Red de estaciones de Medida de parámetros físicos de los Suelos de Cataluña (XMS-Cat)

Visor ICGC XMS-Cat

En el visor se pueden consultar actualmente los datos de los parámetros físicos de los suelos que se miden en  las estaciones activas que forman la red, su localización geográfica y la información edafológica del suelo donde se ha instalado cada una.

 Se pueden cargar las capas del Geoíndex-Suelos referentes a sus clasificaciones a escala 1:250.000 y de los regímenes climáticos.

La búsqueda de los parámetros físicos de los suelos se realiza según la fecha ( hora /día / mes / año) y se pueden visualizar gráficamente y/o descargar en formato csv . Los datos consultables son:
- Humedad del suelo (m³/ m³) y humedad relativa del aire (%H2O).
- Humedad del suelo (m³ /m³ ) y pluviometría total (l/m2).
- Temperatura del suelo (ºC) y temperatura del aire (ºC).

 

Visor a ventana completa

 

El uso de los datos recogidos

La humedad del suelo es el agua almacenada en la capa más superficial de nuestro planeta, siendo una variable indispensable en un gran numero de procesos y aplicaciones como:

• la predicción de inundaciones.
• disponibilidad y retención del agua.
• la evaluación de la sequía agrícola.
• prevención de incendios.
• la gestión de los recursos hídricos.

La temperatura del suelo es importante para conocer:

• el tipo, la productividad y el punto de marchitez de las plantas.
• regular la velocidad del ciclo de los nutrientes.
• las actividades de microfauna del suelo.

Ambos parámetros son útiles también para:

• clasificar los suelos (taxonomía) a través de los regímenes climáticos,
• analizar la viabilidad y requerimientos de los sensores en desarrollo de pequeños satélites de observación de la tierra,
• en geotecnia (mecánica de suelos) son parámetros fundamentales para el control de deslizamientos y estabilidad de los taludes.

 

Funcionamiento de las estaciones de la XMS-Cat y las tecnologías utilizadas

Las estaciones que componen la red están formadas por 4 sensores de suelo multiparamétricos a 5, 20, 50 y 100 cm de profundidad que miden la temperatura y la humedad del suelo. También se dispone de una serie de sensores ambientales: pluviómetro, piranómetro y una sonda de temperatura y humedad relativa del aire, que están instalados en una torreta de acero de 3 m de altura. Dentro del armario se ubican un sistema de adquisición de datos, un sistema de alimentación y un sistema de comunicación de datos. El perímetro de la estación se señaliza con una valla que sirve también como protección. (Figura 1).

Figura 1. Esquema de una estación de medida de parámetros físicos del suelo.

El registro de los datos son cada 30 minutos. Los sistemas de adquisición están equipados con un sistema de telemetría (módem) con una tarjeta SIM alimentado con un panel fotovoltaico de 30 W que permite enviar los datos automáticamente al servidor del ICGC.

Los datos se vuelcan y se organizan en el sistema gestor de base de datos espaciales NetMon© (Sistema de monitorización de estaciones de medida y control del ICGC) desde el cual y mediante un servicio web se pueden consultar, analizar y descargar.

Estos datos son públicos y accesibles mediante el Visor ICGC - Red de estaciones de medida de parámetros físicos de los suelos de Catalunya (XMS-Cat), en el que se puede acceder también a la información edafológica de cada estación.

Figura 2. Esquema conceptual de la XMS-Cat.

Instalación de las estaciones

La instalación de cada estación se realiza en dos fases. En una primera fase se realizan las excavaciones de los cimientos de la torre y para la instalación de los sensores enterrados. También se realiza una descripción del suelo en la que se identifican y se analizan en el laboratorio los diferentes horizontes, ya que este conocimiento edáfico será básico para entender los datos obtenidos por los sensores a las diferentes profundidades. En la segunda fase se instala la torre con los sensores ambientales, el panel solar y el armario con el sistema de alimentación, de captación y envío de los datos, donde se realiza la conexión de todos los sensores. Estas estaciones se instalan en un margen de la parcela, fuera de la zona de cultivo.

Proceso de instalación de la estación de Llívia (Cerdanya)

Proceso de instalación de los sensores del suelo a 5, 20, 50 y 100 cm. Se observa cómo se insertan en las diferentes profundidades, cómo se entierran posteriormente y finalmente cómo se conectan al sistema de captación (datalogger).

Estado de implementación (Noviembre 2023)

El proyecto se inició en la Conca de Tremp en 2013 con la instalación de una serie de sensores en campos de viña que formaban parte de una iniciativa sobre vinos de altura. Estos sensores tenían varios inconvenientes, como la descarga manual de los datos, problemas de alimentación eléctrica, accidentes por los trabajos agrícolas; hecho que no garantizaba el registro continuo de los datos. Por este motivo en 2016 se empezaron a sustituir por estaciones automáticas que permiten el envío de los datos a través de un módem a una base de datos.
Actualmente (Noviembre 2023) la red está formada por 17 estaciones repartidas entre varias comarcas del Pirineo como son La Noguera, Pallars Jussà, Pallars Sobirà, Alt Urgell, Alt Empordà y Cerdanya.

Se ha llegado a un acuerdo con la entidad International Soil Moisture Network y los datos de la XMS-Cat ya están también disponibles en el visor internacional ISMN (https://ismn.earth/en/dataviewer/) donde se pueden consultar los datos de humedad del suelo de todo el mundo.

  

Tabla de estaciones

Referencias

• Bradford, J.; Schlaepfer, D.; Lauenroth, W.; Palmquist, K.; Chambers, J.; Maestas, J.; Campbell, S. (2019) Climate-DrivenShifts in Soil Temperature and Moisture Regimes Suggest Opportunities to Enhance Assessments of Dryland Resilience and Resistance. Front. Ecol. Evol. 7: 358. https://doi.org/10.3389/fevo.2019.00358
• Himmelbauer, I.; Dorigo, W.; Aberer, D.; Schremmer, L.; Petrakovic, I.; Xaver, A.; Zappa, L.; Preimesberger, W.; Scanlon, T. (2020). The International Soil Moisture Network (ISMN) for validation of satellite-based products. The International Soil Moisture Network (ISMN), QA4EO/IDEAS Cal/Val Workshop #1, Rome, Italy.
• Paolina B. Cerlini, P.; Meniconi, S.; Brunone, B. (2017). Groundwater Supply and Climate Change Management by Means of Global Atmospheric Datasets. Preliminary Results, Procedia Engineering, Volume 186: 420-427. ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.03.245.
• Soil Survey Quality Assurance Staff (1994). Soil Climate Regimes of the United States. Lincoln, Nebraska: Soil Consevation Service. National Soil Survey Center. United States Department of Agriculture.
• Topp, G.; Davis, J.; Annan, A. (1980). Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines. Water Resources Research, Volume 16: 574-582. https://doi.org/10.1029/WR016i003p00574.
• Topp, G.; Yanuka, M.; Zebchuk, W.; Zegelin, S. (1988). Determination of electrical conductivity using time domain reflectometry: soil water experiments in coaxial lines. Water Resources Research, Volume 24 (7): 945-952. https://doi.org/10.1029/WR024i007p00945.
• Tyronese Jackson, Katrina Mansfield, Mohamed Saafi, Tommy Colman, Peter Romine, (2008). Measuring soil temperature and moisture using wireless MEMS sensors, Measurement, Volume 41 (4): 381-390. ISSN 0263-2241, https://doi.org/10.1016/j.measurement.2007.02.009.