ESTIMACIÓN DE LA HUMEDAD SUPERFICIAL DEL SUELO MEDIANTE TELEDETECCIÓN RADAR EN PRESENCIA DE UNA CUBIERTA DE CEREAL

J. Álvarez-Mozos, J. Casalí, M. González-Audícana y J. J. López

Universidad Pública de Navarra, Departamento de Proyectos e Ingeniería Rural, Los Tejos, Arrosadia s/n, 31006 Pamplona; jesus.alvarez@unavarra.es

RESUMEN. En este artículo se presentan los resultados de un trabajo sobre estimación de la humedad superficial del suelo en cuencas agrícolas mediante teledetección radar. En concreto, se analiza la posibilidad de aplicar esta técnica a condiciones en las que la cubierta vegetal puede atenuar el coeficiente de retrodispersión (σ0) observado por los sensores radar. Para ello se emplean cinco imágenes adquiridas por el sensor RADARSAT-1 entre febrero y abril de 2003. La zona de estudio es una pequeña cuenca agrícola experimental, denominada La Tejería, situada en Navarra. Durante el periodo de estudio la mayor parte de la cuenca presentaba un cultivo de cereal de invierno en el estado fenológico 20-30 según la escala Zadocks. El método empleado para estimar la humedad del suelo, corrigiendo a su vez la atenuación causada por la vegetación, es un modelo semi-empírico denominado Water Cloud Model. Este modelo estima el valor de σ0 de una cubierta en función del contenido de humedad de la vegetación y de la humedad superficial del suelo. El modelo puede ser empleado directamente para estimar la humedad, asumiendo que existe una relación lineal entre ésta y σ0, o como herramienta para corregir la atenuación de la vegetación en σ0 y posteriormente aplicar otros métodos de estimación de humedad más complejos. El modelo se aplicó tanto a escala de parcela como a escala de cuenca. Los resultados obtenidos muestran un buen ajuste con las observaciones aunque, a escala de parcela, la relación lineal entre la humedad del suelo y σ0 parece ser muy sensible a la variabilidad de la rugosidad superficial del suelo. A escala de cuenca la influencia de la variabilidad de la rugosidad se reduce y los resultados son muy prometedores. El modelo Water Cloud Model parece ser una herramienta útil para corregir la influencia que una cubierta de cereal ejerce en la estimación de la humedad del suelo mediante imágenes radar.

ABSTRACT. This article presents the results of a research on the estimation of surface soil moisture over agricultural watersheds by means of radar remote sensing. In particular, the possibility of using this technique over vegetated surfaces is analyzed; where vegetation cover might attenuate the backscattering coefficient (σ0) observed by those sensors. Five RADARSAT-1 images acquired between February and April 2003 have been processed. The studied area consists of a small experimental agricultural watershed, called La Tejería, located in the region of Navarre (north of Spain). During the experimental campaign most of the watershed was covered by winter grains, mostly wheat in the 20-30 phenological stage of the Zadocks scale. The method applied is a semi-empirical model called Water Cloud model. The model estimates the expected σ0 value from a particular surface as a function of the moisture content of the vegetation cover and the surface soil moisture. The model assumes that there is a linear relationship between the surface soil moisture and σ0, and it can be used either to directly estimate the soil moisture, or as a tool for correcting the vegetation attenuation and subsequently using other methods for soil moisture estimation. The model was applied at the field and catchment scale. Obtained results show a good agreement between model simulations and ground observations; although at the field scale the linear relation between σ0 and the soil moisture is very sensitive to the spatial variability of the surface roughness. At the watershed scale the influence of the roughness variability is reduced and results are encouraging. The Water Clod model represents a useful technique to correct the influence that the cereal canopies exert on the radar based surface soil moisture estimation.