ESTIMATING LAND SURFACE ALBEDO FROM SATELLITE DATA

Land surface albedo, defined as the ratio of the surface reflected incoming and outgoing solar radiation, is one of the key geophysical variables controlling the surface radiation budget. Surface shortwave albedo is widely used to drive climate and hydrological models. During the last several decades, remotely sensed surface albedo products have been generated through satellite-acquired data. However, some problems exist in those products due to instrument measurement inaccuracies and the failure of current retrieving procedures, which have limited their applications. More significantly, it has been reported that some albedo products from different satellite sensors do not agree with each other and some even show the opposite long term trend regionally and globally. The emergence of some advanced sensors newly launched or planned in the near future will provide better capabilities for estimating land surface albedo with fine resolution spatially and/or temporally. Traditional methods for estimating the surface shortwave albedo from satellite data include three steps: first, the satellite observations are converted to surface directional reflectance using the atmospheric correction algorithms; second, the surface bidirectional reflectance distribution function (BRDF) models are inverted through the fitting of the surface reflectance composites; finally, the shortwave albedo is calculated from the BRDF through the angular and spectral integration. However, some problems exist in these algorithms, including: 1) "dark-object" based atmospheric correction methods which make it difficult to estimate albedo accurately over non-vegetated or sparsely vegetated area; 2) the long-time composite albedo products cannot satisfy the needs of weather forecasting or land surface modeling when rapid changes such as snow fall/melt, forest fire/clear-cut and crop harvesting occur; 3) the diurnal albedo signature cannot be estimated in the current algorithms due to the Lambertian approximation in some of the atmospheric correction algorithms; 4) prior knowledge has not been effectively incorporated in the current algorithms; and 5) current observation accumulation methods make it difficult to obtain sufficient observations when persistent clouds exist within the accumulation window. To address those issues and to improve the satellite surface albedo estimations, a method using an atmospheric radiative transfer procedure with surface bidirectional reflectance modeling will be applied to simultaneously retrieve land surface albedo and instantaneous aerosol optical depth (AOD). This study consists of three major components. The first focuses on the atmospheric radiative transfer procedure with surface reflectance modeling. Instead of executing atmospheric correction first and then fitting surface reflectance in the previous satellite albedo retrieving procedure, the atmospheric properties (e.g., AOD) and surface properties (e.g., BRDF) are estimated simultaneously to reduce the uncertainties produced in separating the entire radiative transfer process. Data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) onboard Terra and Aqua are used to evaluate the performance of this albedo estimation algorithm. Good agreement is reached between the albedo estimates from the proposed algorithm and other validation datasets. The second part is to assess the effectiveness of the proposed algorithm, analyze the error sources, and further apply the algorithm on geostationary satellite - the Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) onboard Meteosat Second Generation (MSG). Extensive validations on surface albedo estimations from MSG/SEVIRI observations are conducted based on the comparison with ground measurements and other satellite products. Diurnal changes and day-to-day changes in surface albedo are accurately captured by the proposed algorithm. The third part of this study is to develop a spatially and temporally complete, continuous, and consistent albedo maps through a data fusion method. Since the prior information (or climatology) of albedo/BRDF plays a vital role in controlling the retrieving accuracy in the optimization method, currently available multiple land surface albedo products will be integrated using the Multi-resolution Tree (MRT) models to mitigate problems such as data gaps, systematic bias or low information-noise ratio due to instrument failure, persistent clouds from the viewing direction and algorithm limitations. The major original contributions of this study are as follows: 1) this is the first algorithm for the simultaneous estimations of surface albedo/reflectance and instantaneous AOD by using the atmospheric radiative transfer with surface BRDF modeling for both polar-orbiting and geostationary satellite data; 2) a radiative transfer with surface BRDF models is used to derive surface albedo and directional reflectance from MODIS and SEVIRI observations respectively; 3) extensive validations are made on the comparison between the albedo and AOD retrievals, and the satellite products from other sensors; 4) the slightly modified algorithm has been adopted to be the operational algorithm of Advanced Baseline Imager (ABI) in the future Geostationary Operational Environmental Satellite-R Series (GOES-R) program for estimating land surface albedo; 5) a framework of using MRT is designed to integrate multiple satellite albedo products at different spatial scales to build the spatially and temporally complete, continuous, and consistent albedo maps as the prior knowledge in the retrieving procedure

Relation between seasonally detrended shortwave infrared reflectance data and land surface moisture in semi-arid Sahel

In the Sudano-Sahelian areas of Africa droughts can have serious impacts on natural resources, and therefore land surface moisture is an important factor. Insufficient conventional sites for monitoring land surface moisture make the use of Earth Observation data for this purpose a key issue. In this study we explored the potential of using reflectance data in the Red, Near Infrared (NIR), and Shortwave Infrared (SWIR) spectral regions for detecting short term variations in land surface moisture in the Sahel, by analyzing data from three test sites and observations from the geostationary Meteosat Second Generation (MSG) satellite. We focused on responses in surface reflectance to soil- and surface moisture for bare soil and early to mid- growing season. A method for implementing detrended time series of the Shortwave Infrared Water Stress Index (SIWSI) is examined for detecting variations in vegetation moisture status, and is compared to detrended time series of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). It was found that when plant available water is low, the SIWSI anomalies increase over time, while the NDVI anomalies decrease over time, but less systematically. Therefore SIWSI may carry important complementary information to NDVI in terms of vegetation water status, and can provide this information with the unique combination of temporal and spatial resolution from optical geostationary observations over Sahel. However, the relation between SIWSI anomalies and periods of water stress were not found to be sufficiently robust to be used for water stress detection

Sun-angle effects on remote-sensing phenology observed and modelled using himawari-8

© 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. Satellite remote sensing of vegetation at regional to global scales is undertaken at considerable variations in solar zenith angle (SZA) across space and time, yet the extent to which these SZA variations matter for the retrieval of phenology remains largely unknown. Here we examined the effect of seasonal and spatial variations in SZA on retrieving vegetation phenology from time series of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Enhanced Vegetation Index (EVI) across a study area in southeastern Australia encompassing forest, woodland, and grassland sites. The vegetation indices (VI) data span two years and are from the Advanced Himawari Imager (AHI), which is onboard the Japanese Himawari-8 geostationary satellite. The semi-empirical RossThick-LiSparse-Reciprocal (RTLSR) bidirectional reflectance distribution function (BRDF) model was inverted for each spectral band on a daily basis using 10-minute reflectances acquired by H-8 AHI at different sun-view geometries for each site. The inverted RTLSR model was then used to forward calculate surface reflectance at three constant SZAs (20°, 40°, 60°) and one seasonally varying SZA (local solar noon), all normalised to nadir view. Time series of NDVI and EVI adjusted to different SZAs at nadir view were then computed, from which phenological metrics such as start and end of growing season were retrieved. Results showed that NDVI sensitivity to SZA was on average nearly five times greater than EVI sensitivity. VI sensitivity to SZA also varied among sites (biome types) and phenological stages, with NDVI sensitivity being higher during the minimum greenness period than during the peak greenness period. Seasonal SZA variations altered the temporal profiles of both NDVI and EVI, with more pronounced differences in magnitude among NDVI time series normalised to different SZAs. When using VI time series that allowed SZA to vary at local solar noon, the uncertainties in estimating start, peak, end, and length of growing season introduced by local solar noon varying SZA VI time series, were 7.5, 3.7, 6.5, and 11.3 days for NDVI, and 10.4, 11.9, 6.5, and 8.4 days for EVI respectively, compared to VI time series normalised to a constant SZA. Furthermore, the stronger SZA dependency of NDVI compared with EVI, resulted in up to two times higher uncertainty in estimating annual integrated VI, a commonly used remote-sensing proxy for vegetation productivity. Since commonly used satellite products are not generally normalised to a constant sun-angle across space and time, future studies to assess the sun-angle effects on satellite applications in agriculture, ecology, environment, and carbon science are urgently needed. Measurements taken by new-generation geostationary (GEO) satellites offer an important opportunity to refine this assessment at finer temporal scales. In addition, studies are needed to evaluate the suitability of different BRDF models for normalising sun-angle across a broad spectrum of vegetation structure, phenological stages and geographic locations. Only through continuous investigations on how sun-angle variations affect spatiotemporal vegetation dynamics and what is the best strategy to deal with it, can we achieve a more quantitative remote sensing of true signals of vegetation change across the entire globe and through time

Satellite remote sensing of aerosols using geostationary observations from MSG-SEVIRI

Aerosols play a fundamental role in physical and chemical processes affecting regional and global climate, and have adverse effects on human health. Although much progress has been made over the past decade in understanding aerosol-climate interactions, their impact still remains one of the largest sources of uncertainty in climate change assessment. The wide variety of aerosol sources and the short lifetime of aerosol particles cause highly variable aerosol fields in both space and time. Groundbased measurements can provide continuous data with high accuracy, but often they are valid for a limited area and are not available for remote areas. Satellite remote sensing appears therefore to be the most appropriate tool for monitoring the high variability of aerosol properties over large scales. Passive remote sensing of aerosol properties is based on the ability of aerosols to scatter and absorb solar radiation. Algorithms for aerosol retrieval from satellites are used to derive the aerosol optical depth (AOD), which is the aerosol extinction integrated over the entire atmospheric column. The aim of the work described in this thesis was to develop and validate a new algorithm for the retrieval of aerosol optical properties from geostationary observations with the SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infra-Red Imager) instrument onboard the MSG (Meteorological Second Generation) satellite. Every 15 minutes, MSG-SEVIRI captures a full scan of an Earth disk covering Europe and the whole African continent with a high spatial resolution. With such features MSG-SEVIRI offers the unique opportunity to explore transport of aerosols, and to study their impact on both air quality and climate. The SEVIRI Aerosol Retrieval Algorithm (SARA) presented in this thesis, estimates the AOD over sea and land surfaces using the three visible channels and one near-infrared channel of the instrument. Because only clear sky radiances can be used to derive aerosol information, a stand-alone cloud detection algorithm was developed to remove cloud contaminated pixels. The cloud mask was generated over Europe for different seasons, and it compared favorably with the results from other cloud detection algorithms - namely the cloud mask algorithm of Meteo-France for MSG-SEVIRI, and the MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) algorithm. The aerosol information is extracted from cloud-free scenes using a method that minimizes the error between the measured and the simulated radiance. The signal observed at the satellite level results from the complex combination of the surface and the atmosphere contributions. The surface contribution is either parameterized (over sea), or based on a priori values (over land). The effects of atmospheric gases and aerosols on the radiance are simulated with the radiative transfer model DAK (Doubling-Adding-KNMI) for different atmospheric scenarios. The algorithm was applied for various case studies (i.e. forest fires, dust storm, anthropogenic pollution) over Europe, and the results were validated against groundbased measurements from the AERONET database, and evaluated by comparison with aerosol products derived from other space-borne instruments such as the Terra/- Aqua-MODIS sensors. In general, for retrievals over the ocean, AOD values as well as their diurnal variations are in good agreement with the observations made at AERONET coastal sites, and the spatial variations of the AOD obtained with the SARA algorithm are well correlated with the results derived from MODIS. Over land, the results presented should be considered as preliminary. They show reasonable agreement with AERONET and MODIS, however extra work is required to improve the accuracy of the retrievals based on the proposed metho

Automated proximal sensing for estimation of the bidirectional reflectance distribution function in a Mediterranean tree-grass ecosystem

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en el año académico 2015-2016Los sistemas automáticos de proximal sensing permiten adquirir información espectral de las cubiertas terrestres elevada frecuencia temporal, que puede relacionarse con observaciones remotas o de otros tipos de sensores como los sistemas de eddy covariance. Si bien inicialmente los sistemas automáticos empleaban sensores multi-banda, en los últimos años se ha incrementado el uso de sensores hiperespectrales. Si bien estos sensores ofrecen información redundante y de alta resolución espectral, las mediciones están sujetas a múltiples fuentes de incertidumbre; tanto instrumentales (dependencias de la temperatura o el nivel de señal) como direccionales (dependencia de la geometría de observación e iluminación). Las dependencias instrumentales pueden ser minimizadas, por ejemplo, controlando la temperatura del instrumento o el nivel de señal registrado. En otros casos, es necesario parametrizar y emplear modelos para corregir los datos. En la presente tesis doctoral los capítulos 1 al 3 presentan la caracterización completa de un espectrómetro de campo instalado en un sistema automático. Los capítulos 1 y 2 analizan las fuentes de no linealidad en este instrumento, una de las cuales no había sido anteriormente descrita en este tipo de instrumentos. El tercer capítulo muestra el conjunto completo de modelos de corrección de los efectos instrumentales y la cadena de procesado correspondiente. Por otro lado, los sistemas automáticos se enfrentan a efectos direccionales ya que adquieren mediciones continuamente durante el ciclo solar diario y bajo cualquier condición de iluminación. Esto maximiza los rangos de los ángulos de iluminación y también de la fracción difusa de la irradiancia. Esta variabilidad de condiciones de iluminación, combinada con una variación de los ángulos de observación permite obtener la información necesaria para caracterizar las respuestas direccionales de la cubierta observada. Algunos sistemas automáticos multi-angulares ya han sido empleados para realizar esta caracterización mediante la estimación de la Función de Distribución de Reflectividad Bidireccional (BRDF) en ecosistemas homogéneos. Sin embargo, esto no se ha conseguido aún en áreas heterogéneas, como es el caso de los ecosistemas tree-grass o de sabana. Así mismo, los trabajos previos no han considerado los efectos de la radiación difusa en el estudio del BRDF. En el capítulo 4 proponemos una metodología que permite desmezclar y caracterizar simultáneamente la función de distribución de reflectividad hemisférica-direccional de las dos cubiertas de vegetación presentes en el ecosistema, pasto y arbolado. También se analizan los efectos de las diferentes características del método. Finalmente, los resultados se escalan y se comparan con productos globales de satélite como el producto BRDF de MODIS. La conclusión obtenida es que se requieren más esfuerzos en el desarrollo y caracterización de sensores hiperespectrales instalados en sistemas automáticos de campo. Estos sistemas deberían adoptar configuraciones multi-angulares de modo que puedan caracterizarse las respuestas direccionales. Para ello, será necesario considerar los efectos de la radiación difusa; y en algunos casos también la heterogeneidad de la escena

Automated proximal sensing for estimation of the bidirectional reflectance distribution function in a Mediterranean tree-grass ecosystem

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en el año académico 2015-2016Los sistemas automáticos de proximal sensing permiten adquirir información espectral de las cubiertas terrestres elevada frecuencia temporal, que puede relacionarse con observaciones remotas o de otros tipos de sensores como los sistemas de eddy covariance. Si bien inicialmente los sistemas automáticos empleaban sensores multi-banda, en los últimos años se ha incrementado el uso de sensores hiperespectrales. Si bien estos sensores ofrecen información redundante y de alta resolución espectral, las mediciones están sujetas a múltiples fuentes de incertidumbre; tanto instrumentales (dependencias de la temperatura o el nivel de señal) como direccionales (dependencia de la geometría de observación e iluminación). Las dependencias instrumentales pueden ser minimizadas, por ejemplo, controlando la temperatura del instrumento o el nivel de señal registrado. En otros casos, es necesario parametrizar y emplear modelos para corregir los datos. En la presente tesis doctoral los capítulos 1 al 3 presentan la caracterización completa de un espectrómetro de campo instalado en un sistema automático. Los capítulos 1 y 2 analizan las fuentes de no linealidad en este instrumento, una de las cuales no había sido anteriormente descrita en este tipo de instrumentos. El tercer capítulo muestra el conjunto completo de modelos de corrección de los efectos instrumentales y la cadena de procesado correspondiente. Por otro lado, los sistemas automáticos se enfrentan a efectos direccionales ya que adquieren mediciones continuamente durante el ciclo solar diario y bajo cualquier condición de iluminación. Esto maximiza los rangos de los ángulos de iluminación y también de la fracción difusa de la irradiancia. Esta variabilidad de condiciones de iluminación, combinada con una variación de los ángulos de observación permite obtener la información necesaria para caracterizar las respuestas direccionales de la cubierta observada. Algunos sistemas automáticos multi-angulares ya han sido empleados para realizar esta caracterización mediante la estimación de la Función de Distribución de Reflectividad Bidireccional (BRDF) en ecosistemas homogéneos. Sin embargo, esto no se ha conseguido aún en áreas heterogéneas, como es el caso de los ecosistemas tree-grass o de sabana. Así mismo, los trabajos previos no han considerado los efectos de la radiación difusa en el estudio del BRDF. En el capítulo 4 proponemos una metodología que permite desmezclar y caracterizar simultáneamente la función de distribución de reflectividad hemisférica-direccional de las dos cubiertas de vegetación presentes en el ecosistema, pasto y arbolado. También se analizan los efectos de las diferentes características del método. Finalmente, los resultados se escalan y se comparan con productos globales de satélite como el producto BRDF de MODIS. La conclusión obtenida es que se requieren más esfuerzos en el desarrollo y caracterización de sensores hiperespectrales instalados en sistemas automáticos de campo. Estos sistemas deberían adoptar configuraciones multi-angulares de modo que puedan caracterizarse las respuestas direccionales. Para ello, será necesario considerar los efectos de la radiación difusa; y en algunos casos también la heterogeneidad de la escena

Disaggregation of SMOS soil moisture over West Africa using the Temperature and Vegetation Dryness Index based on SEVIRI land surface parameters

The overarching objective of this study was to produce a disaggregated SMOS Soil Moisture (SM) product using land surface parameters from a geostationary satellite in a region covering a diverse range of ecosystem types. SEVIRI data at 15 minute temporal resolution were used to derive the Temperature and Vegetation Dryness Index (TVDI) that served as SM proxy within the disaggregation process. West Africa (3 N, 26 W; 28 N, 26 E) was selected as a case study as it presents both an important North-South climate gradient and a diverse range of ecosystem types. The main challenge was to set up a methodology applicable over a large area that overcomes the constraints of SMOS (low spatial resolution) and TVDI (requires similar atmospheric forcing and triangular shape formed when plotting morning rise temperature versus fraction of vegetation cover) in order to produce a 0.05 degree resolution disaggregated SMOS SM product at sub-continental scale. Consistent cloud cover appeared as one of the main constraints for deriving TVDI, especially during the rainy season and in the southern parts of the region and a large adjustment window (105x105 SEVIRI pixels) was therefore deemed necessary. Both the original and the disaggregated SMOS SM products described well the seasonal dynamics observed at six locations of in situ observations. However, there was an overestimation in both products for sites in the humid southern regions; most likely caused by the presence of forest. Both TVDI and the associated disaggregated SM product was found to be highly sensitive to algorithm input parameters; especially of conditions of high fraction of vegetation cover. Additionally, seasonal dynamics in TVDI did not follow the seasonal patters of SM. Still, its spatial heterogeneity was found to be a good proxy for disaggregating SMOS SM data; main river networks and spatial patterns of SM extremes (i.e. droughts and floods) not seen in the original SMOS SM product were revealed in the disaggregated SM product for a test case of July-September 2012. The disaggregation methodology thereby successfully increased the spatial resolution of SMOS SM, with potential application for local drought/flood monitoring of importance for the livelihood of the population of West Africa

Empirical approach to satellite snow detection

Lumipeitteellä on huomattava vaikutus säähän, ilmastoon, luontoon ja yhteiskuntaan. Pelkästään sääasemilla tehtävät lumihavainnot (lumen syvyys ja maanpinnan laatu) eivät anna kattavaa kuvaa lumen peittävyydestä tai muista lumipeitteen ominaisuuksista. Sääasemien tuottamia havaintoja voidaan täydentää satelliiteista tehtävillä havainnoilla. Geostationaariset sääsatelliitit tuottavat havaintoja tihein välein, mutta havaintoresoluutio on heikko monilla alueilla, joilla esiintyy kausittaista lunta. Polaariradoilla sääsatelliittien havaintoresoluutio on napa-alueiden läheisyydessä huomattavasti parempi, mutta silloinkaan satelliitit eivät tuota jatkuvaa havaintopeittoa. Tiheimmän havaintoresoluution tuottavat sääsatelliittiradiometrit, jotka toimivat optisilla aallonpituuksilla (näkyvä valo ja infrapuna). Lumipeitteen kaukokartoitusta satelliiteista vaikeuttavat lumipeitteen oman vaihtelun lisäksi pinnan ominaisuuksien vaihtelu (kasvillisuus, vesistöt, topografia) ja valaistusolojen vaihtelu. Epävarma ja osittain puutteellinen tieto pinnan ja kasvipeitteen ominaisuuksista vaikeuttaa luotettavan automaattisen analyyttisen lumentunnistusmenetelmän kehittämistä ja siksi empiirinen lähestymistapa saattaa olla toimivin vaihtoehto automaattista lumentunnistusmenetelmää kehitettäessä. Tässä työssä esitellään kaksi EUMETSATin osittain rahoittamassa H SAFissa kehitettyä lumituotetta ja niissä käytetyt empiiristä lähestymistapaa soveltaen kehitetyt algoritmit. Geostationaarinen MSG/SEVIRI H31 lumituote on saatavilla vuodesta 2008 alkaen ja polaarituote Metop/AVHRR H32 vuodesta 2015 alkaen. Lisäksi esitellään pintahavaintoihin perustuvat validointitulokset, jotka osoittavat tuotteiden saavuttavan määritellyt tavoitteet.Snow cover plays a significant role in the weather and climate system, ecosystems and many human activities, such as traffic. Weather station snow observations (snow depth and state of the ground) do not provide highresolution continental or global snow coverage data. The satellite observations complement in situ observations from weather stations. Geostationary weather satellites provide observations at high temporal resolution, but the spatial resolution is low, especially in polar regions. Polarorbiting weather satellites provide better spatial resolution in polar regions with limited temporal resolution. The best detection resolution is provided by optical and infra-red radiometers onboard weather satellites. Snow cover in itself is highly variable. Also, the variability of the surface properties (such as vegetation, water bodies, topography) and changing light conditions make satellite snow detection challenging. Much of this variability is in subpixel scales, and this uncertainty creates additional challenges for the development of snow detection methods. Thus, an empirical approach may be the most practical option when developing algorithms for automatic snow detection. In this work, which is a part of the EUMETSAT-funded H SAF project, two new empirically developed snow extent products for the EUMETSAT weather satellites are presented. The geostationary MSG/SEVIRI H32 snow product has been in operational production since 2008. The polar product Metop/AVHRR H32 is available since 2015. In addition, validation results based on weather station snow observations between 2015 and 2019 are presented. The results show that both products achieve the requirements set by the H SAF

Estimación de flujos de agua entre suelo, vegetación y atmósfera mediante teledetección = Water fluxes estimation between soil, vegetation and atmosphere using remote sensing

En la frontera entre la superficie terrestre y la atmósfera se producen numerosos procesos físicos relacionados con el ciclo hidrológico. Cuando se producen precipitaciones en forma de lluvia, y el agua alcanza la superficie terrestre, una parte llega al suelo y otra parte puede ser interceptada por la vegetación. La fracción que llega al suelo se infiltra en la zona no saturada donde se almacena, lo humedece, disuelve los elementos que son absorbidos posteriormente por la vegetación y modifica las propiedades físicas del suelo. Para que la vegetación pueda desarrollarse es necesario que la planta abra los estomas, absorba CO2 y realice la fotosíntesis. Durante este proceso se produce una pérdida de agua a través de la hoja, que si es lo suficientemente grande puede llegar a hacer que la planta marchite si no es capaz de reponerla del suelo. El agua del suelo es devuelta a la atmósfera posteriormente mediante la evaporación y la transpiración de las plantas. La primera parte del trabajo se ha centrado en la estimación de parámetros biofísicos y estructurales de la vegetación, concretamente los relacionados con el contenido de agua. Para ello se han empleado numerosos datos recogidos en campo a lo largo de dos años fenológicos completos y se relacionaron con las medidas espectrales a dos escalas diferentes, campo y sensor MODIS (500 m). El contenido de agua se calculó usando tres métricas diferentes calculadas a partir de la misma muestra, el Contenido de Humedad de la Vegetación (FMC), el Espesor Equivalente de Agua (EWT) y el Contenido de Agua del Dosel (CWC). Además se usaron dos estimaciones a partir de Modelos de Transferencia Radiativa (RTM) para la obtención del FMC y CWC que fueron comparados con las obtenidas a partir de los modelos empíricos creados a partir los índices espectrales. Otras variables relacionadas como el contenido de materia seca (Dm) y el índice de área foliar (LAI) fueron también evaluadas usando índices de vegetación. Entre los resultados destacables de este estudio se encuentran en primer lugar los relacionados con el protocolo de recogida de datos en campo. En este estudio se obtuvieron evidencias de que las diferencias temporales a la hora de recoger datos en campo son más importantes que las diferencias espaciales en este ecosistema. Además se demostró la necesidad de mostrar consistencia en el protocolo de muestreo: tamaño de la muestra, hora de recogida de las muestras, etc. y en la importancia de evitar, en lo posible la toma de decisiones, generalmente subjetivas, por parte de los operadores de campo. Otro resultado destacable ha sido demostrar la existencia de una alta variabilidad del Dm a lo largo del año. Esto indica que asumir, como sugieren algunos autores, un valor constante de Dm para la estimación del espesor equivalente de agua a partir del contenido de humedad de la vegetación no es una opción viable en este ecosistema. De los índices de vegetación que fueron comparados en el estudio, el que presentó menores correlaciones fue el Índice de Vegetación Resistente a la Atmósfera (VARI). Se observaron algunas diferencias en el comportamiento de los modelos empíricos obtenidos con MODIS y las producidas a partir de medidas espectrales de campo, obteniendo resultados algo mejores en el caso de MODIS. Este hecho posiblemente sea debido a que las adquisiciones de del sensor MODIS presentan diferentes ángulos de observación, lo que reduce la proporción de suelo captada por el sensor y por lo tanto capturando una mayor proporción del dosel. La comparación entre los modelos empíricos y las estimaciones a partir de RTM demostró que en este caso los modelos empíricos aún mejoran las estimaciones de los modelos físicos desarrollados en zonas similares para estimar el contenido de humedad de la vegetación. La segunda parte del trabajo se ha centrado en la estimación del contenido de humedad del suelo combinando datos ópticos y térmicos mediante el cálculo del Índice de Temperatura y Sequedad de la Vegetación (TVDI) cuya obtención se basa en la técnica del triángulo. Se han investigado diferentes factores que afectan a la definición del triángulo, y cómo estos afectan los valores del TVDI y a su relación final con el contenido de humedad del suelo. En este trabajo se introdujo una modificación al cálculo del TVDI en la que se sustituyó el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) por el Índice de Diferencia Infraroja Normalizada (NDII). Esta modificación se tradujo en una mejora en el comportamiento de los modelos empíricos para estimar el contenido de humedad del suelo. Finalmente en la tesis se investiga el comportamiento de la EF en la zona de estudio y su estimación a partir de teledetección. El principal motivo del empleo de la EF es que ha sido ampliamente utilizada para estimar la evapotranspiración diaria, asumiendo que la EF es constante a lo largo del día. A partir de las medidas recogidas por una torre de flujos se han evaluado las variaciones diarias y se han validado las estimaciones de EF calculadas a partir de imágenes Landsat. Se ha usado una nueva versión modificada de la técnica del triángulo en la que se ha introducido el índice de área foliar adaptado a la escala Landsat a partir del producto MODIS (de 1 km a 30 m) como sustituto del índice de vegetación. Además se muestra un innovador método basado en las estadísticas propias del triángulo para la selección de las fechas a incluir en el análisis estadístico. La validación de las estimaciones de EF se ha llevado a cabo de dos maneras diferentes: usando las contribuciones de todos los pixeles incluidos en la zona de influencia de la torre; y utilizando el valor del único pixel correspondiente a la localización de la torre, mostrando ambas aproximaciones escasas diferencias en cuanto a resultados. Además se han comparado las EF diarias y la correspondiente a la hora de la pasada de Landsat sobre la zona de estudio. En este caso se observaron mayores diferencias, lo cual indica que el supuesto de una EF constante a lo largo del día ha de ser tomada con ciertas precauciones si el objetivo final es el cálculo de la evapotranspiración diaria