Avances en Hidrología de Nieve Utilizando un Enfoque Combinado de Estaciones In Situ GNSS, Modelado Hidrológico y Observación de la Tierra-Un Estudio de Caso en Canadá
Autores: Appel, Florian; Koch, Franziska; Rösel, Anja; Klug, Philipp; Henkel, Patrick; Lamm, Markus; Mauser, Wolfram; Bach, Heike
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Avances en Hidrología de Nieve Utilizando un Enfoque Combinado de Estaciones In Situ GNSS, Modelado Hidrológico y Observación de la Tierra-Un Estudio de Caso en Canadá
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Disponibilidad
In situ
Equivalente de agua en nieve
Teledetección
Aplicaciones hidrológicas
GNSS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
La disponibilidad de mediciones in situ del equivalente de agua en nieve (SWE), del deshielo y del escurrimiento sigue siendo muy limitada, especialmente en áreas remotas, ya que la densidad de estaciones operativas y observaciones de campo suele ser escasa y, por lo general, costosa, intensiva en mano de obra y/o arriesgada. Con los productos de teledetección, la información espacialmente distribuida sobre la nieve está potencialmente disponible, pero a menudo carece de los requisitos espaciales o temporales necesarios para aplicaciones hidrológicas. Sin embargo, para asegurar una alta resolución espacial y temporal, a menudo es necesario combinar varios métodos como la Observación de la Tierra (EO), la modelización y los enfoques in situ. Tal combinación fue el objetivo del proyecto de demostración de aplicaciones empresariales SnowSense (2015-2018), cofinanciado por la Agencia Espacial Europea (ESA), donde diseñamos, desarrollamos y demostramos un servicio operativo de hidrología de nieve. Durante la duración del proyecto, se demostró todo el servicio para la isla de Terranova, Canadá. El servicio SnowSense, desarrollado durante el proyecto de demostración, se basa en tres pilares, incluyendo (i) estaciones de monitoreo de nieve in situ recién desarrolladas basadas en señales del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS); (ii) productos de cobertura de nieve EO sobre la extensión de la cobertura de nieve y sobre información de si la nieve está seca o húmeda; y (iii) un modelo hidrológico físicamente integrado. El elemento clave del servicio es el novedoso sensor in situ basado en GNSS, que utiliza dos antenas estáticas de bajo costo, una montada en el suelo y la otra sobre la cobertura de nieve. Esta configuración de sensor permite recuperar los parámetros de nieve SWE y contenido de agua líquida (LWC) en el manto de nieve en paralelo, utilizando mediciones de fase portadora GNSS e información de la intensidad de la señal. Con el enfoque combinado del servicio SnowSense, es posible proporcionar SWE espacialmente distribuido para evaluar el escurrimiento y proporcionar información relevante para la gestión de plantas hidroeléctricas con alta resolución espacial y temporal. Esto es particularmente necesario para cuencas que hasta ahora no están equipadas o solo están escasamente equipadas en áreas remotas. Presentamos los resultados y la validación de (i) la configuración del sensor in situ GNSS para mediciones de SWE y LWC en el bien equipado sitio de estudio Forêt Montmorency cerca de Quebec, Canadá, y (ii) el servicio SnowSense combinado in situ, EO y de modelización que resulta en mapas de SWE asimilados e información de escurrimiento para dos grandes cuencas diferentes en Terranova, Canadá.
Descripción
La disponibilidad de mediciones in situ del equivalente de agua en nieve (SWE), del deshielo y del escurrimiento sigue siendo muy limitada, especialmente en áreas remotas, ya que la densidad de estaciones operativas y observaciones de campo suele ser escasa y, por lo general, costosa, intensiva en mano de obra y/o arriesgada. Con los productos de teledetección, la información espacialmente distribuida sobre la nieve está potencialmente disponible, pero a menudo carece de los requisitos espaciales o temporales necesarios para aplicaciones hidrológicas. Sin embargo, para asegurar una alta resolución espacial y temporal, a menudo es necesario combinar varios métodos como la Observación de la Tierra (EO), la modelización y los enfoques in situ. Tal combinación fue el objetivo del proyecto de demostración de aplicaciones empresariales SnowSense (2015-2018), cofinanciado por la Agencia Espacial Europea (ESA), donde diseñamos, desarrollamos y demostramos un servicio operativo de hidrología de nieve. Durante la duración del proyecto, se demostró todo el servicio para la isla de Terranova, Canadá. El servicio SnowSense, desarrollado durante el proyecto de demostración, se basa en tres pilares, incluyendo (i) estaciones de monitoreo de nieve in situ recién desarrolladas basadas en señales del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS); (ii) productos de cobertura de nieve EO sobre la extensión de la cobertura de nieve y sobre información de si la nieve está seca o húmeda; y (iii) un modelo hidrológico físicamente integrado. El elemento clave del servicio es el novedoso sensor in situ basado en GNSS, que utiliza dos antenas estáticas de bajo costo, una montada en el suelo y la otra sobre la cobertura de nieve. Esta configuración de sensor permite recuperar los parámetros de nieve SWE y contenido de agua líquida (LWC) en el manto de nieve en paralelo, utilizando mediciones de fase portadora GNSS e información de la intensidad de la señal. Con el enfoque combinado del servicio SnowSense, es posible proporcionar SWE espacialmente distribuido para evaluar el escurrimiento y proporcionar información relevante para la gestión de plantas hidroeléctricas con alta resolución espacial y temporal. Esto es particularmente necesario para cuencas que hasta ahora no están equipadas o solo están escasamente equipadas en áreas remotas. Presentamos los resultados y la validación de (i) la configuración del sensor in situ GNSS para mediciones de SWE y LWC en el bien equipado sitio de estudio Forêt Montmorency cerca de Quebec, Canadá, y (ii) el servicio SnowSense combinado in situ, EO y de modelización que resulta en mapas de SWE asimilados e información de escurrimiento para dos grandes cuencas diferentes en Terranova, Canadá.