Análisis de la tendencia espacio / temporal de NDVI y la temperatura de la superficie terrestre en la tundra ártica

Abstract

En las últimas décadas, se ha observado un calentamiento a nivel global que ha afectado la dinámica ecosistémica en uno de los biomas más frágiles e importantes del mundo, la tundra ártica. Se han observado variaciones significativas en la cobertura de vegetación, las masas de hielo marino, la temperatura de superficie terrestre y otros elementos en la zona ártica. Para determinar la magnitud de los cambios ocurridos en la tundra ártica, esta investigación se centra particularmente en las variaciones de la cobertura vegetal y la temperatura de superficie terrestre, a partir del análisis no paramétrico de las tendencias de la temperatura de superficie terrestre (LST) y el Normalized Difference Vegetacion Index (NDVI) de MODIS en el periodo 2000-2012. Este análisis se realizó distribuido espacialmente en la tundra ártica y también de forma discreta en las subzonas bioclimáticas del Circumpolar Arctic Vegetation Map (CAVM). Adicionalmente, se analizaron los datos de Reanalysis de temperatura de superficie y temperatura del aire de ERA-Interim. Los resultados mostraron que la tundra ártica ha experimentado un importante incremento de la temperatura de superficie terrestre en gran parte de la superficie, principalmente en las zonas más septentrionales, con tasas de incremento mensuales mayores a 1,1°C por década. Al mismo tiempo el NDVI también ha mostrado incrementos de 0,003 unidades por década en la tundra ártica, pero no estadísticamente significativos (p-valor > 0,05). En las distintas escalas temporales de análisis, se obtuvo como resultado que al oeste de Alaska ocurrió el enfriamiento más importante en la última década, de la misma forma como se observó una importante disminución de NDVI en el mismo periodo. El análisis en conjunto de MODIS y ERA-Interim permitió establecer un reciente calentamiento de la tundra ártica, más acelerado que las últimas tres décadas y acentuado en las zonas más frías y septentrionales del área de estudio. Se concluye que los resultados de esta investigación serán importantes para entender en qué medida la tundra ártica responde al escenario actual de cambio climático.

In the last decades, global warming has affected the eco-systemic dynamics in one of the most important and fragile biomes of the world, the arctic tundra. Significant changes have been observed in vegetation cover, sea ice cover, land surface temperature and other elements over the Arctic in the last decade. To determine the magnitude of changes in arctic tundra, this research is particularly focused on the variations of vegetation cover and land surface temperature, from the non-parametric analysis trends of Land Surface Temperature (LST) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) from MODIS, for the period 2000-2012. This analysis was performed spatially distributed in arctic tundra and discreetly in bioclimatic subzones of Circumpolar Arctic Vegetation Map (CAVM). Additionally, Reanalysis data of surface temperature and air temperature from ERA-Interim was analyzed. Results revealed that the arctic tundra has experienced a significant increase in the Land Surface Temperature on most of the area that it covers, principally in the high latitude areas with monthly increase rates higher than 1.1°C per decade, while the NDVI has also shown an increase of 0.003 units per decade in the arctic tundra, but not statistically significant (p–value < 0.05). In the different time scales of analysis, was obtained that the most important cooling occurred in the last decade was in the west of Alaska, in the same way a significant decrease in NDVI for the same period was observed. The pooled analysis of MODIS and ERA-Interim allowed to establish a recent warming trend of the arctic tundra faster than the last three decades and pronounced in colder and northern areas of the arctic tundra. It is concluded that the results of this research will be important for understanding to what extent the arctic tundra responds to the current state of climate change.