UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE GEOGRAFÍA E HISTORIA MÁSTER EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA TRABAJO FIN DE MÁSTER APLICACIONES DE LA TELEDETECCIÓN Y SIG EN LA CARACTERIZACIÓN DE HUMEDALES EN LA RESERVA DE LA BIOSFERA DE LA MANCHA HÚMEDA María Pérez Ortega Tutores María Eugenia Pérez González Jose Luis González López Madrid, 2011 AGRADECIMIENTOS Quiero expresar mi más sincero agradecimiento a todas las personas que de una u otra manera han hecho posible la realización de este trabajo. A mi tutora, la profesora María Eugenia Pérez, por darme la oportunidad de realizar este proyecto y transmitirme su conocimiento y experiencia, haciendo posible la realización de este trabajo. En especial a mi tutor “Obe”, por su apoyo incondicional, por creer en mí y por descubrirme e implicarme en el apasionante estudio y conservación de los humedales. A CBC, por su cariño y su colaboración en todo momento. A Paloma Garzón y Nacho Doadrio, del Museo de Ciencias Naturales, por todo el material aportado en los análisis de aguas realizados. A Pedro Bustamante, Técnico de Medio Ambiente del Ayuntamiento de Alcázar de San Juan, por la información proporcionada e interés en la realización de este trabajo. A Jesús García y Miguel Ángel Rubio, de la Dirección General de Áreas Protegidas y Biodiversidad de la Junta de Castilla La Mancha, por cederme datos de la Reserva de la Biosfera de la Mancha Húmeda. A todos los investigadores que con sus aportaciones, me han enseñado y guiado en la aplicación de la teledetección en el estudio de los humedales. Quería dar las gracias a todas las personas que son especiales en mi vida y que me han acompañado y animado en este trabajo. A Fernando, por estar ahí siempre. Pero sobre todo a mis padres, Arturo y Paloma, por ayudarme en este trabajo, por su paciencia en todo momento y enseñarme que el esfuerzo y dedicación siempre es recompensado. ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 5 1.1. Las Técnicas de Teledetección en Medio Ambiente 5 1.2. Importancia e interés de las Zonas Húmedas. El Convenio Ramsar 6 1.3. El uso de la teledetección en el estudio de Humedales 8 2. OBJETIVOS 12 2.1. Objetivo general 12 2.2. Objetivos específicos 12 3. ÁREA DE ESTUDIO 15 3.1. La Mancha Húmeda 15 3.2. La Reserva de la Biosfera 17 3.3. Humedales de estudio 18 4. MATERIAL Y MÉTODOS 24 4.1. Inventario de humedales. Realización de itinerario y visitas de campo 24 4.2. Análisis de agua 25 4.3. Trabajo de Gabinete: Teledetección 26 5. RESULTADOS 32 5.1. Identificación y descripción de los humedales 32 5.2. Itinerario de visitas de campo 32 5.3. Contaminación hídrica 33 5.4. Cambios en la cubeta, lámina de agua y entorno de los humedales del Complejo Lagunar de “Las Pedroñeras” (Cuenca) 67 5.5. Estimación de superficie de regadío en el entorno lagunar “Las Pedroñeras” 79 6. DISCUSIÓN 82 6.1. Contaminación hídrica 82 6.2. Cambios en la cubeta, lámina de agua y entorno de los humedales del Complejo Lagunar de “Las Pedroñeras” (Cuenca) 92 6.3. Estimación de la superficie de regadío en el entorno de los humedales y cartografía de su lámina de agua 94 7. CONCLUSIONES 97 7.1. Estudio de la contaminación hídrica 97 7.2. Cambios en la cubeta, lámina de agua y entorno de los humedales 98 8. BIBLIOGRAFÍA 100 9. ANEXOS 107 INTRODUCCIÓN Introducción 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Las técnicas de Teledetección en el Medio Ambiente En los últimos años la Teledetección se ha desarrollado de una manera espectacular, diseñándose aplicaciones para casi todas las áreas de las ciencias de la tierra (Fabregat, 1999) debido a las grandes posibilidades y ventajas que presenta: localización de espacios geográficos, observación de fenómenos temporales e integración de resultados en un Sistema de Información Geográfica (S.I.G), reduciéndose en muchos casos el tiempo empleado y el dinero invertido en los estudios sobre el terreno (Baker et al., 2006; Shanmugan, 2006). Su objetivo esencial se centra en la identificación de los materiales de la superficie terrestre y los fenómenos que en ella se operan a través de su signatura espectral (Sacristán, 2006). Su aplicación en los recursos naturales se fundamenta en que los elementos de la naturaleza tienen una respuesta espectral propia que se denomina signatura espectral. De esta forma estudia las variaciones espectrales, espaciales y temporales de las ondas electromagnéticas, y pone de manifiesto las correlaciones existentes entre éstas y las características de los diferentes materiales terrestres. Entre las ventajas proporcionadas por estos sistemas destacan, la cobertura global y exhaustiva, perspectiva panorámica, observación multiescala, información sobre regiones no visibles del espectro, multitemporalidad de las observaciones, transmisión a tiempo real y registro digital de la información (Chuvieco, 2002). Por todo ello, la teledetección espacial está siendo empleada como complemento y no como un sustituto, a estudios sobre el medio ambiente: oceanografía, recursos pesqueros, estudios costeros, contaminación, hidrogeología, geología, estimación de cosechas, control de plagas, incendios, producción agrícola, usos del suelo, planificación urbana, etc. El desafío de conservar la biodiversidad, el funcionamiento ecosistémico y los servicios ambientales exige aproximaciones novedosas tanto para conocer mejor (plano conceptual) como para gestionar mejor (plano aplicado) los sistemas ecológicos (Cabello y Paruelo, 2008) y es la teledetección quien permite incorporar a este aspecto la posibilidad de estudiar los sistemas ecológicos a escalas espaciales y temporales La Teledetección en la caracterización de humedales. Master TIG. UCM-2011 5 Introducción distintas a las que se acceden desde experimentos controlados, los cuales son también necesarios e imprescindibles, pero a veces insuficientes. 1.2. Importancia e interés de las Zonas Húmedas. El Convenio Ramsar Los humedales son ecosistemas importantes de gran interés por las diferentes funciones que realizan: almacenan agua y la emanan lentamente recargando aguas subterráneas, mejorando su calidad, actuando como filtros al absorber su contaminación y proporcionando un gran número de hábitat para la fauna y vegetación incluyendo a muchas especies amenazadas o en peligro (Steven and Toner, 2004; Lagos et al., 2008). Hasta hace pocos años los humedales se consideraban zonas insalubres, transmisoras de innumerables enfermedades que era preciso eliminar o transformar en tierras de labor (Vega, 2006), que se drenaban o sobre las que se pavimentaba a fin de utilizarlas para el desarrollo urbano o la agricultura, provocando graves pérdidas en el patrimonio y medios de sustento (Peck et al., 2011). En los últimos años, la importancia del rol ecológico de los humedales y los beneficios económicos que generan han ganado un reconocimiento cada vez mayor (Bridgham et al., 2006; Canepuccia et al., 2007). Han empezado a cobrar interés y muchos de estos lugares están protegidos con diversas figuras (parques nacionales, parques naturales, etc.). Además estas zonas húmedas, son uno de los ecosistemas más productivos del planeta, ya que juegan un papel esencial en el ciclo bioquímico a través de la producción anaeróbica de gases como el metano, siendo la mayor fuente-sumidero de carbono del planeta. También desempeñan un papel importante en el ciclo hidrológico, ya que almacenan agua en los períodos secos mientras que en los episodios de inundación reducen los niveles del agua frenando inundaciones y filtrando los sólidos en suspensión, ayudando así en el control de la calidad del agua y en la recarga de acuíferos. Son lugares potenciales para la acuicultura, la cría de aves o como zonas recreativas y de turismo (Vega, 2006) y forman parte del patrimonio histórico- cultural de la humanidad. Los humedales, independientemente de los diversos criterios de apreciación, son considerados áreas de interés internacional desde 1962 con la Conferencia MAR (Primera Conferencia Internacional sobre Conservación de Humedales). En 1972, este La Teledetección en la caracterización de humedales. Master TIG. UCM-2011 6 Introducción interés se plasma en la ratificación de la Convención sobre los Humedales de Importancia Internacional, llamado Convenio Ramsar (García et al., 2006). La Convención Relativa a los Humedales de Importancia Internacional, Convenio de Ramsar, fue firmada en la ciudad de Ramsar (Irán) el 2 de febrero de 1971 y tiene como misión la conservación y el uso racional de los humedales mediante acciones locales y nacionales y gracias a la cooperación internacional contribuir al logro de un desarrollo sostenible en todo el mundo (www.ramsar.org). España se adhirió a este convenio en 1982, teniendo hasta el momento 73 humedales incluidos en la Lista Ramsar (MARM, 2011). Según la Convención Ramsar se consideran humedales las extensiones de marismas, pantanos y turberas, o superficies cubiertas de agua, naturales o artificiales, permanentes o temporales, estancadas o corrientes dulces, salobres o salados, incluidos las extensiones de agua marina cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros (Art.1 Convenio Ramsar, www.ramsar.org). Pero a pesar de su gran valor medioambiental y a su mayor reconocimiento con el paso de los años, la pérdida y degradación de humedales a manos del hombre, todavía continua. Son espacios altamente antropizados, en unos casos, para favorecer o mejorar su conservación, y en otros alterando la lámina de agua y sus riberas inmediatas (Pérez y García, 2004). La creciente necesidad de agua dulce por parte del hombre, acelerada en las últimas décadas, ha llevado a un desequilibrio en los balances hidrológicos en muchos puntos del planeta, produciendo graves alteraciones medioambientales (Pérez y García, 2006). En el caso concreto de España, en el transcurso de los años se han cambiado los usos agrícolas tradicionales de secano por regadíos, más rentables en términos económicos, a expensas del agua subterránea cuyos ciclos de recarga son muy lentos. De hecho, la causa más importante de reducción de zonas húmedas en regiones semiáridas como España, es la escasez de suministro de aguas subterráneas, de modo que se produce un cambio en las condiciones hidrodinámicas del humedal y la modificación de los biotopos asociados con la zona húmeda (Vega, 2006). También se ha producido la contaminación de sus aguas, la salinización y contaminación de suelos, la formación de costras, etc. que unido a las posibles riesgos climáticos (sequías e inundaciones) afectan tanto al humedal en sí, como a los ingresos económicos y salud de los habitantes de esas zonas. La Teledetección en la caracterización de humedales. Master TIG. UCM-2011 7 Introducción 1.3. El uso de la teledetección en el estudio de Humedales Tradicionalmente, los humedales se han estudiado mediante mapas, fotointerpretación, trabajo de campo y análisis laboratorio, pero las imágenes de satélite ofrecen información adicional a partir de otros canales del espectro electromagnético. Así se obtiene una valiosa información de las características subsuperficiales (humedad, temperatura, presencia de materia orgánica, etc.), no perceptibles en las fotografías aéreas convencionales (García et al., 2006) y permite obtener su delimitación sobre grandes áreas en distintos momentos (De Roeck, et al., 2008). El disponer de información visual y digital de la superficie terrestre, desde la década de los setenta del pasado siglo, está permitiendo estudios temporales de un amplio conjunto de temas medioambientales en el ámbito de la hidrología como son por ejemplo, la cartografía de humedales, la desecación y salinización de humedales y lagos y el seguimiento de la contaminación hídrica (Pérez y García, 2006). La interpretación de imágenes de satélite de gran resolución espacial y espectral permite detectar las masas de agua contaminadas y cartografiar con exactitud la extensión, intensidad y variabilidad de los procesos contaminantes (Hodgson et al., 1987, Patience et al., 1993, Jong, 1994, Fraser, 1998; Sydor, 1998; García et al., 1999; Polvorines, et al., 2001; Reese et al., 2002; Ruíz-Verdú, et al., 2003). La utilización de imágenes de distintas fechas permite conocer también la evolución de la contaminación y la respuesta de los humedales a las medidas de restauración y conservación. También se puede analizar la evolución de la vegetación hidrófila que se sitúa en el interior o en los alrededores de la laguna (Pérez y García, 2004). Además, la teledetección espacial ha demostrado su potencial como herramienta válida para la elaboración de mapas de cultivos en regadío (Barón, 1999; Quintanilla et al., 1997; Montero et al., 2005; Montesinos y Bea, 2008), lo que supone un aspecto clave para tareas de gestión hídrica y planificación hidrológica, fundamental en la conservación de los humedales, ya que es uno de los principales problemas que afecta a estos ecosistemas. Por otra parte, el Convenio de Ramsar da prioridad a la cartografía de zonas húmedas y recomienda el uso de la Teledetección y los Sistemas de Información Geográfica para la elaboración de inventarios de humedales (Vega, 2006) como ya se ha hecho, por ejemplo en el Inventario de la Iniciativa para los Humedales Mediterráneos La Teledetección en la caracterización de humedales. Master TIG. UCM-2011 8 Introducción MedWet (www.medwet.org), el Programa Nacional para el Inventario Nacional de Humedales (NWI) del United State Fish and Wildlife Service (USFWS) o el Programa Nacional de Humedales de Uganda (Vega, 2006). Dentro del Marco Ramsar del Inventario de Humedales, el interés de estas técnicas se observa en la presencia de dos apéndices (II y III), donde se recogen los procedimientos y los datos de teledetección disponibles actualmente para su aplicación en los inventarios. Estos datos pueden llegar a convertirse en una herramienta muy versátil para la consecución de los múltiples propósitos incluidos en este marco, entre los que destacan los tres siguientes: A. La teledetección como método de identificación y delimitación de humedales. La detección e inventario de humedales es esencial para una gestión y planificación de la conservación adecuada de los mismos. Además, permite el seguimiento multitemporal de la lámina de agua, de su calidad, etc. Por ejemplo, los trabajos de Work y Gilmer en 1976 mostraron como las bandas espectrales de 80 m de resolución de Landsat MSS eran capaces de detectar lagunas menores de 1,6 ha en Dakota, y Verdin en 1996 identificó numerosas superficies de agua pequeñas en Sahel (Níger) con imágenes NOAA-AVHR. En España, el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) mediante el empleo de imágenes Landsat-5TM, localizó las superficies de agua existentes en las cuencas del Duero, Guadiana, Júcar y Segura (Soriano, 1996). B. La teledetección como herramienta para la identificación y seguimiento de los cambios en las características de los humedales. Los problemas derivados del consumo de agua para los regadíos en el Parque Nacional de las Tablas de Daimiel fueron estudiados con imágenes Landsat MSS y ETM desde 1979 a 1989, por parte del Servicio Geológico de Obras Públicas (SGOP, 1990). Y desde 2002, el Instituto Geológico y Minero de España junto con la Consejería de Medio Ambiente de la Junta de Andalucía está desarrollando el estudio de humedales y usos de suelo del Parque Nacional de Doñana y su entorno mediante técnicas de teledetección con imágenes Landsat-7 (Vázquez, 2002). C. La teledetección como instrumento de planificación de la conservación y gestión de los humedales. Los planes de gestión de las zonas húmedas son una La Teledetección en la caracterización de humedales. Master TIG. UCM-2011 9