguls són d'una mida unes deu vegades inferior a la dels grans de neu. Aquesta combinació de bandes permetrà distingir amb claredat la neu -representada de color blau clar (cian)- dels niguls blancs.


Per acabar, és de justícia recordar que en el moment d'enregistrar aquesta imatge, el satèl·lit Landsat-5 feia 26 anys que estava operatiu, fent voltes a la Terra de manera ininterrompuda. Enlairat dia 1 de març de 1984 estigué operatiu fins al mes de març de 2013. Tot un prodigi de la ciència i la tecnologia, que demostra que la humanitat és capaç de fabricar ginys no sotmesos a l'obsolescència programada. Imaginem per un moment que els nostres telèfons intel·ligents tinguessin la mateixa vida útil que la que tingué el Landsat-5.