Análisis espectral espacio-temporal de humedales de alta montaña y su relación con la variabilidad climática

Abstract

Los humedales de alta montaña de los Andes de Sudamérica son ecosistemas únicos, caracterizados por su hiperhumedad y su estrecha conexión con descargas de agua subterránea o deshielo. Estos ambientes presentan aguas relativamente estancadas o con poca circulación, favoreciendo la proliferación de vegetación que puede ser monitoreada a través de imágenes satelitales. El objetivo de este trabajo es analizar, mediante el uso de sensores remotos, la variación espacio-temporal asociada a los ciclos climáticos en dos humedales altoandinos de ambientes áridos, cuyas condiciones de acceso y de trabajo son limitadas. Para lograrlo, se tomaron dos casos de estudio, uno vinculado a humedales asociado a la descarga de agua subterránea, y otro, sustentado también por cursos fluviales con aportes de la lluvia y del deshielo. La variación espacial se la vinculó con los ciclos climáticos, para lo cual se calcularon los índices espectrales Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) e Índice de Agua de Diferencia Normalizada (NDWI) en años representativos, seleccionados según los índices climáticos Índice de Precipitación Evapotranspiración Estandarizado (SPEI) para periodo secos y húmedos e Índice Niño Oceánico (ONI), y datos de estaciones meteorológicas disponibles para el periodo 1980-2022. Los resultados evidenciaron que existe una variación en la extensión de los humedales entre periodos El Niño y La Niña. En los periodos húmedos (El Niño) los humedales presentan las mayores extensiones, mientras que en los secos (La Niña) se ha cuantificado una reducción del área de humedal cercana al 30%. Esto muestra una rápida respuesta hidrológica del ambiente a los cambios climáticos, asociada a aportes de flujo subterráneo de corto recorrido. En consecuencia, es probable que, en un futuro, el impacto de los ciclos atmosféricos, intensificados por el cambio climático, genere una disminución crítica en la superficie de estos humedales. Monitorear la evolución de los humedales altoandinos en condiciones áridas es esencial para caracterizar su respuesta ante los ciclos climáticos. Extrapolar estos análisis a otros humedales en entornos similares permitirá futuras investigaciones a escalas regionales más amplias, facilitando un enfoque integral sobre su comportamiento frente a las variaciones climáticas. Comprender estos ecosistemas frágiles es clave para implementar medidas de conservación y gestión efectivas, especialmente ante la creciente presión del cambio climático global.

The high-altitude wetlands of the Andes in South America are unique ecosystems, characterized by their hyper-humidity and close connection with groundwater discharge or snowmelt. These environments exhibit relatively stagnant waters or low circulation, which favors the proliferation of vegetation that can be monitored through satellite imagery. The objective of this study is to analyze, through the use of remote sensors, the spatiotemporal variation associated with climate cycles in two high-Andean wetlands located in arid environments, where access and working conditions are limited. To achieve this, two case studies were taken: one involving wetlands associated with groundwater discharge, and another supported by river courses with contributions from rainfall and snowmelt. The areal variation was linked to climate cycles, for which the spectral indices Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Normalized Difference Water Index (NDWI) were calculated for representative years, selected according to the climate indices Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI) for dry and wet periods, Oceanic Niño Index (ONI), and data from available meteorological stations for the period 1980-2022. The results showed a variation in the extent of the wetlands between El Niño and La Niña periods. During wet periods (El Niño), the wetlands reached their largest extents, while in dry periods (La Niña), a reduction in wetland area of approximately 30% was quantified. This indicates a rapid hydrological response of the environment to climate changes, associated with contributions from shallow groundwater flow. Consequently, it is likely that in the future, the impact of atmospheric cycles, intensified by climate change, will lead to a critical decrease in the surface area of these wetlands. Monitoring the evolution of high-Andean wetlands in arid conditions is essential to characterize their response to climate cycles. Extrapolating these analyses to other wetlands in similar environments will enable future research on a broader regional scale, facilitating a comprehensive approach to their behavior in the face of climate variations. Understanding these fragile ecosystems is key to implementing effective conservation and management measures, especially in the face of growing pressure from global climate change.