On the remote sensing of the radiation use efficiency and the gross primary productivity of terrestrial vegetation

• Autores: Martín Fabio Garbulsky
• Directores de la Tesis: Iolanda Filella Cubells (dir. tes.), Josep Peñuelas Reixach (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2010
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos A. Gracia Alonso (presid.), Miquel Ninyerola i Casals (secret.), Dario Papale (voc.)
• Programa de doctorado: Ecología terrestre
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología vegetal (botánica)
      • Ecología vegetal
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD 
• Resumen

  • La captación de carbono por la vegetación es a escala global el flujo más grande de CO2 e influencia en gran medida el funcionamiento de los ecosistemas. Sin embargo, su variabilidad temporal y espacial sigue siendo poco conocida y difícil de estimar. Las técnicas de teledetección pueden ayudar a calcular mejor la producción primaria bruta (GPP) terrestre, que es la expresión a nivel de ecosistemas del proceso de la fotosíntesis. El objetivo principal de esta tesis fue encontrar una manera de estimar la variabilidad espacial y temporal de la eficiencia en el uso de la radiación (RUE) a escala de ecosistema y por lo tanto mejorar la estimación de la GPP de la vegetación terrestre por medio de datos de teledetección. Se abordaron cuatro objetivos específicos. El primero fue analizar y sintetizar la literatura científica sobre la relación entre el Índice de Reflectancia Fotoquímica (PRI), un índice espectral vinculado a la eficiencia fotosintética, y diversas variables ecofisiológicas a través de un amplio rango de tipos funcionales de plantas y ecosistemas. El segundo objetivo fue analizar y sintetizar los datos de la variabilidad espacial de la GPP y la variabilidad espacial y temporal de la RUE y sus controles climáticos para un amplio rango de tipos de vegetación, desde la tundra a la selva tropical. El tercer objetivo fue comprobar si diferentes índices espectrales, es decir, el PRI, el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) y EVI (Enhanced Vegetation Index), derivados del Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) son buenos estimadores de la captación de carbono a diferentes escalas temporales en un bosque mediterráneo. El cuarto objetivo fue evaluar el uso de MODIS PRI como estimador de la RUE en un amplio rango de tipos de vegetación mediante el uso de datos sobre la captación de carbono de la vegetación derivados de las torres de covarianza turbulenta.Las principales conclusiones de esta tesis son que hay una coherencia emergente de la relación RUE-PRI que sugiere un sorprendente grado de convergencia funcional de los componentes bioquímicos, fisiológicos y estructurales que afectan la eficiencia de captación de carbono a escala de hoja, de cobertura y de ecosistemas. Al complementar las estimaciones de la fracción de radiación fotosintéticamente activa interceptada por la vegetación (FPAR), el PRI permite mejorar la evaluación de los flujos de carbono a diferentes escalas, a través de la estimación de la RUE. Una segunda conclusión apoya la idea de que el funcionamiento anual de la vegetación es más limitado por la disponibilidad de agua que por la temperatura. La variabilidad espacial de la RUE anual y máxima puede explicarse en gran medida por la precipitación anual, más que por el tipo de vegetación. Una tercera conclusión es que, si bien EVI puede estimar el incremento diametral anual de los troncos, y el PRI puede estimar la fotosíntesis neta diaria nivel de hoja y la eficiencia en el uso de radiación, el papel del NDVI es más limitado como un estimador de cualquier parte del ciclo del carbono en bosques mediterráneos. Por lo tanto, el EVI y el PRI son excelentes herramientas para el seguimiento del ciclo del carbono en los bosques mediterráneos. Por último, el PRI derivado de información satelital disponible libremente, presenta una relación positiva significativa con la RUE para un amplio rango de diferentes tipos de bosques, incluso en años determinados, en bosques caducifolios. En general, esta tesis proporciona un mejor entendimiento de los controles espacial y temporal de la RUE y abre la posibilidad de estimar RUE en tiempo real y, por tanto, la captación de carbono de los bosques a nivel de ecosistemas a partir del PRI.