El Servicio de Validación de Copernicus EMS como vector de mejora de la cartografía de emergencias basada en Sentinel

[EN] The Copernicus Emergency Management Service (CEMS) is coordinated by the European Commission and “provides all actors involved in the management of natural disasters, man-made emergency situations, and humanitarian crises with timely and accurate geo-spatial information derived from satellite remote sensing and complemented by available in situ or open data sources”. It includes two components, Early Warning and Monitoring and Mapping. The latter provides on demand geo-spatial information derived from satellite imagery during all phases of the disaster management cycle. It includes 3 systems, Rapid Mapping (RM), Risk and Recovery Mapping (RRM), and a Validation Service. RM provides geospatial information immediately after a disaster to assess its impact; RRM in the prevention, preparation and reconstruction phases; and the Validation Service is in charge of validating and verifying the products generated by both, and of collecting and analyzing users’ feedback. The wide spectrum of activities framed in the Validation Service has allowed it to become a vector to improve the Mapping component through the testing of new methodologies, data input type, or approach for the creation of emergency cartography in the frame of the CEMS. The present paper introduces the main investigation lines based on Sentinel-1 and 2 for flood and fire monitoring that could be implemented in the CEMS services taking into consideration the characteristics of the Mapping component in terms of products to create and time constraints. The applicability of Sentinel-1 for flood monitoring based on the backscattering, the MultiTemporal Coherence (MTC), and dual polarization; and for burnt area delineation based on MTC was studied, while Sentinel-2 was used for burnt area delineation based on vegetation indices. Results indicate that proposed methodologies might be appropriate for the creation of crisis information products in large areas, due to the relative easy and fast implementation compared to classic photo interpretation, although further applicability analyses should be carried out.[ES] El Servicio de Gestión de Emergencias de Copernicus (CEMS), está coordinado por la Comisión Europea y “provee de información geoespacial precisa y oportuna derivada de la teledetección satelital y completada por fuentes de datos disponibles in situ o abiertas a todos los actores involucrados en la gestión de emergencias, bien sean derivadas de desastres naturales o producidos por el hombre, o de crisis humanitarias”. El servicio tiene dos componentes, uno de alerta temprana y monitoreo y otro de creación de mapas. El servicio de mapeo se encarga de proveer, bajo demanda, a los diferentes agentes de emergencias de información geoespacial derivada de imágenes de satélite en todas las fases de la gestión de emergencias, consta de 3 sistemas, Rapid Mapping (RM), Risk and Recovery Mapping (RRM), y Validation. RM aporta información inmediatamente después de un desastre para evaluar su impacto; RRM en las fases de prevención, preparación y reconstrucción; y la Validación se encarga de validar y verificar los productos generados por ambos, y de recoger y analizar los comentarios de los usuarios. El amplio espectro de actividades enmarcadas en él le ha permitido ser vector de mejora de los servicios de mapeo de emergencias mediante el testeo de nuevas metodologías, tipos de datos, o enfoques para la creación de cartografías de emergencias en el marco de CEMS. El presente artículo describe las principales líneas de investigación en el uso de datos Sentinel-1 y 2 para la monitorización de inundaciones e incendios, que se podrían implementar en el futuro en el marco de CEMS. La aplicabilidad de Sentinel-1 para el monitoreo de inundaciones basado en la retrodispersión, la coherencia multitemporal (MTC) y la polarización dual; y se estudió la delimitación del área quemada basada en MTC. Sentinel-2 se usó para delimitar áreas quemadas en base a índices de vegetación. Los resultados indican que las metodologías propuestas podrían ser apropiadas para la creación de productos de información de crisis en grandes áreas, debido a la implementación relativamente fácil y rápida en comparación con la fotointerpretación clásica, aunque deberían realizarse más análisis para su aplicación en el marco de CEMS.The authors gratefully acknowledge the contribution of Massimiliano Rossi and Antigoni Maistrali for the preparation of the materials analysed in this work.Donezar-Hoyos, U.; Albizua-Huarte, L.; Amezketa-Lizarraga, E.; Barinagarrementeria-Arrese, I.; Ciriza, R.; De Blas-Corral, T.; Larrañaga-Urien, A.... (2020). The Copernicus EMS Validation service as a vector for improving the emergency mapping based on Sentinel data. Revista de Teledetección. 0(56):23-34. https://doi.org/10.4995/raet.2020.13770OJS233405

Efecto de la dispersión de arcillas y de la ruptura de agregados por humectación rápida sobre la infiltración del agua en colum nas de suelo alterado

Soil crusting negatively affects the productivity and sustainability of irrigated agriculture, reducing water infiltration and plant emergence, and enhancing surface runoff and erosion. Clay dispersion and slaking of the aggregates at the soil surface are the main processes responsible for crusting. The infiltration rates (IR) of ten arid-zone soils in disturbed soil columns were measured and their relative susceptibilities to dispersion and slaking were determined. It was also examined whether the final soil IRs (FIR) could be estimated from various soil stability indices. The susceptibility to chemical dispersion was determined by measuring the IR of soil columns slowly pre-saturated from below with tap water and subsequently ponded with deionized (DW), canal irrigation (CW), and gypsum-saturated (GW) waters. The susceptibility to aggregate slaking was determined by comparing the IR measured in pre-saturated (slow wetting from below) and air-dry (fast wetting) soil columns ponded with CW. The FIRs of most soils decreased in the order GW>CW>DW. Seven soils were susceptible to clay dispersion induced by DW. Five soils were susceptible to clay dispersion induced by CW. Only two soils were susceptible to slaking. The fast wetting in these soils completely sealed the soil surface, reducing their IRs to zero from the start of leaching. Clay dispersion rather than aggregate slaking was the principal process inducing sealing and decreasing IR in these soils when subject to low-salinity waters. The indices WSA (water stable aggregates), MDC (mechanically dispersed clay) and MWDstir (mean weight diameter of stirring aggregates after a prewetting treatment) gave consistent and significant relationships with FIRs.El encostramiento del suelo afecta negativamente a la rentabilidad y sostenibilidad de la agricultura de regadío, reduciendo la infiltración y emergencia del cultivo, y aumentando la escorrentía y erosión. La dispersión de arcillas y la desagregación de la superficie del suelo por una humectación rápida ("slaking") son los principales procesos responsables del encostramiento. Se han medido las tasas de infiltración de 10 suelos en columnas de suelo alterado, y se han determinado sus susceptibilidades a la dispersión y "slaking". Asimismo, se ha examinado si las tasas de infiltración final (IF) pueden ser estimadas a partir de índices de estabilidad estructural. La susceptibilidad a la dispersión se determinó comparando las IFs de suelos previamente saturados por capilaridad con agua de grifo y posteriormente lavados con aguas desionizada (AD), de riego (AC), y saturada en yeso (AY). La susceptibilidad al "slaking" se determinó comparando las IFs de suelos presaturados (humectación lenta por capilaridad) y secos al aire (humectación rápida) lavados con AC. Las IFs de los suelos disminuyeron en el orden: AY>AC>AD. Siete suelos fueron susceptibles a la dispersión inducida por el AD, cinco suelos fueron susceptibles a la dispersión inducida por el AC, y solamente dos suelos fueron susceptibles al "slaking". La dispersión química fue el principal proceso inductor del encostramiento y de la reducción de la IF de dichos suelos al lavarlos con aguas de baja salinidad. Se han encontrado correlaciones consistentes y significativas entre los índices AEA (agregados estables al agua), ADM (arcilla dispersa mecánicamente) y DMPagit (diámetro medio ponderado de agregados frente a agitación) y las IFs de los suelos

Determinación de la estabilidad de macro- y micro-agregados del suelo mediante una combinación de técnicas de tamizado en húmedo y difracción de rayos láser

Soil structural stability affects the profitability and sustainability of agricultural systems. Different-sized structural units have different stability mechanisms and respond differently to such external factors as rain, wind, irrigation and management. A comprehensive analysis of the soils structural stability requires its characterization at the macroand micro-aggregate scales. We determined the aggregate stability of 36 soils at the macro-aggregate scale using wetsieving methods and of 20 soils at the micro-aggregate scale using laser-ray diffraction techniques. All the tests gave consistent estimates of aggregate stability. Most soils were homogeneous and quite stable at the macro-aggregate level as determined by the "water stable aggregate" parameter, but differed significantly among them and were quite unstable at the micro-aggregate level as determined by the "mean weight diameter of micro-aggregates" parameter. Slaking induced by the fast wetting of aggregates was the main destabilizing mechanism in these soils (88% of the soils had slaking stability index values < 0.5), whereas most soils were quite tolerant to the mechanical shaking of aggregates (89% of the soils had stirring stability index values > 0.5). The combination of the macro- and micro-aggregate stability tests is a consistent way for describing the structural stability of the studied soils.La estabilidad estructural del suelo afecta a la rentabilidad y sostenibilidad de los agrosistemas. Los agregados de distintos tamaños son estabilizados por mecanismos diferentes, y responden de forma diferente frente a la lluvia, el viento, el riego y otras prácticas agronómicas. Un análisis completo de la estabilidad estructural de los suelos requiere su caracterización a nivel de macro- y micro-agregados. En este trabajo se ha determinado la estabilidad de macroagregados de 36 suelos mediante métodos de tamizado en húmedo, y la estabilidad de microagregados de 20 suelos mediante técnicas de difracción de rayos láser. Todos los ensayos estimaron de forma consistente la estabilidad de agregados. La mayoría de los suelos se comportaron homogéneamente y de forma bastante estable al nivel de macroagregados, de acuerdo con los valores del parámetro "agregados estables en agua", mientras que se comportaron de forma muy diferente y muy inestable al nivel de microagregados, de acuerdo a los valores del parámetro "diámetro medio ponderado de los microagregados". La desagregación inducida por la humectación rápida de los gregados (slaking) fue el mecanismo más desestabilizador en estos suelos (el 88% de los suelos presentó índices de estabilidad frente a slaking 0,5). La combinación de pruebas de estabilidad de macro- y micro-agregados es un procedimiento consistente y necesario para entender la estabilidad estructural de los suelos estudiados

Técnicas de control del encostramiento de los suelos y su efecto en la emergencia y producción de maíz

Soil crusting is a serious problem in numerous irrigated soils of Aragon. It reduces water infiltration rate, seedlingemergence and crop establishment, and enhances runoff and soil erosion. This paper analyses the efficiency ofsoil conservation practices (direct drilling and mulching) and chemical amendments (gypsum) on the control of soilcrusting, and its effect on seedling emergence and corn production. The experiments were carried out in Sierra deLuna (Zaragoza) in a soil prone to crusting. The experimental design was a randomised complete block with six treatmentsand three replications: T1 (sowing and several irrigations until emergence, a practice known as «aguacivera» in Aragon; considered as the control treatment), T2 (sowing and delayed irrigation until post-emergence), T3 (directdrilling over nearly bare soil), T4 (direct drilling over legumes), T5 (T1 + gypsum), and T6 (T2 + gypsum). Inall the treatments, except for T1 and T5, irrigation was delayed until post-emergence. Measurements were made onplant emergence, penetration resistance of the crust, final infiltration rate and corn production. All variables weresignificantly affected by the treatments. T6 was the most effective treatment in reducing soil crusting and enhancingwater infiltration into the soil, whereas both T6 and T2 were the most effective at enhancing seedling emergence andcorn production. The «aguacivera» treatments (T1 and T5) induced the highest crusting and emergence reductionand, together with T3, they were the least productive, whereas the direct drilling treatments (T3 and T4) followed anintermediate pattern. For crusting reduction, treatment T4 was more effective than treatment T3. The addition ofgypsum coupled to a delay in irrigation until corn emergence was thus the most effective treatment of those testedin this work to reduce soil crusting.El encostramiento del suelo es un problema serio en muchos de los regadíos aragoneses: reduce la infiltración, aumenta la escorrentía y erosión y reduce la emergencia y producción de los cultivos. Este trabajo evaluó la eficiencia del laboreo de conservación (siembra directa, acolchado) y de enmiendas químicas (yeso) para minimizar el encostramiento y su efecto en la emergencia y producción de maíz. El estudio se realizó en Sierra de Luna (Zaragoza), mediante un diseño experimental de bloques al azar con seis tratamientos y tres repeticiones: T1 (siembra y riegos hasta nascencia, conocido como "aguacivera" en Aragón, y considerado como control), T2 (siembra y riegos hasta después de nascencia), T3 (siembra directa sobre suelo casi-desnudo), T4 (siembra directa sobre leguminosas), T5 (T1 + yeso), y T6 (T2 + yeso). En todos los tratamientos, excepto T1 y T5 se retrasaron los riegos hasta después de nascencia (...

Sensores electromagnéticos móviles georreferenciados y aplicaciones para la determinación de la salinidad

10 Pag., 2 Tabl., 4 Fig.[EN] Soil salinity is a major threat in irrigated agriculture because of its negative on-site (decreased productivity) and off-site (salinization of irrigation return flows) effects. The delineation of the spatial variability of soil salinity is best suited using non-invasive geophysical measurements of the apparent soil electrical conductivity (ECa) using mobile GPS-based systems. Two simple and cost-effective Mobile Georeferenced Electromagnetic Sensors (MGES) developed in Aragón and Navarra (Spain) are described. These devices involve electromagnetic instruments towed by all terrain vehicles and combined with GPS units and data acquisition systems that collect both ECa readings and GPS coordinates. Two applications of the MGES aimed at delineating ECa maps for (i) selecting the most suitable crops in a 43-ha saline site (Hondo de Espartosa) and (ii) correlating ECa with drainage water salinity to ascertain the salinity-source areas in a new 715 ha irrigated basin (Barranco de Lerma) were examined. These examples demonstrate the MGES surveying capacities for management of salt-affected agricultural areas.[ES] La salinidad del suelo es una importante amenaza para la agricultura de regadío debido a sus efectos negativos internos (descenso de la productividad) y externos (salinización de los flujos de retorno del riego). El procedimiento más adecuado para delinear la variabilidad espacial de la salinidad edáfica es mediante la medida geofísica de la conductividad eléctrica aparente del suelo (ECa) efectuada con sistemas móviles georreferenciados. En este trabajo se describen dos Sensores Electromagnéticos Móviles Georreferenciados (MGES) sencillos y económicos desarrollados en Aragón y Navarra (España). Estos equipos incluyen instrumentos electromagnéticos arrastrados por un vehículo todo terreno, combinados con una unidad de GPS y un sistema de adquisición de datos que recopila las lecturas de ECa y las coordenadas geográficas. Se presentan dos aplicaciones del MGES en las que se levantan mapas de ECa para (i) seleccionar los cultivos más apropiados en un regadío salino de 43 ha (Hondo de Espartosa) y (ii) correlacionar la ECa con la salinidad de las aguas de drenaje para identificar las áreas-fuente mas importantes de salinidad en una nueva cuenca de regadío de 715 ha (Barranco de Lerma). Estos ejemplos demuestran las capacidades de análisis del MGES para el manejo de áreas agrícolas afectadas por salinidad.The work developed at Navarra was financially supported by the Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria and the Fondo Europeo de Desarrollo Regional (INIA and FEDER; RTA04-041-C2-1 and I05-021-P04-01) and by the Department of Agriculture of the Government of Navarre (Spain). The work developed at Zaragoza was financially supported by the Government of Aragon (PM107/2006) and the European Commission (INCOCT-2005-015031). We also acknowledge the INIA doctoral fellowships given to V. Urdanoz and V. Ochoa.Peer reviewe

Infiltration of water in disturbed soil columns as affected by clay dispersion and aggregate slaking

El encostramiento del suelo afecta negativamente a la rentabilidad y sostenibilidad de la agricultura de regadío, reduciendo la infiltración y emergencia del cultivo, y aumentando la escorrentía y erosión. La dispersión de arcillas y la desagregación de la superficie del suelo por una humectación rápida ("slaking") son los principales procesos responsables del encostramiento. Se han medido las tasas de infiltración de 10 suelos en columnas de suelo alterado, y se han determinado sus susceptiv¡bilidades a la dispersión y "slaking". Asimismo, se ha examinado si las tasas de infiltración final (IF) pueden ser estimadas a partir de índices de estabilidad estructural. La susceptibilidad a la dispersión se determinó comparando las IFs de suelos previamente saturados por capilaridad con agua de grifo y posteriormente lavados con agua desionizada (AD), de riego (AC), y saturada en yeso (AY). La susceptibilidad al "slaking" se determinó comparando las IFs de suelos presaturados (humectación lenta por capilaridad) y secos al aire (humectación rápida) lavados con AC. Las IFs disminuyeron en el orden: AY>AC>AD. Siete suelos fueron susceptibles a la dispersión inducida por el AD, cinco suelos fueron susceptibles a la dispersión inducida por el AC, y solamente dos suelos fueron susceptibles al "slaking". La dispersión química fue el principal proceso inductor del encostramiento y de la reducción de IF de dichos suelos al lavarlos con aguas de baja salinidad. Se han encontrado correlaciones consistentes y significativas entre los índices AEA (agregados estables al agua), ADM (arcilla dispersa mecánicamente) y DMP agit (diámetro medio ponderado de agregados frente a agitación) y las IFs de los suelos