The Anthropogenic Impact on the Hydrological Cycle: Detecting and Estimating Irrigation through Remote Sensing Soil Moisture

El reg és el principal consum antropogènic dʹaigua dolça. Es preveu que lʹexplotació dels recursos hídrics per a millorar la producció dʹaliments mitjançant pràctiques de reg seguirà augmentant en els propers decennis. De fet, es preveu que el creixement demogràfic i els canvis climàtics exerceixin una pressió encara més gran sobre els recursos hídrics disponibles. Tot i que el reg té conseqüències directes en la gestió racional dels recursos hídrics, així com en la producció dʹaliments, cal un coneixement detallat dels llocs en què realment es rega a tot el món i de quanta aigua sʹutilitza realment per les pràctiques de reg. En aquesta investigació sʹhan elaborat mètodes per detectar i cartografiar les zones on realment es rega, així com mètodes per estimar les quantitats dʹaigua que sʹapliquen per al reg; les metodologies proposades utilitzen dades dʹhumitat del sòl provinents de la teledetecció espacial. En aquesta investigació sʹhan adoptat dos casos dʹestudi: el primer es troba a la conca de lʹEbre, al nord‐est dʹEspanya, mentre que lʹaltre és la conca de lʹAlt Tíber, a Itàlia central. Sʹhan assajat diversos productes dʹhumitat del sòl obtinguts per teledetecció amb diferents resolucions espacials per avaluar els que millor funcionen en la detecció de reg i, per tant, en la cartografia de les zones de regadiu. A més, sʹhan realitzat estimacions quantitatives de les quantitats dʹaigua aplicades per al reg. Lʹactivitat de detecció i cartografia del reg sʹha dut a terme en els dos casos dʹestudi. En lʹespanyol sʹha avaluat inicialment la capacitat de detecció de reg de diversos productes de teledetecció. Sʹhan avaluat els següents jocs de dades dʹhumitat del sòl: SMAP (Soil Moisture Active Passive) a 1 km i 9 km, SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) a 1 km, Sentinel‐1 a 1 km, i ASCAT (Advanced SCATterometer) a 12,5 km. Les versions dʹ1 km de SMAP i SMOS sʹobtenen mitjançant la desagregació amb el mètode DISPATCH (DISaggregation based on Physical And Theoretical scale CHange). La detectabilitat del reg pels productes considerats sʹha avaluat mitjançant índexs derivats de la teoria d’estabilitat temporal aquí utilitzada sota aquesta nova perspectiva. A més, sʹhan elaborat mapes de les zones irrigades produïts a través de lʹalgoritme dʹagrupament K‐ mitjanes. A les zones agrícoles de la conca de lʹAlt Tíber, a Itàlia, sʹha realitzat una anàlisi a doble escala. En lʹanàlisi a 1 km de resolució espacial sʹha aplicat el mateix procediment adoptat en el cas dʹestudi de la conca de lʹEbre per avaluar la detectabilitat del regadiu mitjançant la humitat del sòl provinent de la teledetecció. Sʹhan utilitzat els següents productes: SMAP a 1 km, la versió Sentinel‐1 a 1 km publicada pel Copernicus Global Land Service, i una versió Sentinel‐1 a escala de la parcel∙la (produïda per THEIA) agregada a 1 km. Cal observar que els dos primers productes són els mateixos que també s’han utilitzat en el cas dʹestudi espanyol. En aquesta anàlisi, així com en la realitzada sobre lʹàrea dʹestudi a la conca de lʹEbre, sʹha utilitzat com a suport el model de superfície continental SURFEX‐ISBA (Surface EXternalisée ‐ Interaction Sol Biosphère Atmosphère). En lʹanàlisi a escala de parcel∙la, les dades de THEIA Sentinel‐1 agregades a 100 m sʹhan utilitzat per produir mapes dʹalta resolució de les zones de regadiu mitjançant lʹalgoritme dʹagrupament K‐mitjanes. Lʹactivitat de quantificació del reg sʹha dut a terme a la zona dʹestudi a la conca de lʹEbre únicament; sʹhan realitzat dos experiments: un utilitzant SMAP amb dades a 1 km de resolució i un altre utilitzant SMOS amb dades a 1 km. Tots dos conjunts de dades sʹhan utilitzat per forçar lʹalgoritme SM2RAIN adaptat a lʹestimació del reg. En lʹalgoritme sʹha aplicat una modelització més realista del terme d’evapotranspiració per reproduir adequadament lʹevapotranspiració dels cultius segons el model de la FAO (Organització de les Nacions Unides per a lʹAgricultura i lʹAlimentació). Les anàlisis realitzades tenen per objecte satisfer les llacunes existents en el camp de la recerca relacionada amb el reg; els resultats obtinguts són útils per avaluar lʹimpacte de les pràctiques de reg en el cicle hidrològic. PARAULES CLAU: Cartografia de Reg, Estimacions de Reg, Teledetecció, Humitat del sòl, Modelització de la Superfície Continental.