Drought indices validationimproving monitoring knowledge on different systems in Spain and the United States

Résumé

La presente tesis se centra en la evaluación de distintos índices de sequía en múltiples sistemas, así como en el estudio de la respuesta espacio-temporal de la agricultura, los bosques y los caudales a las condiciones de sequía en dos regiones heterogéneas como son los Estados Unidos y España desde los años 60 a la actualidad. Dada la importancia de seleccionar las correctas herramientas para monitorizar la sequía, aquí se han calculado siete de los índices de sequía más comúnmente utilizados a nivel mundial y validado su capacidad para caracterizar los impactos en sistemas vulnerables. Para ello, se han comparado cuantitativamente tres índices de sequía multi-escalares (el SPI, el SPEI y el SPDI) y cuatro uni-escalares de la familia de los índices de Palmer (el PDSI, el PHDI, el Z-index y el PMDI). Los Resultados obtenidos de los indiferentes análisis llevados a cabo han demostrado la superioridad del SPEI, el SPI y el SPDI en comparación a los índices de Palmer. Independientemente del tipo de cultivo, la especie arbórea, la cuenca hidrográfica o la escala temporal considerada, los índices de sequía calculados a distintas escalas temporales demuestran una capacidad superior para reflejar los distintos impactos de la sequía en diversos sistemas con un amplio rango de respuestas temporales a las sequías asociada a características específicas propias que dificultan aún más esta identificación. La variedad de respuestas de los cultivos a las escalas temporales de los índices de sequía observada en las producciones agrarias de EEUU y España estuvo principalmente determinada por la resiliencia de la vegetación y a su capacidad para desarrollar estrategias que le permitan amortiguar los efectos de la falta de humedad en el suelo, así como la resistencia de los distintos tipos de cultivo durante los estados vegetativos más sensibles de crecimiento. De forma simular, los resultados obtenidos de la sensibilidad de los bosques a la sequía en España señalaron la existencia de diferencias entre especies y regiones climáticas, pero también evidenciaron el importante papel de los mecanismos de resiliencia para lidiar con condiciones climáticas extremas. Además, se observó cómo las variaciones estacionales también predeterminaron la respuesta de las distintas especies arbóreas analizadas a las sequías. En general los resultados también mostraron la existencia de un retardo en la respuesta a las sequías en función a la parte del ciclo de decaimiento del árbol afectado, de este modo se observó que el crecimiento secundario fue especialmente sensible a las condiciones de sequía durante los meses de verano mientras que la actividad fotosintética estuvo más correlacionada con las condiciones secas ocurridas en los meses de primavera. De los estudios realizados sobre la propagación de la sequía climática a la hidrológica los resultados sugirieron una respuesta mayoritaria de las cuencas naturales analizadas en EEUU y España a las sequías a escalas temporales cortas. Sin embargo, diferencias locales y patrones espaciales observados en la respuesta de los caudales demostraron la influencia de las propiedades de la cuenca de drenaje (p.ej. cobertura vegetal, usos del suelo, condiciones climáticas y características fisiográficas) en la respuesta hidrológica a las condiciones de sequía climática. Esta tesis doctoral proporciona evidencias cuantitativas sobre la efectividad de los índices de sequía para una correcta cuantificación y monitorización del riesgo. De igual modo contribuye a ampliar el conocimiento sobre la sensibilidad y la respuesta espacio-temporal de distintos sistemas naturales a uno de los riesgos climáticos más extremos y difíciles de abordar.