Analysis of the spatial and temporary varaibility of the snow through the study of terrestrial photography in the Trevelez river valley

Premio extraordinario de Trabajo Fin de Máster curso 2012-2013. Hidraúlica AmbientalEl estudio de los procesos de acumulación y fusión de la nieve es imprescindible para conocer los recursos de agua disponibles en una cuenca de alta montaña. Conocer la evolución de la capa de nieve no es siempre sencillo dada la heterogeneidad que presenta su distribución en planta. El uso de imágenes terrestres, georreferenciadas y tratadas para conseguir la detección de la nieve, es una técnica barata y a la vez muy prometedora, dada su elevada resolución temporal y espacial. Se han utilizado estos mapas de nieve para corregir la simulación hidrológica de una cuenca de montaña en Sierra Nevada (España) por medio de su asimilación mediante la técnica de inserción directa. Ello ha permitido comprobar, por un lado, la eficacia del modelo utilizado (WiMMed) en cuanto a la simulación de la nieve, ya que la asimilación de datos de fracción cubierta por la nieve provoca diferencias en la simulación que no superan los 7 mm de equivalente de agua para un estado dado, y que tienden a converger en el tiempo, lo que denota estabilidad en el modelo. Por otra parte, tras comparar los resultados con otros estudios anteriores, se concluye que el viento, aun siendo un agente conductor importante en la evolución de la nieve y la hidrología, no siempre tiene una influencia significativa en el régimen de caudal en el punto de cierre de la cuenca

Trend analysis of water and energy fluxes in snowpacks on different scales in Sierra Nevada

En el contexto actual de cambio global, las zonas montañosas constituyen lugares singulares en los que estos cambios del régimen climático pueden ser rastreados. La detección temprana de cambios significativos en las variables del estado de la nieve en regiones semiáridas puede ayudar a evaluar los impactos de la variabilidad climática y la dinámica futura de la nieve en las latitudes septentrionales. Esta importancia es mayor en las regiones semiáridas, donde la alta variabilidad de los regímenes climáticos anuales y estacionales suele ser mayor. A pesar de que las observaciones en estos ambientes no concluyen en una disminución significativa de la precipitación sobre una base anual, varios trabajos señalan tendencias de aumento de la torrencialidad de las precipitaciones en las escalas estacionales y basadas en eventos, que en gran parte impacta en la ocurrencia y persistencia de las nevadas y, por lo tanto, el régimen hidrológico. Este estudio propone, evaluar las tendencias observadas climáticas y su impacto en los flujos de agua y energía en la capa de nieve en el área de Sierra Nevada, sur de España, como zona representativa de alta montaña mediterránea a diferentes escalas temporales y espaciales, tanto para el periodo histórico de observaciones disponibles como para escenarios de clima futuro. En primer lugar se presenta, los resultados obtenidos para el análisis de tendencias del régimen de precipitación en forma de nieve durante el periodo 1961-2015. Para ello, serie de datos diarios observados de precipitación y temperatura han sido utilizados para la obtención del régimen de precipitación en forma de nieve. El análisis se realiza a diferentes escalas temporales (década, año y mes), con el fin de conocer la evolución y la distribución de los procesos a lo largo del año hidrológico, y a diferentes escalas espaciales, con el fin de realizar una zonificación que permita identificar las zonas vulnerables a los cambios. La ocurrencia y persistencia de estos regímenes de precipitación y precipitación en forma de nieve se analizan, además, para identificar la ocurrencia torrencialidad y aridez en la zona. Los resultados obtenidos de la primera parte son la base para el posterior estudio del impacto asociado a la dinámica de la nieve. Por un lado, el balance de agua y energía en la capa de nieve es analizado en el periodo 1961-2015 haciendo uso de un modelo distribuido de base física implementado en la zona (WiMMed). Por último, los impactos en el periodo futuro (2006-2100) se evalúan para los regímenes, regímenes meteorológico y níveo, en dos escenarios de emisiones en base al quinto informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (AR5 - IPPC). Los resultados aportan una evaluación de los cambios meteorológicos históricos observados en variables significativas relacionadas con la nieve, e identifican los cambios en el régimen de precipitación como los más directamente relacionados con la pérdida de precipitación en forma de nieve en las últimas décadas. La zonificación realizada dentro del área de estudio, ha permitido identificar zonas según su vulnerabilidad frente a los cambios en la presencia de nieve. Su fin último es además proveer de información rigurosa para evaluar los impactos hidrológicos y de gestión de recursos hídricos, y otros derivados, del calentamiento global en estas zonas y generar las bases de estrategias y planes de adaptación

Comparison between Snow Albedo Obtained from Landsat TM, ETM+ Imagery and the SPOT VEGETATION Albedo Product in a Mediterranean Mountainous Site

Albedo plays an important role in snow evolution modeling quantifying the amount of solar radiation absorbed and reflected by the snowpack, especially in mid-latitude regions with semiarid conditions. Satellite remote sensing is the most extensive technique to determine the variability of snow albedo over medium to large areas; however, scale effects from the pixel size of the sensor source may affect the results of snow models, with different impacts depending on the spatial resolution. This work presents the evaluation of snow albedo values retrieved from (1) Landsat images, L (16-day frequency with 30 30 m pixel size) and (2) SPOT VEGETATION albedo products, SV (10-day frequency with 1 1 km pixel size) in the Sierra Nevada mountain range in South Spain, a Mediterranean site representative of highly heterogeneous conditions. Daily snow albedo map series were derived from both sources, and used as input for the snow module in the WiMMed (Watershed Integrated Management in Mediterranean Environment) hydrological model, which was operational at the study area for snow monitoring for two hydrological years, 2011–2012 and 2012–2013, in the Guadalfeo river basin in Sierra Nevada. The results showed similar albedo trends in both data sources, but with different values, the shift between both sources being distributed in space according to the altitude. This difference resulted in lower snow cover fraction values in the SV-simulations that affected the rest of snow variables included in the simulation. This underestimation, mainly due to the effects of mixed pixels composed by both snow and snow-free areas, produced higher divergences from both sources during the melting periods when the evapo-sublimation and melting fluxes are more relevant. Therefore, the selection of the albedo data source in these areas, where snow evapo-sublimation plays a very important role and the presence of snow-free patches is very frequent, can condition the final accuracy of the simulations of operational models; Landsat is the recommended source if the monitoring of the snowpack is the final goal of the modeling, whereas the SV product may be advantageous when water resource planning in the medium and long term is intended. Applications of large pixel size albedo sources need further assessment for short-term operational objective