Modelado híbrido espaciotemporal de la ciclación de nutrientes en ecosistemas de humedales utilizando técnicas...

Área de la Ciencia:

• Ciencias Ambientales
• Teledetección
• Ecología

Sus antecedentes:

• El monitoreo preciso de nutrientes en humedales es vital para la conservación, pero se ve desafiado por los métodos tradicionales.
• Las técnicas de campo existentes luchan por capturar de manera efectiva la dinámica de todo el humedal.
• El desarrollo de soluciones de monitoreo avanzadas es crucial para la salud del ecosistema.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un novedoso marco de regresión híbrido de Random Forest de dos etapas para el monitoreo de nutrientes espaciotemporal en humedales.
• Integrar datos de calidad del agua in situ con características de humedales e imágenes satelitales (Sentinel-1, Sentinel-2) utilizando Google Earth Engine.
• Predecir las concentraciones de nitrógeno y fósforo y analizar sus impulsores en la Greenway de Humedales de Beavercreek.

Principales métodos:

• Se empleó un modelo de regresión Random Forest de dos etapas, integrando características discretas de humedales y predictores continuos derivados de satélites.
• El marco utilizó Google Earth Engine para procesar imágenes Sentinel-1 y Sentinel-2 junto con datos de calidad del agua in situ.
• Se predijeron las concentraciones trimestrales de nitrógeno y fósforo durante cuatro años (2021-2024) para la Greenway de Humedales de Beavercreek.

Principales resultados:

• El modelo de dos etapas logró una alta precisión predictiva para el nitrógeno (R² = 0.90) y el fósforo (R² = 0.89).
• Los impulsores de la concentración de nitrógeno incluyeron factores del paisaje y condiciones biofísicas derivadas de la teledetección.
• La concentración de fósforo estuvo influenciada principalmente por la carga de la fuente de los usos del suelo desarrollados.

Conclusiones:

• El marco desarrollado proporciona un monitoreo preciso de nutrientes espaciotemporal, superando las limitaciones de los métodos tradicionales.
• El análisis de la importancia de las variables reveló impulsores distintos para el nitrógeno y el fósforo, lo que informa una gestión específica.
• Los mapas espaciotemporales indicaron estrés estacional de nitrógeno y recuperación de la alteración por fósforo en el sistema de humedales estudiado.