Serhii Klimov Descubrió Estrés Hídrico Gracias A EOSDA

Contexto Local: Destrucción De La Presa De Kajovka

El 6 de junio de 2023, 18 km cúbicos de agua inundaron la región cercana a la presa de Kajovka. Antes de eso, en febrero de 2022, Rusia inició una invasión a gran escala de Ucrania, que incluyó la ocupación de la presa. La destrucción de una estructura tan importante desde el punto de vista estratégico y local afectó a toda la región, y los efectos emocionales conmovieron al mundo. Los habitantes de los pueblos cercanos huyeron o fueron evacuados, mientras que la fauna local tuvo que luchar por sobrevivir y escapar de la zona. La flora local, por supuesto, acabó bajo el agua, junto con muchos lugares históricos y culturales.

La presa, construida en la década de 1950, tuvo sus problemas. Cuando se construyó el embalse, el exceso de agua inundó muchos territorios, obligando a algunos ciudadanos a evacuar. Al igual que en 2023, los lugareños tuvieron que empaquetar sus pertenencias y, en un abrir y cerrar de ojos, abandonar sus hogares, su historia y su cultura. Sin embargo, durante los últimos 67 años, a medida que surgía un nuevo paisaje, también lo hacían nuevos asentamientos, cultura e historia. Todo ello fue arrasado por la enorme inundación. Cuando el agua retrocedió, aparecieron muchos lugares antiguos, incluidos cementerios y artefactos antiguos. El fondo de la presa de Kajovka reveló una variedad de objetos históricos que una vez representaron la vida humana cotidiana en la zona.

Además, la histórica Gran Pradera (ucr.: Великий Луг) apareció en la primavera de 2024, casi un año después de la destrucción de la presa. Incluso Heródoto lo menciona en su obra ‘Historiae’ en el cuarto libro, dedicado a la musa Melpómene ^{Suprunenko V. P. (2015). Velikiy Lug Zaporizhia. 248 p.}. Así, el orden natural se restablece lentamente, con la Gran Pradera floreciendo.

Objetivo: Estrés Hídrico En Los Campos Cercanos

A pesar de que el ecosistema ha cerrado el círculo desde la década de 1950, algunos otros aspectos de este acontecimiento podrían no ser tan positivos. El clima de la región de Jersón es relativamente cálido y sería perfecto para la agricultura si no fuera tan seco. Muchos agricultores y productores locales dependían de la presa de Kajovka para el riego de sus campos.

El canal del Norte de Crimea llevaba el agua de la presa al sur de Ucrania y a la península. Los canales conectados experimentaron un descenso considerable del caudal desde que el agua de la presa empezó a fluir tras la destrucción y luego volvió al río Dnipro. Nuestro equipo científico siguió de cerca el proceso.

Tras la destrucción de la presa, el nivel del agua de los canales descendió bruscamente, perturbando los sistemas de irrigación que sostenían la producción de cultivos en miles de hectáreas de tierras de labranza.

Oleksii Kryvobok

Científico jefe de EOSDA

Por lo tanto, los campos cercanos experimentaron un grave estrés debido a la falta de agua. El riego proporcionó un equilibrio óptimo entre agua y aire y controló los niveles de sal en la zona de aireación del suelo. Además de proporcionar las condiciones para la evolución de los suelos, el agua era necesaria para la nutrición de las plantas, su transpiración y para regular la temperatura. Sin embargo, la escala de daños no estaba clara, y el estudio del problema requería unos científicos con experiencia armados con tecnología punta.

Investigación: Determinar Los Niveles De Estrés Hídrico Del Suelo

Serhii Klimov, profesor en la Universidad Nacional de Ingeniería del Agua y el Medioambiente en Rivne (Ucrania), ya ha utilizado las soluciones de EOSDA en su trabajo. En un par de sus cursos demuestra que la teledetección es una valiosa herramienta para sus alumnos. En el curso de hidroinformática, Serhii muestra EOSDA Crop Monitoring como fuente de datos de información hidrológica. Los estudiantes pueden utilizar la versión de demostración y seguir su enfoque de monitorización y análisis de inundaciones. También estudian el índice NDWI (Índice de Agua de Diferencia Normalizada), que muestra cómo las plantas almacenan agua en campos específicos. En otro curso de “sensores y elementos ejecutivos”, Serhii se apoya en las imágenes de EOSDA LandViewer para ver cómo la teledetección puede ayudar a vigilar diversas condiciones y cambios del paisaje en territorios concretos.

Familiarizado con esas soluciones, Serhii quiso calcular el posible estrés hídrico causado por la explosión de la presa de Kajovka. Para establecer el riesgo de pérdida de fertilidad de los suelos esteparios secos, se investigó el nivel de riego utilizando datos de teledetección de la Tierra. Se seleccionó un grupo de campos de la región de Jersón para detectar cambios en las condiciones de cultivo. La superficie total de los campos era de 7.277 hectáreas.

Serhii y su compañero analizaron la temporada de 2022, un año antes de la destrucción de la presa, y utilizaron dos índices para determinar los posibles niveles de estrés hídrico: el NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) y el NDMI (Índice de Humedad de Diferencia Normalizada). Querían calcular la productividad del suelo perdida por la interrupción del riego. La zona seleccionada con ambos índices puede verse en la imagen inferior.

A continuación, todos los números se introdujeron en la tabla de distribución:

El análisis de los datos mostró que más del 23% de los campos al principio del periodo vegetativo tenían un NDVI inferior a 0,2, lo que indicaba problemas con la emergencia de las plantas. Durante el periodo vegetativo, los valores bajos del índice NDVI (inferiores a 0,5) también indicaban problemas con el desarrollo de las plantas. En mayo, este tipo de campos alcanzó el 48%, y en julio, esta cifra aumentó hasta el 69%. Al mismo tiempo, cuanta más vegetación cubría el suelo, mayor era el NDMI. Por ejemplo, en marzo se observó un NDMI inferior a -0,2 en el 62% de los campos, mientras que en junio esa cifra descendió al 7% ^{Kozishkurt, S., & Klimov, S. (2023). Remote sensing of the Earth to assess the risks of loss of fertility of dry steppe soils during a water crisis. Modeling, Control and Information Technologies: Proceedings of International Scientific and Practical Conference, (6), 214–217. https://doi.org/10.31713/MCIT.2023.066.}.

El riego artificial influía en la cubierta vegetal de los campos, y cuantas más plantas crecían, más humedad podía contener el suelo. Cualquier desviación en el proceso de riego podía provocar una degradación inmediata del suelo. El estudio de Serhii concluía que, sin un riego controlado, “con el tiempo, la tierra dejaría de ser apta para el cultivo o su uso como pasto”. Su investigación y la de sus compañeros puede servir de base para un plan de restauración de la tierra en el futuro.

Sin embargo, no sería posible sin los datos de EOSDA Crop Monitoring. La plataforma permitió a los científicos acceder a grandes territorios y evaluar las condiciones del suelo a distancia sin estar físicamente presentes en los campos.

Como también trabajamos con agricultores, allí también utilizamos la teledetección. Y para esos pequeños agricultores, saber si riegan correctamente los campos es fundamental. Como en Radekhiv, óblast de Lviv, donde sabemos que el arándano no tolera el exceso de agua. La teledetección y sus herramientas nos permiten ver específicamente los niveles de agua. Los controles realizados sobre el terreno confirman los datos. Por eso, EOSDA Crop Monitoring es una herramienta muy útil.

Serhii Klimov

Profesor del departamento de Construcción Hidrotécnica e Hidráulica de la NUWEE

Perspectiva: La Teledetección Es Clave Para Resolver Problemas A Distancia

Gracias a la teledetección, agricultores, productores de cultivos e incluso investigadores pueden detectar fácilmente y a distancia diversos parámetros como el estrés hídrico o los niveles de vegetación. Para cualquier estudio que se quiera realizar, soluciones como EOSDA Crop Monitoring pueden cubrir una parte de los datos.

Me gustan las plataformas de EOSDA porque prácticamente cualquiera puede utilizarlas. No es necesario tener conocimientos especiales para entenderlo todo. Los índices y las leyendas están explicadas con gran detalle.

Serhii Klimov

Profesor del departamento de Construcción Hidrotécnica e Hidráulica de la NUWEE

El estudio de Serhii abordaba la posible situación de estrés hídrico en la región de Jersón, y es probable que ese escenario se haga realidad. La presa y, en consecuencia, el canal del Norte de Crimea eran una gran fuente de agua para los campos de la zona, así que ahora, los empresarios agrícolas que siguen trabajando allí se han quedado con la tierra seca. En 2023, la ONU estimó en 406,6 millones de dólares las pérdidas totales en agricultura causadas por la destrucción de la presa de Kajovka ^{The Post Disaster Needs Assessment report of the Kakhovka Dam Disaster. (2023). Government of Ukraine and the United Nations (2023, October).}. El impacto a largo plazo es muy difícil de calcular, ya que estamos hablando de pérdidas de rendimiento desde todos los años posteriores a la explosión y hasta el final de la guerra, así como de pérdida de fertilidad del suelo y desertificación del territorio.

En conclusión, este caso de estudio ilustra cómo la tecnología de teledetección desempeña un papel fundamental en la gestión de las crisis medioambientales y alimentarias, especialmente en la agricultura. Al proporcionar información detallada sobre los niveles de humedad del suelo y la salud de la vegetación, estas herramientas permiten tomar las decisiones correctas al estar basadas en datos que pueden ayudar a mitigar las pérdidas de productividad y apoyar los esfuerzos de restauración de la tierra. A medida que aumentan los problemas relacionados con el clima, la teledetección resulta esencial para la gestión sostenible de los recursos y la resiliencia de las regiones agrícolas vulnerables.