En el Ciclo de Conferencia de Investigación y Docencia 2023 de la División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra (DICT), el pasado 17 de mayo en el salón C404, el doctor Saúl Arciniega Esparza ofreció la conferencia Aplicación de Datos de Percepción Remota para la Evaluación de Recursos Hídricos, en la que abordó tres casos de estudio: Modelación regional de recarga en la Cuenca del Valle de México, la Asimilación de datos de percepción remota en Costa Rica y Modelación en sitio con poca o nula información.
El doctor Arciniega detalló algunas características de la percepción remota (PR) satelital: permite obtener información de la superficie terrestre con un nivel de procesamiento muy alto, utiliza variables (precipitación, evapotranspiración, etc.) para la evaluación de recursos acuíferos, tiene amplia disponibilidad y es de descarga gratuita. Asimismo, señaló varios inconvenientes en la aplicación de los proyectos: presentan sesgos, desfases entre distintos eventos y problemas de resolución espacial, lo que dificulta la evaluación.
El especialista y profesor de la DICT presentó tres proyectos del Grupo de Hidrogeología de la Facultad de Ingeniería-UNAM en los que se utiliza la PR para la evaluación cuantitativa de recursos hídricos subterráneos. En Modelación regional de recarga en la Cuenca del Valle de México se plantea la necesidad de estimar la recarga de aguas subterráneas para mejorar su gestión principalmente donde la extracción excede la recarga natural de la percolación de lluvia aumentando las tasas de reducción, la degradación hidrogeoquímica y el hundimiento severo de la tierra.
Para la modelación de este proyecto se caracterizó la Cuenca con registros del producto global de elevación del terreno denominado SRTM; el uso de suelo, con datos de Climate Change Initiative-Land Cover-ESA y del Servicio Geológico Mexicano; la modelación del subsuelo y la clasificación taxonómica, SoilGrids; la climatológica, con el Sistema Meteorológico Nacional y de la Conagua; la evaluación de la recarga, con CHIRPS y la de temperatura se midió con Daymet.
El segundo proyecto Asimilación de datos de la percepción remota en Costa Rica se realizó a escala en un país que, a pesar de su pequeña dimensión territorial tiene mucha precipitación (1 200 a 9 mil mm/año) y una zona montañosa que produce comportamientos diferentes en la vertiente del Pacífico y en la del Caribe. Para este estudio se dividió el país en 605 subcuencas y se utilizaron 13 estaciones hidrométricas de caudal y 76 climatológicas. El uso de datos climatológicos derivados de PR generó resultados favorables para modelar caudal mensual, pues se tiene una mejor variación y un menor error, si se aplica una sola fuente de información dará mejores resultados para simular una variable, pero tendrá problemas para reproducir otros procesos del balance de agua.
El tercer proyecto, Modelación en sitios con poca o nula información (Piedras Negras, Coahuila), buscó evaluar el comportamiento del acuífero, a pesar de la falta de datos de varios periodos. "Es relevante determinar las buenas políticas de manejo de aguas subterráneas, pues el consumo del vital líquido aumentó en los últimos años (250 millones de metros cúbicos por año), aunado al incremento de la actividad agrícola e industrial. Además, la zona noreste de México ha sido afectada por cinco periodos de sequías bastante severos, de 2006 a 2021, siendo el de mayor duración entre 2011 y 2014".
Para conocer cómo afectaba esto al acuífero se optó por utilizar datos de PR; para la calibración del modelo, información de la misión GRACE, satélites gemelos, cuyos sensores con GPS de alta resolución captan pequeñas variaciones en la fuerza de gravedad y que permiten obtener variables de almacenamiento terrestre de agua superficial, del subsuelo, de depósitos de nieve y acuíferos, y para información del agua subterránea, fuentes adicionales para sustituir estas variables.
El doctor Arciniega mencionó que como resultado de esta evaluación se diseñó un modelo numérico, conceptual y relativamente sencillo para reproducir los principales componentes del balance de agua: "Con este modelo una persona ya no necesita hacer la calibración, con sólo meter los valores de precipitación se obtiene una aproximación de la recarga a un acuífero".En conclusión, existe un gran catálogo de datos derivados de PR y productos globales para mejorar la representación espacial y temporal de componentes del ciclo hidrológico. Si bien estos datos tienen limitaciones para representar procesos a pequeña escala, espacial o temporal, suelen generar mejores resultados o menor error en escalas mayores (mensual o anual). Además, los datos derivados de PR no reemplazan los de las estaciones o medidas in situ, sino que complementan para abarcar áreas más grandes.
Como resultado de estos proyectos se desarrollaron aplicaciones interactivas: la de la Cuenca México está disponible en https://saularciniegaesparza-bmrecharge-app-qqih0b.streamlit.app/?utm_source=bmrecharge junto con la investigación aprobada para su publicación. Cabe destacar la participación del alumnado de servicio social en este proyecto PAPIIT. En el caso de Costa Rica, con los datos simulados se generó una aplicación web interactiva disponible en https://docs.oacg-hydrology.site/ en donde se puede consultar información de los sitios generados con las variables simuladas a diferentes escalas de tiempo, así como graficar y descargar. El tercer caso de aplicación está en desarrollo, el doctor Arciniega cree que pueda ver la luz el siguiente año.
