Diseño y análisis de técnicas de monitorización y cartografía de la temperatura como variable ambiental en zonas de relieve complejo

Abstract

La cartografía climática está siendo ampliamente utilizada en estudios ambientales de conservación, de la biodiversidad y el cambio climático. Pero los métodos convencionales basados en estaciones meteorológicas sólo son capaces de generar cartografía de baja resolución, habitualmente del orden de 5-10 km. Sin embargo, muchos de esos estudios requieren una resolución espacial mayor, del orden de centenas o incluso decenas de metros. En España, la reducción significativa del número de estaciones meteorológicas ha provocado la necesidad de buscar alternativas para la elaboración de este tipo de cartografía precisa. En esta tesis se desarrollan dos métodos novedosos de seguimiento de la temperatura atendiendo especialmente a su implementación en terrenos de relieve complejo, donde la diversidad microclimática queda sin definir en la metodología habitual de medida y cartografía debido a la escasa resolución espacial de los datos y métodos usados. Así, el problema se abordará desde dos perspectivas: por un lado, con una nueva metodología de diseño para el despliegue de una red inalámbrica de sensores (WSN) adaptada a la diversidad microclimática del terreno para la toma de datos in situ; y por otro, el desarrollo y validación de un nuevo método de reducción de escala (downscaling) que combina datos históricos, variables topográficas y modelos geométricos de exposición a la radiación solar para afinar la resolución espacial de mapas climáticos de temperaturas.

Climate mapping is widely used for the environmental conservation studies, biodiversity and climate change. But conventional methods based on weather stations are only capable of generating low resolution cartography, usually on the order of 5-10 km. However, many of these studies require a larger spatial resolution, on the order of hundreds or even tens of meters. In some countries such as Spain, the problem of data inadequacy has worsened over time due to a significant reduction in the number of these stations, which correspondingly reduces the quality of even conventional maps. Consequently, other solutions must be tested. In this thesis two novel methods of temperature monitoring are developed, with particular attention to their implementation in complex terrain, where microclimatic diversity remains undefined in the usual methodology of measurement and mapping due to low spatial resolution of the data and methods used. This problem will be approached from two perspectives: on the one hand, with a new design methodology for the deployment of a wireless sensor network (WSN) adapted to the microclimatic diversity of the terrain for in situ data collection; and on the other, the development and validation of a new downscaling method that combines historical data, topographical variables and geometric models of exposure to solar radiation to fine-tune the spatial resolution of temperature maps.