Índices aplicados a sequías

A través de la siguiente aplicación es posible calcular calcular una serie de índices comúnmente utilizados para estimar el grado de sequía. Estos índices son: Vegetation Condition Index (VCI), Thermal Condition Index (TCI) y Vegetation Health Index (VHI).

Para ello, se han utilizado los productos 'MOD09GA.061 Terra Surface Reflectance Daily Global 1km and 500m²' y 'MOD11A1.061 Terra Land Surface Temperature and Emissivity Daily Global 1km⁴' de MODIS.

Vegetation Condition Index (VCI)

El Índice de Condición de la Vegetación (VCI) compara el NDVI actual con el rango de valores observados en el mismo período en años anteriores⁵. Se expresa en porcentajes, variando de 0%, para condiciones extremadamente desfavorables, a 100%, para condiciones óptimas. El VCI permite detectar la sequía y medir su inicio, intensidad, duración e impacto en la vegetación. Su ecuación es la siguiente:

donde NDVI_MAX y NDVI_MIN son los valores medios máximos y mínimos del NDVI obtenidos para cada período de cada año en la serie temporal de 2003 a 2023, y NDVI es el valor medio del NDVI obtenido para cada imagen MODIS en el intervalo de fechas seleccionado.

Thermal Condition Index (TCI)

El TCI se utiliza para determinar el estrés en la vegetación causado por las temperaturas y el exceso de humedad. Este índice estima las condiciones en función de las temperaturas máximas y mínimas, ajustándose para reflejar las diferentes respuestas de la vegetación a la temperatura. Varía de 0, indicando condiciones extremadamente desfavorables, a 100, indicando condiciones óptimas. El TCI se basa en la observación de la temperatura de la superficie terrestre (LST) mediante teledetección en el infrarrojo térmico (TIR)⁶ y se calcula como:

LST_MAX y LST_MIN son las temperaturas de superficie terrestre máxima y mínima, calculadas a partir de los datos del satélite de los últimos 20 años, desde 2003 hasta 2023. Se obtienen tomando los valores máximos y mínimos de cada temporada de cada año y haciendo una media de ellos. Por otro lado, LST es el valor medio de la temperatura de superficie terrestre obtenido en el intervalo de fechas seleccionado.

Vegetation Health Index (VHI)

El índice de salud de la vegetación (VHI) es uno de los índices más populares para el monitoreo de sequías mediante teledetección⁷. Este índice se compone de dos elementos clave, el índice de condición de la vegetación (VCI) y el índice de condición térmica (TCI). El VHI se fundamenta en dos principios: un NDVI bajo y una alta LST sugieren una mala salud de la vegetación, y que las demás contribuciones ambientales son despreciables.

Al integrar el VCI y el TCI, el VHI refleja de manera indirecta una combinación del contenido de clorofila y humedad en la salud de la vegetación, así como los cambios en las condiciones térmicas en la superficie. De este modo, se consideran las condiciones biofísicas y climáticas locales, lo que permite un monitoreo preciso de la sequía en las plantas en diversas regiones agrometeorológicas y se estima a partir de la siguiente ecuación:

donde 'a' determina las contribuciones del VCI y el TCI al VHI, que varían dependiendo del entorno del área de estudio. En este caso, asumimos contribuciones iguales de la demanda de agua y la temperatura durante el crecimiento de las plantas, por lo que asignamos al coeficiente 'a' un valor de 0.5. El VHI varía de 0 a 100, caracterizando cambios en las condiciones de la vegetación desde extremadamente pobres (0) hasta excelentes (100).