ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL TERRESTRE EN EL AMAZONAS POR AUMENTO DE LA DEFORESTACIÓN

INTRODUCCIÓN

En el mundo entero, el cambio climático es una amenaza importante para la población humana, animal y vegetal, incluida la producción agrícola, particularmente en ecosistemas tan vulnerables e importantes para el planeta como la Amazonía, donde millones de hectáreas de bosques tropicales han sido deforestadas con el propósito de criar ganado, extraer la madera con fines comerciales y expandir los campos de cultivos, arrasando la vegetación la cual es denominada como el pulmón del mundo (Hampf et al., 2020). Esto es un desafío para todas las comunidades mundiales en la búsqueda de soluciones que permitan disminuir los riesgos o por lo menos detener el avance de los problemas que se están ocasionando en el tema ambiental, no solo para la región amazónica y Suramérica, sino a nivel mundial.

A nivel mundial, aproximadamente un 12% de la superficie terrestre está cubierto por bosques tropicales (Boucher et al., 2011), de las cuales alrededor del 20% de esta área se ha venido usando como pastizales o tierra de cultivo (Ramankutty et al., 2008), teniendo en cuenta que muchas otras zonas de los bosques de la selva amazónica habían sido cultivadas anteriormente pero luego abandonadas (Boucher et al., 2011). Aún hay áreas de bosque tropical intacto, pero a nivel industrial están siendo amenazadas por el aprovechamiento indiscriminado continuo de los recursos de estas zonas, reduciendo los hábitats para las especies nativas de estos lugares (Lewis et al., 2015).

A pesar de varias políticas públicas, como el Plan to Prevent and Control Deforestation in the AMazon (PPCDAM), o el Plano para uma Agricultura de Baixo Carbono (ABC) y los compromisos voluntarios del sector agroindustrial, y otros sectores políticos y ambientales mundiales, el proceso de la deforestación sigue en curso, sin que se logre encontrar una solución y frenar el problema (Hampf et al., 2020). Se debe tener en cuenta que la deforestación que excede el 40% del área forestal de la región amazónica, puede generar un aumento de la temperatura de 3 - 4 °C, lo que está generando una estructuración denominada “sabanización” irreversible a gran escala en la Amazonía (Lenton et al., 2008; Nobre y Borma, 2009; Nobre et al., 2016). Actualmente, más del 20% del área forestal total ha sido talada y el Amazonas se ha calentado aproximadamente 1 °C durante el siglo pasado (Nobre et al., 2016), lo que repercute directamente en la temperatura de la superficie terrestre.

Numerosos estudios han evaluado y estudiado desde diferentes enfoques los cambios climáticos en el impacto que se está generando en relación con la deforestación (Arvor et al., 2014; Justino et al., 2013; Pires et al., 2016) y el desarrollo tecnológico (Carauta et al., 2017) sobre la producción agrícola en la cuenca del Amazonas. durante varias décadas y sus causas que, según estos estudios, están asociadas con causas naturales o la acción del hombre o por una combinación de estas o más factores (Mendes, Beluco y Canales, 2017). El cambio climático se refiere a variaciones estadísticamente significativas en las variables climatológicas (como temperatura, precipitación, evaporación, entre otros.) en relación con los valores medios respectivos de las series históricas en un lugar determinado (Mendes, Beluco y Canales, 2017).

“Landsat se ha utilizado ampliamente para estudiar la deforestación en la cuenca amazónica brasileña (Alves, 2002; Alves et al., 2009; Bewernick et al., 2015; Guild et al., 2004; Li et al., 2011; Lu et al. , 2013; Shimabukuro et al., 2000; Souza et al., 2013), en la Amazonía andina ecuatoriana (Curatola Fernández et al., 2015; Santos et al., 2017 ), la Amazonía boliviana (Locklin y Haack, 2003; Marsik et al., 2011) y la Amazonía peruana (Oliveira et al., 2007; Salovaara et al., 2005), y otros sensores con resoluciones más altas como SPOT se han utilizado dentro del territorio brasileño (Carreiras et al., 2006; Lu et al., 2012; Souza et al., 2003)” citado por (Murad y Pearse, 2018).

Son varias las problemáticas que ocurren en Colombia, entre las que se encuentran en relación con conflictos ambientales, que se dan por incompatibilidad del uso actual del suelo en relación con la capacidad del bosque para poder sostener equilibradamente la producción dada, y la sobreexplotación de recursos a través de diferentes formas de extractivismo ilegal, sin que exista ninguna reposición o regulación legal, ambiental, o similar, desde las políticas de estado (Montoya, 2000). Existen grandes empresas que producción que tienen megaproyectos de extracción de recursos naturales que han fomentado la contaminación de las fuentes de agua, el aumento exponencial de la deforestación y una mayor vulnerabilidad al cambio climático, ya que se sabe que la deforestación causa un aumento de la temperatura de la superficie terrestre y cambios en los patrones de lluvia debido a la pérdida de evapotranspiración , y alteraciones en el ciclo del carbono (Costa y Foley, 2000; Shukla et al., 1990).

La temperatura de la superficie terrestre (LST: Land Surface temperature) es uno de los parámetros clave en los procesos físicos de la superficie terrestre, que puede ser aplicado en escalas regionales y globales en donde se ha venido utilizando en la hidrología, meteorología y en el balance de energía de la superficie (Jamei, Rajagopalan y Sun, 2019). La teledetección es una forma única de obtener el LST a nivel regional y mundial, donde a partir de diferentes datos satelitales han sido utilizados en el entorno ecológico urbano, gestión del agua y desastres naturales (Zurqani et al., 2018). Por lo que el propósito de este trabajo es analizar e interpretar los datos de temperatura terrestre mediante la comparación de la temperatura terrestre de dos municipios de la región amazónica de Colombia, mediante el uso de Google Earth Engine (GEE).

MATERIALES Y MÉTODOS

RESULTADOS

En primera instancia se determinó el área a ser estudiada, la cual correspondió al municipio de La Macarena, Meta, (Fig. 1a) siendo el municipio que presentó mayor deforestación para el año 2018, junto con el municipio de San Vicente del Caguán, Caquetá según el IDEAM, información dada en un reportaje realizado por el periódico El Espectador (El Espectador, 2019). El segundo municipio estudiado corresponde a Puerto Santander, (Fig. 1b) ubicado en el centro del departamento del Amazonas, considerado junto con los municipios de este departamento como lugares que no han sido deforestados agresivamente (Gobernación de Amazonas, 2019).

Figura 1. Ubicación de los municipios de La Macarena, Meta (a: izquierda), Puerto Santander, Amazonas (b: derecha).

El NDVI para cada uno de los municipios se presenta en la figura 2, donde se evidencia que el municipio de Puerto Santander presenta altos valores de este índice donde se asocia directamente a una alta densidad de la cobertura vegetal, dado por valores superiores a 0,7 en casi la totalidad del territorio (tonalidad verde), con excepción de la zona por la que cruza el río Caquetá hacia el norte del municipio (Fig. 2b), mientras que para el municipio de La Macarena (Fig. 2a) se presenta una distribución diferente donde se evidencia que los valores de NDVI son menores, estando en algunas zonas con valores de NDVI de 0,5 hacia el sur y centro del municipio, donde la densidad de la vegetación es menor producto de la explotación industrial y extracción de madera con fines comerciales, lugares que son devastados y que posteriormente son usados para cultivos lícitos e ilícitos, implementación de ganadería y construcciones civiles, mientras que en la zona norte del municipio, hay zonas que tienen la vegetación natural y cuentan con valores de NDVI de 0,8.

Figura 2. Índice NDVI en los municipios de La Macarena, Meta (a: izquierda), Puerto Santander, Amazonas (b: derecha).

En cuanto a la emisividad, esta al ser la proporción de radiación térmica emitida por una superficie u objeto debido a su temperatura, teniendo en cuenta que la máxima emisividad esta dada por lo que se denomina un cuerpo negro, donde para superficies vegetales se tiene en cuenta que la emisividad que representa el comportamiento térmico de la superficie se refiere como εΝΒ, por lo que es ideal para determinar la temperatura de la superficie terrestre en combinación con los valores de LAI (índice de área foliar) y/o NDVI, por lo que según el manual de SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land, (Allen et al., 2002)), las expresiones de cálculo son las siguientes:

εΝΒ = 0.97 + 0.0033 LAI; para LAI < 3 y NDVI > 0 εΝΒ = 0.98; para LAI ≥ 3 y NDVI > 0 εΝΒ = 0.99; para NDVI < 0 (água líquida o nieve)

En la figura 3, se evidencia la emisividad de las zonas de estudio, en donde se puede notar que la emisividad para el municipio de Puerto Santander es muy uniforme debido a la presencia a la frondosidad y densidad de la vegetación boscosa presente en el amazonas (Fig 3b), por lo que se tuvo en cuenta la εΝΒ = 0.98; para LAI ≥ 3 y NDVI > 0, dadas las condiciones vegetales presentes, mientras que para el municipio de La Macarena (Fig. 3a), esta variable se ve con diferencias considerables en las zonas donde se presentan disrupciones de las zonas boscosas, variables que esta asociada directamente con el NDVI (Fig. 2a).

Figura 3. Emisividad en los municipios de La Macarena, Meta (a: izquierda), Puerto Santander, Amazonas (b: derecha).

Teniendo en cuenta que las bandas térmicas del sensor de Landsat 8, donde las bandas 10 y 11 están en el infrarrojo térmico, o TIR (Thermal Infrared) (entre 10.600 nm - 11.190 nm y 11.500 nm – 12.510 nm, respectivamente), las cuales evidencian mediante el sensor la temperatura terrestre que está presente ya que, en lugar de medir la temperatura del aire, como hacen las estaciones meteorológicas, informan sobre la información del terreno, que a menudo posee mayor temperatura (NASA, 2019). En la figura 4a se muestran los resultados de la Temperatura superficial terrestre y la relación directa que existe con la deforestación los cuales evidencia diferencias entre las zonas que son objeto de la extracción de material vegetal como la madera de los bosques, relacionados igualmente con el NDVI, notoriamente evidenciable en la zona sur y centro del municipio en estudio, en su mayoría, en las riberas del río Tunia y sus brazos y/o afluentes, municipio que también colinda con el segundo municipio con mayor deforestación en el país, San Vicente del Caguán en el departamento del Caquetá, y las zonas donde aún conserva la vegetación como se ve en la zona norte del municipio de La Macarena, esto dado ya que el despojo de material boscoso y la urbanización de estas zonas generando nuevo paisaje urbano ha resultado en un aumento de la temperatura de la superficie terrestre.

En el municipio de Puerto Santander (Fig. 4b), se tiene en cuenta que al momento de generar la composición de las imágenes suministradas por el satélite Landsat 8, estas corresponden a fechas diferentes por lo que al generar el empalme de las imágenes necesarias, se presenta una incongruencia, siendo notorio en el mapa en el costado oriental, esto es debido a que posiblemente para la fecha que se tomó la imagen que corresponde a esta zona del municipio, se presentaron condiciones ambientales diferentes a las que se presentaron al momento de la captura de la imagen del costado occidental del municipio, por lo que pareciese que es mayor la temperatura en un costado que en otro. Sin embargo, se determinaron valores mínimos de la temperatura superficial terrestre de 19.6 °C y una temperatura máxima de 26.2 °C, siendo un valor no fiable para este análisis dadas las circunstancias ya descritas.

Figura 4. Temperatura superficial terrestre en los municipios de La Macarena, Meta (a: izquierda), Puerto Santander, Amazonas (b: derecha) a partir del análisis de las imágenes del satélite Landsat 8.

A su vez, se realizó una comparación de los datos obtenidos con el sensor del satélite MODIS, el cual recopila datos acerca de información bio-geoquímica y de la energía de la tierra, de la atmósfera, de la superficie terrestre y océanos, la nieve y el hielo, y el balance energético, cuenta con 36 bandas espectrales discretas, considerado MODIS como el sensor que rastrea una gama más amplia de signos vitales de la Tierra que cualquier otro sensor Terra (MODIS, 2019), las bandas térmicas del sensor MODIS corresponden a las bandas 31 y 32, las cuales cubren entre los 10.780 nm – 11.280 nm y los 11.770 nm – 12.270 nm, respectivamente, las cuales tienen una resolución espacial de 1000 metros (MODIS, 2019). En la figura 5a se evidencia la Temperatura superficial terrestre, información capturada con el sensor MODIS, donde se ve claramente la zona occidental, sur y centro del municipio de La Macarena con valores de alta temperatura llegando a los 32 °C (zonas de tonalidad roja), mientras que en la zona norte donde no se presenta tantas anomalías tiene valores alrededor de los 25 °C lo cual corresponde a las zonas que no han sido intervenidas y que coinciden con el NDVI en donde se presentan las zonas que aún conserva la vegetación y la zona boscosa. En cuanto al municipio de Puerto Santander (Fig. 5b), la temperatura superficial terrestre es más uniforme con valores entre los 19,6 °C y los 26,2 °C, siendo los valores alrededor de 24 °C el promedio general de temperatura de la superficie en este municipio, los valores más bajos corresponden a la zona del río en el norte de este.

Figura 5. Temperatura superficial terrestre en los municipios de La Macarena, Meta (a: izquierda), Puerto Santander, Amazonas (b: derecha) a partir del análisis de las imágenes del satélite MODIS.

En cuanto a la tendencia de la temperatura superficial terrestre en los últimos diez años, en la figura 6, para el municipio de Puerto Santander se percibe un leve aumento en este parámetro en cuanto al promedio general año tras año, al pasar de 24,6 °C para el año 2008 a 25,3 °C para el año 2017, asociado al aumento general de la temperatura en el planeta, producto del cambio climático. En la figura 7, para el municipio de La Macarena, a pesar de la problemática que se ha venido presentando y que ya fue planteada anteriormente, el promedio de la temperatura superficial terrestre se ha mantenido constante ya que para el año 2008 estuvo en 26,69 °C, mientras que para el año 2017 estuvo en 26,71 °C, por lo que no se ha aumentado drásticamente en esta zona del país.

Figura 6. Evolución temporal de la Temperatura superficial terrestre en el municipio Puerto Santander, Amazonas, entre el año 2008 y 2017, a partir del análisis de las imágenes del satélite MODIS.

Figura 7. Evolución temporal de la Temperatura superficial terrestre en el municipio La Macarena, Meta, entre el año 2008 y 2017, a partir del análisis de las imágenes del satélite MODIS.

DISCUSIÓN

Se tiene establecido que los cambios en la cubierta del suelo, reemplazando la vegetación natural, como los bosques, con tierra cultivada o urbanizada, pueden alterar significativamente la parte atmosférica del ciclo hidrológico, las características biogeoquímicas y la cubierta de nubes, así como modificar la variabilidad climática (Khanna et al., 2017), así como se está revelando en los lugares donde la actividad humana ha intervenido y ha afectado drásticamente los ecosistemas que se tienen naturalmente, lo que ocasiona que hayan afectaciones de la vida natural, la fauna y la flora en general, lo que proporciona grandes afectaciones a la naturaleza.

Teniendo en cuenta los resultados presentados, se puede determinar que todo estos cambios anormales y antinaturales han marcado algunas diferencias interesantes en la variabilidad estacional de los intercambios de energía y carbono en la región amazónica en sitios forestales y de pastoreo. Aunque científicamente importantes, sus resultados son locales, por lo que no reflejan la variabilidad a escala regional (Farias da Silva, Gonçalves y Bezerra, 2019). Gubernamentalmente no han existido verdaderas propuestas que detengan los megaproyectos y las iniciativas de extractivismo lo que ha generado la contaminación de fuentes hídricas, el aumento exponencial de la deforestación y una mayor vulnerabilidad al cambio climático, es decir, que la deforestación causa un aumento de la temperatura de la superficie y cambios en los patrones de lluvia debido a la pérdida de evapotranspiración y alteraciones en el ciclo del carbono (Murad y Pearse, 2018).

En general, la deforestación ha llevado a la fragmentación o subdivisión de los diferentes ecosistemas naturales en todo el mundo, lo que fomenta indiscriminadamente una mayor pérdida de los bosques naturales, la reducción del tamaño de los fragmentos de bosques. La mayoría de los estudios sobre la cobertura y la fragmentación del ecosistema se centran en la cuantificación de esos cambios, evidenciándose más fácilmente en la determinación de índices de vegetación y a su vez con la Temperatura superficial terrestre.

CONCLUSIONES

De manera antisocial y antiambiental, la economía de la región amazónica colombiana depende de la ganadería extensiva, la extracción ilícita de madera, la minería ilegal y la producción de productos agrícolas. En por esto que, los impactos ambientales de estas actividades que se han venido desarrollando son tan perjudiciales para el medio ambiente que causan grandes daños a los ecosistemas. Las consecuencias del cambio climático han generado que la Temperatura superficial terrestre aumente en las zonas donde se presenten las disrupciones anormales y la concentración desorganizada de zonas urbanas con la construcción de viviendas para las personas que se suplen de estas actividades en las zonas selváticas, así como ocurre en el municipio de La Macarena, municipio que para el 2018 fue el que mayor tasa de deforestación presentó en Colombia, en comparación a zonas como la selva “virgen” como los municipios del centro del departamento del Amazonas en donde las condiciones naturales fomentan que la temperatura sea menor, en comparación a las zonas deforestadas.

REFERENCIAS

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