Evaluación de la Sequía Agrícola, usando el índice VCI a 250m en la región del Bío-Bío, Chile

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1 Evaluación de la Sequía Agrícola, usando el índice VCI a 250m en la región del Bío-Bío, Chile Francisco Zambrano B. 1 Mario Lillo-Saavedra PhD 2 Octavio Lagos PhD 2 Claudio Pérez PhD 1 1 Instituto de Investigacones Agropecuarias, Chillán, Chile. 2 Facultad de Ingeniería Agrícola Universidad de Concepción, Chillán, Chile. 7 de octubre de / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

2 Sequía Definición No existe una definición universal de sequía 1 Deficiencia extendida y sostendia de precipitaciones (WMO, 1986). 2 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

3 Sequía Definición No existe una definición universal de sequía 1 Deficiencia extendida y sostendia de precipitaciones (WMO, 1986). 2 Fenomeno natural que ocurre cuando las precipitaciones se encuentran significativamente bajo sus registros historicos normales, causando serios desequilibrios hidrológicos que afecta negativamente la producción (UN, 1994). 2 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

4 Sequía Definición No existe una definición universal de sequía 1 Deficiencia extendida y sostendia de precipitaciones (WMO, 1986). 2 Fenomeno natural que ocurre cuando las precipitaciones se encuentran significativamente bajo sus registros historicos normales, causando serios desequilibrios hidrológicos que afecta negativamente la producción (UN, 1994). 3 La cantidad de años en que los cultivos no son productivos por falta de humedad (FAO, 1983). 2 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

5 Sequía Definición No existe una definición universal de sequía 1 Deficiencia extendida y sostendia de precipitaciones (WMO, 1986). 2 Fenomeno natural que ocurre cuando las precipitaciones se encuentran significativamente bajo sus registros historicos normales, causando serios desequilibrios hidrológicos que afecta negativamente la producción (UN, 1994). 3 La cantidad de años en que los cultivos no son productivos por falta de humedad (FAO, 1983). 2 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

6 Sequía Definición No existe una definición universal de sequía 1 Deficiencia extendida y sostendia de precipitaciones (WMO, 1986). 2 Fenomeno natural que ocurre cuando las precipitaciones se encuentran significativamente bajo sus registros historicos normales, causando serios desequilibrios hidrológicos que afecta negativamente la producción (UN, 1994). 3 La cantidad de años en que los cultivos no son productivos por falta de humedad (FAO, 1983). Wilhite and Glantz (1985) La definición debe ser para una región y aplicación (o impacto) específica 2 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

7 3 / 17 Fuente:WMO (2006) francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío Tipos de Sequía Clasificación

8 Indicadores de Sequía Respecto al tipo de sequía Niemeyer (2008) Sobre 80 índices de sequía se pueden identificar facilmente y el total actual debe ser el doble. Indicadores de Sequía Meteorológicos Hidrológicos Agrícolas SPI, PDSI,... SSI, SWSI,... NDVI, NDVIA, VCI, TCI, VHI,... 4 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

9 Objetivos del Estudio General Evaluar la sequía agrícola en la región del Bío-Bío, Chile 5 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

10 Objetivos del Estudio General Evaluar la sequía agrícola en la región del Bío-Bío, Chile Específicos 1 Derivar el índice de sequía VCI a 250m 5 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

11 Objetivos del Estudio General Evaluar la sequía agrícola en la región del Bío-Bío, Chile Específicos 1 Derivar el índice de sequía VCI a 250m 2 Análizar la variación espacial y temporal del VCI en el área de cultivos 5 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

12 Objetivos del Estudio General Evaluar la sequía agrícola en la región del Bío-Bío, Chile Específicos 1 Derivar el índice de sequía VCI a 250m 2 Análizar la variación espacial y temporal del VCI en el área de cultivos 3 Calcular el índice de sequía SPI 5 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

13 Objetivos del Estudio General Evaluar la sequía agrícola en la región del Bío-Bío, Chile Específicos 1 Derivar el índice de sequía VCI a 250m 2 Análizar la variación espacial y temporal del VCI en el área de cultivos 3 Calcular el índice de sequía SPI 4 Analizar la relación entre VCI (cultivos) y SPI 5 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

14 Objetivos del Estudio General Evaluar la sequía agrícola en la región del Bío-Bío, Chile Específicos 1 Derivar el índice de sequía VCI a 250m 2 Análizar la variación espacial y temporal del VCI en el área de cultivos 3 Calcular el índice de sequía SPI 4 Analizar la relación entre VCI (cultivos) y SPI 5 Avanzar en la comprensión de la sequía en la región 5 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

15 Introduccio n Materiales y Me todos Resultados Conclusiones Area de Estudio Regio n del Bı o-bı o, Chile km2, Precipitacio n anual 750mm a 2000mm Temporada Agrı cola Septiembre - Abril 54 comunas 6 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequı a Agrı cola Region del Bı o-bı o Referencias

16 Landcover

17 Datos y Software Información y Software usados son libres 1 Índices Vegetacionales MODIS MOD13Q1 ( ), 250m, 16 dias. NDVI para derivar VCI 2 Landcover MODIS MOD12Q1 ( ), Esquema IGBP. Mascara de cultivos 3 Precipitación en 17 estaciones meterológicas. Para calcular SPI. 4 Se utilizó el software R.(procesamiento y análisis) 8 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

18 Índices de Sequía Índice de Condición de la Vegetación (VCI) (Kogan, 1990) Caracteristicas VCI Es un índice derivado del NDVI 9 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

19 Índices de Sequía Índice de Condición de la Vegetación (VCI) (Kogan, 1990) Caracteristicas VCI Es un índice derivado del NDVI Fue creado para separar la componente climática relacionado con el NDVI de factores ecológicos. 9 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

20 Índices de Sequía Índice de Condición de la Vegetación (VCI) (Kogan, 1990) Caracteristicas VCI Es un índice derivado del NDVI Fue creado para separar la componente climática relacionado con el NDVI de factores ecológicos. Refleja la variabilidad espacial y temporal de la vegetación. 9 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

21 Índices de Sequía Índice de Condición de la Vegetación (VCI) (Kogan, 1990) Caracteristicas VCI Es un índice derivado del NDVI Fue creado para separar la componente climática relacionado con el NDVI de factores ecológicos. Refleja la variabilidad espacial y temporal de la vegetación. Corresponde a un ajuste del NDVI entre su máximo y mínimo multi-anual. 9 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

22 Índices de Sequía Índice de Condición de la Vegetación (VCI) (Kogan, 1990) Caracteristicas VCI Es un índice derivado del NDVI Fue creado para separar la componente climática relacionado con el NDVI de factores ecológicos. Refleja la variabilidad espacial y temporal de la vegetación. Corresponde a un ajuste del NDVI entre su máximo y mínimo multi-anual. Tiene excelente capacidad para detectar la sequía y medir el tiempo de inicio, la intensidad, duración y el impacto en la vegetación. 9 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

23 Índices de Sequía Índice de Condición de la Vegetación (VCI) (Kogan, 1990) Caracteristicas VCI Es un índice derivado del NDVI Fue creado para separar la componente climática relacionado con el NDVI de factores ecológicos. Refleja la variabilidad espacial y temporal de la vegetación. Corresponde a un ajuste del NDVI entre su máximo y mínimo multi-anual. Tiene excelente capacidad para detectar la sequía y medir el tiempo de inicio, la intensidad, duración y el impacto en la vegetación. Sus valores van entre 0 a / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

24 Índices de Sequía Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) (McKee et al., 1993) Caracteristicas SPI Es un índice ampliamente utilizado para caracterizar sequía meteorológica. 10 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

25 Índices de Sequía Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) (McKee et al., 1993) Caracteristicas SPI Es un índice ampliamente utilizado para caracterizar sequía meteorológica. Representa las desviación estandarizadas de la precipitacion observada a partir del ajuste de la función de distribución de los datos de precipitación brutos. 10 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

26 Índices de Sequía Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) (McKee et al., 1993) Caracteristicas SPI Es un índice ampliamente utilizado para caracterizar sequía meteorológica. Representa las desviación estandarizadas de la precipitacion observada a partir del ajuste de la función de distribución de los datos de precipitación brutos. Es posible calcularlo a diferentes escalas de tiempo (1 a 36 meses) 10 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

27 Índices de Sequía Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) (McKee et al., 1993) Caracteristicas SPI Es un índice ampliamente utilizado para caracterizar sequía meteorológica. Representa las desviación estandarizadas de la precipitacion observada a partir del ajuste de la función de distribución de los datos de precipitación brutos. Es posible calcularlo a diferentes escalas de tiempo (1 a 36 meses) A escalas de tiempo menores (1,3,6) se relaciona con con contenido de humedad de suelo. 10 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

28 Índices de Sequía Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) (McKee et al., 1993) Caracteristicas SPI Es un índice ampliamente utilizado para caracterizar sequía meteorológica. Representa las desviación estandarizadas de la precipitacion observada a partir del ajuste de la función de distribución de los datos de precipitación brutos. Es posible calcularlo a diferentes escalas de tiempo (1 a 36 meses) A escalas de tiempo menores (1,3,6) se relaciona con con contenido de humedad de suelo. A escalas mayores (12,24,36) con aguas subterraneas y almacenamiento de embalses. 10 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

29 Heatmap promedio VCI comunal región del Bío-Bío Fecha Mulchén Nacimiento Negrete Quilaco Quilleco San Rosendo Santa Bárbara Tucapel Yumbel Concepción Coronel Florida Hualpén Hualqui Lota Penco Santa Juana Talcahuano Tomé Bulnes Chillán Chillán Viejo Cobquecura Coelemu Chiguayante San Pedro de la Paz El Carmen Ninhue Ñiquén Pemuco Pinto Portezuelo Quillón Quirihue Ranquil San Carlos San Fabián San Ignacio San Nicolás Treguaco Yungay Coihueco Arauco Cañete Contulmo Curanilahue Lebu Los Alamos Tirúa Alto Biobío Antuco Cabrero Laja Los Angeles Comunas VCI

30 Promedio Temporada Agrícola (sept.-abrl)

31 Análisis de Correlación VCI/SPI Promedio regional VCI/SPI Ene Dic Sep Abr Mar Jun + Sep Dic (significante < SPI 8) (significante < SPI 8) (significante < SPI 7) Correlación p=0.04 p=0.03 p= SPI escala temporal 13 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

32 Análisis de Correlación VCI/SPI Variación SPI SPI SPI ene abr may ago sep dic / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

33 1 EL VCI permite identificar la variación espacial y temporal del estres de la vegetación. 15 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

34 1 EL VCI permite identificar la variación espacial y temporal del estres de la vegetación. 2 Desde el año 2007 se mantiene un déficit en las precipitaciones. 15 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

35 1 EL VCI permite identificar la variación espacial y temporal del estres de la vegetación. 2 Desde el año 2007 se mantiene un déficit en las precipitaciones. 3 Los déficit de precipitaciones que se mantienen en la temporada agrícola producen condiciones de sequía más severa en la vegetación ( y ). 15 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

36 1 EL VCI permite identificar la variación espacial y temporal del estres de la vegetación. 2 Desde el año 2007 se mantiene un déficit en las precipitaciones. 3 Los déficit de precipitaciones que se mantienen en la temporada agrícola producen condiciones de sequía más severa en la vegetación ( y ). 4 La vegetación presenta una respuesta a corto plazo respecto al déficit de precipitaciones (2 meses) 15 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

37 1 EL VCI permite identificar la variación espacial y temporal del estres de la vegetación. 2 Desde el año 2007 se mantiene un déficit en las precipitaciones. 3 Los déficit de precipitaciones que se mantienen en la temporada agrícola producen condiciones de sequía más severa en la vegetación ( y ). 4 La vegetación presenta una respuesta a corto plazo respecto al déficit de precipitaciones (2 meses) 5 En los últimos 15 años es posible identificar las temporadas y , con la sequia agrícola mas severa. 15 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

38 A futuro 1 Es necesario mejorar la espacialización de datos de precipitación. 16 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

39 A futuro 1 Es necesario mejorar la espacialización de datos de precipitación. 2 Analizar la correlación de VCI con producción de cultivos. 16 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

40 A futuro 1 Es necesario mejorar la espacialización de datos de precipitación. 2 Analizar la correlación de VCI con producción de cultivos. 3 Aplicar técnicas de análisis avanzadas que permitan una mejor comprensión de la sequía. 16 / 17 francisco.zambrano@inia.cl Sequía Agrícola Region del Bío-Bío

41 Kogan, F., Remote sensing of weather impacts on vegetation in non-homogeneous areas. International Journal of Remote Sensing 11, McKee, T. B., Doesken, N. J., Kleist, J., The relationship of drought frecuency and duration to time scales. In: Paper Presented at 8th Conference on Applied Climatology. American Meteorological Society, Anaheim, CA. Niemeyer, S., New drought indices. In: Options Méditerranéennes, Series A, N 80. UN, United Nations Convention to Combat Drought and Desertification in Countries Experiencing Serious Droughts and/or Desertification, Particularly in Africa. Paris. Wilhite, D., Glantz, M., Understanding the drought phenomenon: The role of definitions. Water International 10(3), / 17 WMO, Report francisco.zambrano@inia.cl on Drought and Sequía Countries Agrícola RegionAffected del Bío-Bío by Referencias