Caracterización de los flujos de calor, agua y CO₂ en el entorno del Bosque de La Herrería (Madrid)

Abstract

La vegetación es uno de los principales reguladores de los flujos de agua, energía y carbono entre la superficie y la atmósfera. Este trabajo trata de determinar la relación entre estos flujos y las condiciones meteorológicas, la humedad del suelo y la vegetación. Para ello se han estudiado durante dos a˜nos (2018 y 2019) estas variables en dos ecosistemas próximos pero con diferencias significativas en el entorno del Bosque de La Herrería (Madrid, España), localizado próximo a un sistema montañoso. Uno de ellos (HER) es un pastizal con algunos matorrales y árboles. En el segundo (PORT), también predomina este tipo de vegetación, pero cuenta con más presencia arbórea y además su suelo es más arenoso, filtrando más rápidamente el agua. Se ha hecho uso de datos satelitales, para obtener el índice de vegetación normalizada (NDVI ), y de torres meteorológicas eddy covariance para obtener el resto de variables. En primer lugar se compararon dos métodos de procesado (EddyPro y EasyFlux) de los datos brutos experimentales obtenidos mediante las torres meteorológicas, encontrando que ambos algoritmos estudiados realizan un tratamiento similar de los datos. Posteriormente, se realizó una caracterización meteorológica y turbulenta, revelando que la variación interanual medida en las estaciones meteorológicas es mayor que las diferencias obtenidas comparando ubicaciones para las principales variables. También se comprobó como ambos ecosistemas responden de manera similar a variaciones en las condiciones atmosféricas, existiendo una gran correlación lineal para distintas variables atmosféricas y turbulentas. A continuación se analizaron diferentes parámetros turbulentos, encontrando nuevamente grandes similitudes entre ecosistemas en sus evoluciones tanto diarias como durante todo el periodo de observación. Finalmente se estudió las diferencias en la dinámica de la vegetación entre ecosistemas, evidenciando el impacto del tipo de suelo en el crecimiento de las plantas y demostrando como la precipitación y su distribución modula el crecimiento de la vegetación, y por tanto los intercambios de CO2 con la atmósfera. Los resultados obtenidos en este estudio resaltan la importancia del análisis de este tipo de datos experimentales para poder comprender mejor el comportamiento de los ecosistemas, su impacto sobre el clima y cómo podrían variar estas relaciones en el futuro con el cambio climático.

Vegetation is one of the main drivers of water, energy, and carbon fluxes between the surface and the atmosphere. This study aims to determine the relationship between these fluxes and meteorological conditions, soil moisture, and vegetation. To this end, these variables were studied over two years (2018 and 2019) in two nearby mountainous ecosystems with significant differences in the La Herrería Forest (Madrid, Spain). One of them (HER) is a grassland with some shrubs and trees. In the other one (PORT), this type of vegetation also predominates but there are more trees and the soil has a higher sand content, filtering water more quickly. Satellite data was used to obtain the normalized difference vegetation index (NDVI ), and eddy covariance meteorological towers were used to obtain the rest of the variables. First, two post-processing methods (EddyPro and EasyFlux) were compared using the raw experimental data obtained from the meteorological towers, finding that both algorithms studied perform a similar treatment of the data. Subsequently, a meteorological and turbulent characterization was carried out, revealing that the interannual variations measured at the weather stations are greater than the differences obtained when comparing both locations for the main variables. It was also verified that both ecosystems respond similarly to variations in the atmospheric conditions, with a high linear correlation for different atmospheric and turbulent variables. Next, different turbulent parameters were analyzed, again finding great similarities between ecosystems in their daily evolution and throughout the observational period. Finally, the differences in vegetation dynamics between ecosystems were studied, showing the impact of soil type on plant growth and demonstrating how precipitation and its distribution modulate vegetation growth and, therefore, CO2 exchanges with the atmosphere. The results obtained in this study highlight the importance of analyzing experimental data to better understand the behavior of ecosystems, their impact on the climate, and how these relationships could change in the future with climate change.