Monitoreo de la cobertura de suelo

El término "cobertura de suelo" se refiere a la descripción del material físico en la superficie de la Tierra, diferenciándose así del término "uso de suelo", el cual está definido por las asignaciones derivadas de la actividad humana en un territorio. Sin embargo, ambos están estrechamente relacionados, razón por la que muchos proyectos combinan el mapeo de uso y la cobertura de suelo.

La cobertura de suelo es importante para la elaboración de modelos en estudios climáticos, hidrológicos y biológicos, entre otros. Los mapas de cobertura de suelo se utilizan constantemente para la elaboración de reportes de cambios en los ecosistemas del territorio a nivel nacional e internacional. Son además una herramienta de gran valor en la toma de decisiones, donde se requieren mapas muy detallados para la planeación de desarrollos locales.

A nivel global, la cobertura de suelo es considerada como una de las 13 variables terrestres esenciales para el monitoreo del clima (ECV, por sus siglas en inglés), debido a que ésta afecta y es afectada por las condiciones de la atmósfera (GCOS 2006, GTOS 2009). Por ejemplo, un cambio en la cobertura de suelo de bosque a matorral debido a una decisión en el manejo de la tierra, es capaz de cambiar desde un nivel local a regional la captación de agua en los suelos, además de que el cambio en la vegetación afecta los regímenes de precipitación y temperatura. Por otro lado, el calentamiento global modifica directamente la localización y distribución de los diferentes tipos de cobertura de suelo, en particular por su impacto en los ecotonos (zonas de transición), o de manera indirecta por un aumento en la ocurrencia de incendios forestales.

Además de conocer la distribución espacial de la cobertura de suelo en un mapa, también importa saber cuál es el cambio de ésta que se puede representar cartográficamente, de manera que se pueda indicar dónde han ocurrido los cambios, y reportar estadísticas sobre el área de pérdida y ganancia en las transiciones de cobertura de suelo. Para México existen algunos estudios sobre el cambio de la cobertura, muchos de ellos se dirigen sólo a la pérdida de bosque mientras que otros al cambio de la cobertura en general. En ambos casos, los resultados varían debido a las diferencias en el área de estudio, el tiempo de análisis, datos utilizados, metodologías para la elaboración de mapas y detección de cambios, detalle en la descripción de las clases, consideraciones cartográficas tales como la proyección, escala de mapeo o resolución, área mínima cartografiable, etc. Varios artículos resumen los resultados y limitaciones de los estudios de deforestación y cambio de cobertura de suelo en México (Couturier et al. 2012, Colditz et al. 2014a y Mas et al. 2004), así como también muestran patrones actuales en los cambios (Colditz et al. 2014b, Bonilla-Moheno et al. 2013).

Ganancias y pérdidas totales de los diferentes tipos de cobertura de suelo entre 2005 y 2010 en México utilizando datos MODIS de 250 m de resolución espacial. Los resultados se muestran al final de cada barra como porcentajes del área total en kilómetros cuadrados. Resultados del Sistema de Monitoreo del Cambio en la Cobertura de Suelo de América del Norte (NALCMS).

Matriz de cambio

Matriz de cambio (km²) que muestra las transiciones en la cobertura de suelo entre 2005 y 2010 en México identificados utilizando datos MODIS de 250 m de resolución espacial. Resultados del Sistema de Monitoreo del Cambio en la Cobertura de Suelo de América del Norte (NALCMS).

La matriz de cambio muestra el área de transición en km² para las clases de cobertura de suelo entre el año inicial (2005) en las líneas, y el año final (2010) en las columnas. Cada celda representa las transiciones entre dos clases. Dado que la matriz sólo se enfoca en el cambio, las celdas de la diagonal central de la matriz, que indican el área que no sufrió cambio, permanecen vacías. Para el análisis e interpretación de los datos, es necesario definir el año de interés, que comúnmente es el año final (2010). De esta manera, se observa que el total de la ganancia por clase es la suma de todas las líneas, lo que representa el total de todas las áreas que pertenecieron a otra clase en el año inicial. Respetivamente, la pérdida total es la suma de todas las columnas, y el balance es la diferencia entre la ganancia y la pérdida.

La matriz también permite analizar las transiciones entre clases específicas. Por ejemplo, 350 km² que fueron Matorral tropical o subtropical en 2005 cambiaron a Suelo agrícola en 2010, de esta manera, el suelo agrícola ganó 350 km² de Matorral tropical o subtropical. Sin embargo, en 2010 la clase de Suelo agrícola también perdió 156 km² que se transformaron en Matorral tropical o subtropical.

Ganancias y pérdidas totales con transiciones de clases y balance para los cambios en la cobertura de suelo entre 2005 y 2010 en México utilizando datos MODIS de 250 m de resolución espacial. Los resultados se muestran al final de cada barra como porcentajes del área total en kilómetros cuadrados. Las transiciones de clase menores al 0.1% fueron resumidas en la categoría “resto”. Resultados del Sistema de Monitoreo del Cambio en la Cobertura de Suelo de América del Norte (NALCMS).

La gráfica de ganancias y pérdidas totales con transiciones de clases toma en cuenta los mismos valores de las ganancias y pérdidas totales de la gráfica de barras inicial pero además muestra la contribución de cada clase de manera individual, es decir, que tan grande fue el área ganada o perdida en una clase específica, lo que se muestra en las celdas individuales en la matriz de cambio. De manera que esta grafica de barras presenta toda la información de la matriz de cambio en una forma comprensible; la extensión de la barra indica la magnitud de ganancia y pérdida de cada clase, mientras que los colores muestran las transiciones respectivas entre éstas. A manera de ejemplo, se observa en la gráfica que la mayor parte de la nueva área correspondiente a la clase de Asentamiento humano en 2010 fue ganada de áreas clasificadas como Suelo agrícola en 2005. Sin embargo, la pérdida más grande de Suelo agrícola ocurrió en áreas de Pastizal tropical o subtropical y Cuerpos de agua. Adicionalmente, la gráfica de barras muestra también el balance que describe la ganancia o pérdida neta para cada clase.

Al igual que en la interpretación de la matriz de cambio, también se pueden interpretar los balances entre dos clases. En el caso del Suelo agrícola por ejemplo, se muestra que más del 5% (156 km²) de todas las pérdidas fueron hacia Matorral tropical o subtropical pero también se presentó una ganancia de 11% (350 km²) de esa clase.

Dentro de las actividades del Sistema de Monitoreo del Cambio en la Cobertura de Suelo de América del Norte (NALCMS) se efectuó la detección del cambio en un periodo de 5 años (2005-2010) utilizando datos MODIS con una resolución espacial de 250 m. El área total identificada como cambio en México fue de 7,023 km2 (0.36%). La gráfica de barras muestra el total de la ganancia y pérdida para cada clase de cobertura y permite interpretar de manera general los cambios de la cobertura de suelo entre 2005 y 2010. A manera de ejemplo, se observa que la clase correspondiente a Suelo agrícola y que además presenta el mayor cambio total, muestra casi un 30% de pérdidas y cerca de 20% de ganancias. En el caso del Matorral tropical o subtropical también se identificó un alto valor de pérdida.

Algunas clases más muestran principalmente ganancias, por ejemplo las que representan Asentamientos humanos y Pastizal tropical o subtropical, mientras que para todas las clases de bosques se identificaron pérdidas. Para obtener información con mayor detalle, se pueden revisar los vínculos de la matriz de cambio, las ganancias y pérdidas para cada transición de clases y los cambios espaciales en los story maps.

En la CONABIO

Actualmente, la CONABIO trabaja de manera activa en varios proyectos relacionados con la cobertura de suelo en diferentes extensiones y con distintas escalas espaciales. En el ámbito de la alta y mediana resolución espacial (5-30 m), CONABIO genera mapas equiparables de la cobertura de suelo a nivel nacional como parte de las actividades del Programa Colaborativo de las Naciones Unidas de Reducción de Emisiones de Carbono causadas por la Deforestación y la Degradación de los Bosques en Países en Desarrollo (REDD). En el caso de la baja resolución espacial (250-500 m), las actividades de CONABIO están integradas en proyectos de escala continental.