XV Congreso Nacional de Tecnologías de la Información Geográfica, Madrid, AGE-CSIC, de Septiembre de 2012

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1 Procesos de colonización y densificación de zonas arbóreas y matorrales como indicador del cambio global en el Parque Nacional de Aigüestortes y Estany de Sant Maurici CTFC: Centro Tecnológico Forestal de Catalunya magda.pla@ctfc.cat RESUMEN El Parque Nacional de Aigüestortes y ha sufrido fuertes cambios sociodemográficos en los últimos decenios, los cuales se prevé que se reflejen en la estructura del paisaje. La comprensión del impacto histórico de los usos del suelo sobre la dinámica de las principales formaciones vegetales del Parque Nacional nos ofrece una base de referencia esencial para interpretar y poder evaluar mejor los posibles impactos del cambio global sobre la biodiversidad y su funcionalidad. El principal objetivo del trabajo es cuantificar los procesos de colonización y densificación de las principales formaciones boscosas del Parque Nacional y Zona Periférica en los últimos 50 años. Se ha analizado la dinámica espacio-temporal en las masas boscosas en dos etapas: y a partir de la clasificación de las ortoimágenes en un mapa binario de bosque o no bosque. Se han definido los criterios de colonización o densificación en función de los cambios de cubierta boscosa, expresados en una celda de 100x100m. Se ha analizado un total de ha de bosque actual, de las cuales, a lo largo del primer periodo aproximado de 30 años ( ), se colonizaron ha con un recubrimiento medio del 56%. A lo largo del segundo periodo aproximado de 20 años ( ), se colonizaron 721 ha con un recubrimiento medio de 42%. Han sufrido densificación un total de ha en el primer periodo, pasando del 32% al 75% de recubrimiento. A lo largo del segundo periodo, han sufrido densificación ha, pasando del 31% al 68%. PALABRAS CLAVE Cambios paisaje, colonización, densificación, Parque Nacional Aigüestortes. ABSTRACT Aigüestortes National Park and Lake Sant Maurici has suffered severe sociodemographic changes in recent decades, which is expected to be reflected in the structure of the landscape. Understanding the historical impact of land use on the dynamics of the main vegetation National Park offers an essential baseline for interpreting and better assess the potential impacts of global change on biodiversity and functionality. The main objective of this study is to quantify the processes of encroachment and densification of the main forest formations in the National Park and its peripheral zone in the last 50 years. We analyzed the spatiotemporal dynamics in two stages: and from the classification of

2 orthoimagery to a binary map of forest or non forest. Encrhoachment and densification has been determined as a function of changes in forest cover expressed in a cell 100x100m. We analyzed ha total current forest, of which along the first period of approximately 30 years (from 1956 to 1990) 1610 ha suffered colonization with an encroachment of 56%. During the second period of approximately 20 years ( ) were colonized 721 ha with an encroachment of 42%. During the first period occurred densification in 8536 ha between 32% to 75% coverage. During the second period suffered densification 5494 ha between 31% to 68% coverage. KEY WORDS Landscape changes, encroachment, densification, Aigüestortes National Park. 1 INTRODUCCIÓN En los últimos decenios se ha producido, a nivel del paisaje, un importante aumento de la superficie boscosa y de la densidad de las masas forestales y arbustivas relacionado, principalmente, con los cambios de uso del territorio. Es, por tanto, de prever que los fuertes cambios sociodemográficos que ha experimentado tanto el Parque Nacional como la Zona Periférica de Protección, se reflejen en la estructura del paisaje. La comprensión del impacto histórico de los usos del suelo sobre la dinámica de las principales formaciones vegetales del Parque Nacional nos ofrece una base de referencia esencial para interpretar y poder evaluar mejor los posibles impactos del cambio global sobre la biodiversidad y su funcionalidad. El presente trabajo se enmarca en un proyecto de Investigación en materias relacionadas con los Parques Nacionales, concretamente forma parte del proyecto TREBIO: El papel de las trayectorias históricas en los cambios de usos de suelo sobre la biodiversidad en el Parque Nacional d Aigüestortes y Estany de Sant Maurici. 2 ZONA DE ESTUDIO La zona de estudio comprende el límite del Parque Nacional de Aigüestortes i Estanys de Sant Maurici y zona periférica. También se ha considerado la zona delimitada por la Red Natura Así pues, se ha extendido el análisis a una zona protegida cercana: el Parc de l Alt Pirineu. (figura 1) en el noroeste de Catalunya. La zona de estudio está en la zona de dominio de las altas montañas de los Pirineos con un rango de altitud de m a m. El paisaje está formado básicamente por zonas rocosas y vegetación subalpina. Por debajo de los m está ocupado básicamente por coníferas, y por encima de los m, por pastos alpinos. Debido a las particularidades de la gestión forestal de la zona y la heterogeneidad topográfica, los bosques de la zona pueden tener características estructurales variables. Antes del establecimiento de zonas protegidas, la economía de la zona era básicamente: agricultura, ganadería y gestión forestal. En 1955 se declaró el Parque Nacional de Aigüestortes i Estanys de Sant Maurici y en 2003 el Parque Natural del Alt Pirineu. La declaración de zona protegida conllevó algunos cambios de usos del paisaje, tal vez más acusados en la zona de Aigüestortes, donde según Gràcia (2011) en la zona interior al Parque se abandonaron la agricultura y ganadería pero se conservaron en la zona Periférica. Recientemente la agricultura y ganadería de la zona ha ido también en retroceso, lo que ha llevado al abandono de las zonas agrícolas y pastos. Estos cambios en los usos del paisaje han favorecido la colonización y densificación de las zonas boscosas. Límite Parque Nacional Límite Parque Natural Figura 1. Zona de estudio. La zona azul define la zona del Parque Natural. La zona del este es el Parque de l Alt Pirineu y la zona del oeste es Aigüestortes. El límite rojo es estrictamente el Parque Nacional. 3 MATERIAL Y MÉTODOS 3.1 Procesado de imágenes Se han recopilado las fotografías del vuelo de 1956 disponibles, ortofotomapas del período

3 correspondientes a la primera serie de ortofotomapas de Catalunya generada por el Instituto Cartográfico de Catalunya, y ortofotomapas actuales (2009). Las fotografías de 1956: se ha partido de las imágenes facilitadas en formato digital por el Departamento de Geografía de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). La UAB había escaneado las fotografías aéreas a 800 ppp y la imagen resultante tiene una resolución de 1 m. Para su corrección geográfica se han utilizado entre 15 y 20 puntos de control a partir de zonas identificadas en ortofotografías actuales. Posteriormente se han ortorectificado utilizando un modelo digital del terreno. El error cuadrático medio (RMS) de las correcciones de las imágenes está entre 2 y 5 m. Se ha considerado muy aceptable dada la dificultad de encontrar puntos de control, debido a la mala calidad de la imagen en algunas situaciones. Una vez ortorrectificadas las imágenes se han mosaicado para poder trabajar de manera conjunta y evitar solapamientos. En el proceso de mosaico ha sido necesario escoger en cada caso de solapamiento la mejor ortofotografía. Las imágenes de 1990 corresponden a la primera serie de ortofotomapas de Catalunya realizada por el Instituto Cartográfico de Catalunya, escala 1:5.000, y corresponden a fotografías aéreas realizadas entre 1987 y Actualmente estaban descatalogadas. En su tiempo se publicaron en formato papel y actualmente el ICC está realizando un proceso de digitalización y georreferenciación semiautomática. Así pues, se han obtenido los ortofotomapas escaneados y georreferenciados con un error aceptable. Las imágenes tienen una resolución de 0.5 m. Es importante destacar que dichas imágenes, al ser un escaneado de la información editada en formato papel contienen topónimos y malla de referencia, a la vez que la calidad de la imagen no es la mejor pues se nota un pequeño efecto de pixelado. Las imágenes de 2009 corresponden a la última versión de ortofotomapas de Catalunya realizada por el Instituto Cartográfico de Catalunya, escala 1: Pertenecen a un vuelo con información del infrarrojo cercano, que será de utilidad en el proceso de clasificación automática. Así pues, cada imagen está formada por las tres capas RGB de información. La resolución original es también de 0.5 m Las imágenes de cada una de las series temporales se han clasificado automáticamente a una nueva imagen de vegetación (arbórea o matorral) y zonas con suelo desnudo o vegetación escasa. Según cada una de las series temporales se ha procedido de una manera un poco distinta en función de la calidad de las imágenes. 3.2 Determinación de la cubierta boscosa En el caso de las imágenes de 1956, a partir del mosaico de la zona de estudio, se han enmascarado los usos del suelo que no eran necesarios para el análisis siguiente y que podían aportar ruido en la clasificación. Así pues, se han quitado las rocas, neveros y masas de agua. A continuación se ha dividido la imagen global en distintos fragmentos según la homogeneidad de la calidad con el objetivo de que cada uno de los fragmentos sea lo más homogéneo posible de luz y contraste (figura 2). En algunos casos además ha sido necesario modificar el histograma de la imagen para resaltar mejor las diferencias entre bosque y no bosque. Se ha realizado una clasificación automática asignando 2 centros de cluster (futuras categorías) según las características de cada fragmento de imagen. En algún fragmento ha sido necesario utilizar 3 centros de cluster para diferenciar bien la vegetación tipo arbolado o matorral del resto y, según los casos, después de un análisis visual de la imagen y del resultado, la tercera categoría se ha reclasificado como vegetación o como suelo con vegetación escasa. Figura 2. Sucesión temporal entre 1956 y De izquierda a derecha se muestra la imagen del 1956, imagen del 1990 y la imagen clasificada donde la colonización aparece en naranja; la densificación, en azul; las zonas no alteradas, en verde y las zonas no boscosas, en gris. En las imágenes de 1990 ha sido necesario pasar un filtro de mediana a los píxeles cercanos (ventana de 3x3 píxeles) para homogeneizar la imagen y reparar un poco el efecto del pixelado. La clasificación automática se ha realizado inicialmente con tres categorías: dos categorías correspondían a zona con vegetación y la tercera vegetación escasa. Las dos categorías de vegetación se han reclasificado como una única categoría. Las imágenes de 2009, con infrarrojo cercano, se han clasificado utilizando las tres bandas disponibles (RGB) como información de entrada. Se han utilizado 2 categorías de partida lo que

4 ha permitido diferenciar bien entre bosque y no bosque. 3.3 Cálculo de la fracción de cabida cubierta (FCC) Se ha calculado el porcentaje de bosque en celdas de 100x100 m (1ha). El tamaño de la celda cubre la unidad mínima de fotointerpretación considerada en el Mapa de Cubiertas del suelo de Catalunya (MCSC v3) que es de 500 m 2 (0,05 ha) y a la vez permite considerar la FCC de manera consistente en las tres series de ortofotomapas. El MCSC v3 (CREAF, 2010) se ha utilizado para seleccionar las zonas de bosque actual que se han analizado. No se han considerado las zonas que podían ser bosque en un pasado y actualmente no lo son porque, según la dinámica socioeconómica de la zona, serían zonas poco abundantes. Para cada celda de 100 x 100 m se ha calculado el promedio de píxeles de bosque y así se obtiene el % de bosque por ha. 3.4 Determinación de los Factores de cambio Se ha considerado colonización cuando en el estado inicial hay un recubrimiento superior al 10% y el porcentaje de cambio es superior al 10% (Améztegui et al., 2010). Se ha considerado como densificación cuando en el estado inicial hay un recubrimiento entre el 10% y 40% y un incremento superior al 20% (Améztegui et al., 2010). Para cada celda de 100x100 m se ha calculado el % de cambio como resta entre dos periodos. Se han considerado dos periodos concretos: periodo 1 corresponde de 1956 a 1990, y el periodo 2, entre 1990 y RESULTADOS En el caso de los bosques, que según el MCSCv3 ocupan un total de ha en la zona de estudio, en el primer período ( ) se han colonizado 1610 ha alcanzando un recubrimiento medio de 56%. En el segundo período ( ), un total de 721 ha, con un recubrimiento medio del 42% (tabla 1). Han sufrido densificación ha a lo largo del primer periodo y se ha pasado de un recubrimiento de 32% al 75%. A lo largo del segundo periodo han sufrido densificación ha, pasando de 31% a 68%. Con estos datos se puede ver ya que la mayoría de cambios han ocurrido a lo largo del primer periodo. Se ha calculado una tasa de colonización anual. A lo largo del primer periodo es de 53 ha por año y en el segundo periodo es de 36 ha por año. También se ha calculado una tasa de densificación con unos resultados de 264 ha por año a lo largo del primer periodo y 274 ha por año a lo largo del segundo periodo ha % ha % Colonización % % Densificación % > 75% % > 68% Tabla 1. Superficies colonizadas y densificadas en los dos periodos de estudio. Se muestra la superficie total en ha y el % de recubrimiento promedio: final en el caso de la colonización y inicial y final, en el caso de la densificación. Si tenemos en cuenta que la zona de bosque analizada dentro de los límites de parque nacional es de ha y las zonas boscosas de fuera del parque nacional son ha, tal y cómo se muestra en la tabla 2, observamos que el 2,24% y el 0,99% han sufrido colonización respectivamente. Asimismo, 19,40% y 5,12% de parque y no parque han sufrido densificación a lo largo del primer periodo analizado. Referente al segundo periodo analizado, el 0,25% de bosque dentro del parque y el 0,45% de bosque de fuera del parque han sufrido colonización, mientras que un 8,39% y 3,36% de bosque dentro del parque y fuera del parque respectivamente han sufrido densificación. A lo largo del primer periodo se puede estimar una tasa de colonización de 47 ha/año y una densificación promedio de 251 ha/año. A lo largo del segundo periodo las tasas son de 37 ha/año de colonización y de 289 ha/año de densificación PN NoPN PN NoPN Colonización 2,24% 0,99% 0,25% 0,45% Densificación 19,40% 5,12% 8,39% 3,36% Tabla 2. Proporción de superficies boscosas colonizadas y densificadas en los dos periodos de estudio, en función de estar dentro del Parque Nacional (PN) o fuera del Parque Nacional (No PN). Del mismo modo, en la tabla 3 se muestra como el 2,02% de bosque colonizado a lo largo del primer periodo corresponde a la zona de Red Natura 2000 de Aigüestortes, el 1,52% a l Alt Pallars y 0,70% está fuera de la Red Natura. Del bosque densificado en el mismo periodo, el

5 11,03% corresponde a Aigüetortes, el 7,13% a l Alt Pallars y el 3,98% queda fuera de la Red Natura. Referente al segundo periodo analizado las proporciones de bosque colonizado corresponden en un 0,54% a Aigüetortes frente a un 1,07% a l Alt Pallars y 0,23% queda fuera de la Red Natura. Las proporciones de bosque densificado corresponden; 5,66% a Aigüetortes, 6,95% a l Alt Pallars y 1,99% e espacio fuera de la Red Natura. Cabe destacar que l Alt Pallars se declaró zona ZEPA en AG AP No RN Colonización 2,02% 1,52% 0,70% Densificación 11,03% 7,13% 3,98% Colonización 0,54% 1,07% 0,23% Densificación 5,66% 6,95% 1,99% Tabla 3. Proporción de superficies boscosas colonizadas y densificadas en los dos periodos de estudio en función de pertenecer a la Red Natura 2000 de Aigüestoretes (AG) o de Alt Pallars (AP), o fuera de la Red Natura (No RN) Si analizamos el cambio a nivel de especie se puede ver cómo el pino negro (Pinus uncinata) y pino silvestre (Pinus sylvestris) son las especies que han sufrido mayor proporción de cambio, tanto densificación como colonización en los dos períodos. También cabe destacar que son las especies más presentes en la zona de estudio. A la hora de interpretar la distribución de especies cabe recordar, tal y como se ha comentado anteriormente, que se está analizando la distribución actual de bosque a partir del MCSCv3 y, por lo tanto, su distribución de especies. Por ejemplo: se está asumiendo que las zonas que actualmente son pino negro, ya lo eran a lo largo de la segunda mitad del siglo pasado. El matorral parece haber sufrido cambios en la misma dirección pero sería necesario hacer un análisis más detallado de los resultados de la clasificación. 5 CONCLUSIONES En la última mitad del siglo XX ha habido procesos de densificación y colonización importantes en las zonas boscosas de la zona analizada, siendo más importantes los procesos de densificación (figura 3). La tasa de colonización es similar en los dos periodos analizados mientras que se observa una tasa de densificación ligeramente superior en el segundo periodo. Ésto puede ser debido a que los procesos de colonización pueden estar más limitados por las características del paisaje, mientras que los procesos de densificación son realmente más dependientes de los procesos de cambios de usos del suelo. Las diferentes proporciones de colonización y, especialmente, de densificación entre las zonas de Parque Nacional en los dos periodos analizados, así como las diferencias de densificación encontradas en los dos periodos analizados para las dos zonas de Red Natura (Aigüestortes y Alt Pallars) parecen confirmar que la diferencia de gestión de los bosques en zonas protegidas y zonas no protegidas es la causa principal de las diferencias de densificación de bosque. Figura 3. Cambio producido entre 1990 y 1996 (arriba) y entre 1990 y 2009 (abajo). De color verde se muestran las zonas de bosque inalteradas, de color azul las zonas densificadas y en naranja, las colonizadas. AGRADECIMIENTOS Al Organismo Autónomo de Parques Nacionales del Ministerio de Medio Ambiente Rural y Marino por la financiación del Proyecto

6 TREBIO: El papel de las trayectorias históricas en los cambios de usos del suelo sobre la biodiversidad en el parque nacional de Aigüestortes i Llac de Sant Maurici ( ). Al Departamento de Geografía de la Universidad Autónoma de Barcelona por haber cedido las imágenes del vuelo del 1956 escaneadas. BIBLIOGRAFÍA Ameztegui, A., Brotons, L. y Coll, L Landuse changes as major drivers of Mountain pine (Pinus uncinata Ram.) expansion in the Pyrenees, Global Ecology and Biogeography, 19, Batllori, E. y Gutiérrez, E Regional treeline dynamics in response to global change in the Pyrenees, J.Ecol 96(6), Camarero, J.J. y Gutiérrez, E Pace and pattern of recent treeline dynamics: response of ecotones to climatic variability in the Spanish Pyrenees, Climatic Change, 63, Carrillo, E., Casas, C., Marmí, M., Bagaria, G., Puente, A. y Ninot, J.M. (en prensa). Reforestació de l estatge subalpí per boscos de Pinus uncinata: diversitat i estructura. En: IX Jornades sobre Recerca al Parc Nacional d'aigüestortes i Estamy de Sant Maurici. Barcelona CREAF, MCSC v3: Mapa de Cubiertas del Suelo de Catalunya, versión 3. Gràcia, M., Meghelli, N., Comas, L. y Retana, J Land-covers changes in and around a Nacional Park in a mountain landscape in the Pyrenees, Reg. Environ. Change, 11,