Sistema de vigilància i alerta de l'evolució anual dels cultius i aprofitaments

L'Organització Meteorològica Mundial va donar el 1986, a petició del Programa de les Nacions Unides per al Desenvolupament, la definició de sequera següent: "Hi ha sequera en una regió quan la precipitació anual és inferior al 60% de la mitjana durant més de dos anys consecutius en més d'un 50% de la superfície". Això suposa que els ecosistemes i els sistemes productius poden resistir una disminució de la precipitació d'un 40% durant un any, però es veuen seriosament afectats quan el fenomen es repeteix durant dos anys consecutius o més.

Tanmateix, poc té a veure aquesta definició meteorològica de la sequera amb el concepte de sequera agronòmica utilitzat en aquest estudi, ja que aquest últim tindrà en compte l'escassetat de precipitacions únicament quan afecti el desenvolupament i la fructificació dels cultius de secà i de les pastures. Per aquesta raó l'avaluació de rendiments suposa una bona mesura indirecta de l'existència o no de situacions de sequera al llarg del període vegetatiu.

Al nostre país, uns bons rendiments en secà són conseqüència de la precipitació, no només en l'aspecte quantitatiu sinó també, i de manera molt important, en el qualitatiu, entès per l'oportunitat en el temps, és a dir, l'adequada distribució en les diferents fases fenològiques del cultiu. Per això es comprèn fàcilment que la sequera agronòmica no cal que coincideixi amb la meteorològica, esmentada anteriorment.

Les dades meteorològiques convencionals, recollides amb caràcter puntual a la xarxa d'estacions, fan difícil el seguiment de l'estat dels cultius, especialment la variabilitat geogràfica. Es pot afirmar que el seguiment continuat dels cultius al llarg del cicle fenològic, necessari per a l'estudi i l'avaluació de fenòmens com la sequera agronòmica a escala global, avui només es pot fer de manera precisa i econòmica a través de les dades de teledetecció ofertes pels satèl·lits meteorològics, a causa de tres raons fonamentals: la freqüència diària de les observacions, la possibilitat de fer estudis a escala global gràcies a la seva resolució espacial i l'adequació dels sensors que transporten a bord.

El sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer), avui a bord de la sèrie de satèl·lits americans NOAA, és el que ha demostrat una idoneïtat més gran per aquests estudis, gràcies a la seva resolució espacial d'1 km2 en el nadir i a la seva alta freqüència en resolució temporal, amb diverses passades diàries sobre la Península, la qual cosa és molt convenient per a la realització d'anàlisis que requereixin una evolució temporal. Per aquest motiu, amb imatges NOAA-AVHRR és fàcil obtenir un compost decennal d'Espanya pràcticament lliure de núvols, com els utilitzats en aquest treball.

Els sensors que incorporen aquesta llarga família de satèl·lits han anat evolucionant amb el temps. Avui dia embarquen la sonda TOVS i el sensor AVHRR. La primera permet determinar, entre altres coses, els perfils verticals de temperatura i humitat. A partir de les dades TOVS és possible introduir l'efecte de l'atmosfera sobre el senyal rebut pel satèl·lit, fet que es coneix com a "Correcció radiomètrica". És a dir, permet eliminar l'efecte de la inclinació del satèl·lit o de la posició del sol, i fins i tot l'estat de l'atmosfera, de manera que les mesures de passades successives del satèl·lit siguin comparables entre si, tot i que s'hagin fet en condicions molt diverses. Únicament en el cas que hi hagi una capa de núvols, les observacions no són possibles.

D'altra banda, el sensor AVHRR emprat en aquest estudi disposa de cinc canals de mesura en l'espectre electromagnètic, situats sobre el visible a la banda del vermell (0.58 - 0.68 µm), l'infraroig proper (0.72 - 1.10 µm), l'infraroig mitjà (3.55 - 3.93 µm), i els dos últims, sobre l'infraroig tèrmic (10.30 - 11.30 i 11.50 -12.50 µm, respectivament).

Són precisament els dos primers canals els que han resultat ser enormement valuosos per a l'estudi de la vegetació, ja que en la regió del vermell els pigments de les fulles absorbeixen la major part de la llum que reben per a la realització de la funció clorofíl·lica. A causa de la forta absorció, la vegetació sana o amb vigor presenta els mínims de reflectivitat, generalment a la banda del vermell, mentre que per a l'infraroig proper la vegetació sana o vigorosa presenta els màxims de reflectivitat. En aquest principi es basen la majoria dels anomenats "índexs de vegetació" que combinen la banda vermella del visible amb la de l'infraroig proper. Això vol dir que com més gran sigui la diferència entre els valors d'aquests dos canals espectrals més vigor presentarà la coberta vegetal observada i viceversa.

L'índex de vegetació utilitzat en aquest estudi és el conegut com a NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) o "Índex de Vegetació Normalitzat", l'expressió del qual és:

La conversió dels valors digitals relatius de les bandes vermella i infraroja a valors d'albedo, prèvia correcció atmosfèrica de les bandes, és necessària per a la comparació multitemporal de les diferents imatges utilitzades. En cas contrari, el NDVI representaria només una valoració relativa.

Com han demostrat molts estudis, aquest índex és sensible al vigor de la vegetació i, per tant, a l'activitat fotosintètica. Es considera el NDVI un indicador lligat a la taxa de recobriment vegetal del sòl, a la quantitat de biomassa i a l'estat general de la vegetació.

Des dels inicis dels vuitanta hi ha hagut coneguts treballs dedicats a avaluar la utilitat del NDVI per al seguiment global de la vegetació i l'estudi de zones amb sequera. Les dades més utilitzades han estat les de síntesis construïdes a partir dels valors màxims de NDVI en períodes de cinc a deu dies. A partir d'aquestes síntesis és possible construir la corba d'evolució del NDVI al llarg de la campanya agrícola, la qual defineix perfectament els successius estadis fenològics de la planta: germinació, desenvolupament, maduració i desaparició. L'interès d'aquestes sèries de NDVI és evident per a l'estudi de zones semiàrides afectades per problemes de sequera perquè permeten el seguiment de la dinàmica de la coberta vegetal i del seu desenvolupament, així com la seva heterogeneïtat espacial al llarg del període fenològic i fer-ne una caracterització amb la comparació dels valors de NDVI d'aquesta mateixa zona amb els d'altres anys de referència. És aquesta la filosofia que ha seguit el treball que ara presentem.

Per acabar, cal esmentar que diversos estudis han tractat de relacionar directament la producció i els valors de NDVI acumulats al llarg d'una campanya agrícola. Els resultats obtinguts presenten una dispersió bastant forta. Aquesta dispersió s'atribueix als efectes atmosfèrics variables en el temps i en l'espai i a les diferències de reflectància dels diversos tipus de sòl que afecten fortament el NDVI. Per això pot afirmar-se que la utilització directa de la relació producció-NDVI amb fins operacionals no presenta, actualment, una fiabilitat suficient.

En funció del que s'ha esmentat anteriorment, podem concloure aquesta fonamentació científica dient que actualment l'aportació de la teledetecció a l'estudi de fenòmens com la sequera agronòmica es troba en un estat encara qualitatiu, és a dir, l'aportació principal és la d'oferir criteris objectius de descripció sobre l'estat dels cultius, cosa que permet comparacions entre zones i comparacions temporals, així com l'aportació d'informació sobre la variabilitat geogràfica del fenomen, fet que escapa generalment dels recursos meteorològics tradicionals.