Modelación espacio-temporal de polen y esporas de hongos aerovagantes de Catalunya (1994-2015) /

Resumen

El desarrollo de modelos sobre el polen y esporas de hongos aerovagantes busca, entre otros objetivos, evaluar y predecir sus concentraciones o dinámica estacional; establecer, desarrollar o validar modelos de transporte atmosférico; o correlacionar las concentraciones con impactos o cambios en los procesos ambientales. Aquellos modelos que buscan predecir concentraciones o eventos futuros se denominan modelos predictivos y suelen ser clasificados en modelos basados en la observación (OBM), modelos basados en la fenología (PHM) y otros (Otros modelos). Una revisión exhaustiva de estos estudios muestra que los OBM se han empleado frecuentemente para predecir concentraciones futuras y los PHM para caracterizar el periodo de floración, mientras que los “Otros modelos” se han centrado en establecer estimaciones espaciales en áreas no monitoreadas. Los PHM concentran una mayor diversidad de modelos, son más sencillos de aplicar y emplean una menor cantidad de variables independientes en comparación con los OBM. No obstante, la complejidad de los criterios de partida en los PHM provoca una menor frecuencia de uso. Hay otro tipo de modelos, los de transporte atmosférico, a los que les reconoce con el nombre de modelos de dispersión y se les clasifica según sea el sentido de la modelación, hacia adelante (Forward) o hacia atrás (Backward). Éstos presentan un número menor de aplicaciones con respecto a los modelos predictivos, atribuido principalmente a los altos requerimientos técnico-científicos necesarios para su desarrollo, donde la mayor limitación es establecer el flujo y la fuente de emisión, causando un alto grado de incertidumbre en la simulación. La variabilidad estacional e interanual que presentan las series aerobiológicas dificultan las comparaciones espacio-temporales y el desarrollo de modelos, sobre todo predictivos, principalmente por el tipo de distribución que siguen estos datos. En este sentido, se evidencia que una distribución gamma describe correctamente la distribución de una serie anual aerobiológica, permitiendo establecer comparaciones espaciales y temporales de las series anuales de 29 tipos polínicos y 20 tipos fúngicos en ocho localidades de Catalunya. Los resultados muestran que el parámetro α del modelo cambia razonablemente de año a año, dependiendo de las condiciones meteorológicas, pero mostrando una buena estabilidad interanual y espacial; además muestra que el taxon polínico Urticaceae y el taxon fúngico Cladosporium presentan la mayor estabilidad en sus series anuales tanto en escala temporal como espacial. Por último, el parámetro α permite establecer una clasificación genérica de las partículas aerovagantes estudiadas en cinco categorías para polen y cinco para esporas de hongos. Esta clasificación refleja la fuerte relación del parámetro α con la distribución ecológica (potencial y/o ornamental) en el caso de los táxones polínicos, y la fuerte relación entre los táxones fúngicos y el uso del suelo y/o el bioclima de la zona. La clasificación genérica propuesta, al agrupar las partículas aerovagantes en estas categorías, permite reducir el número de táxones a estudiar, uno por cada categoría, facilitando desarrollo de los modelos. Junto a los problemas de distribución y variabilidad de los datos, para el desarrollo de los modelos predictivos se tiene en cuenta las limitaciones de los métodos estadísticos. En este sentido se ha planteado el desarrollo de los modelos por umbrales de concentración, donde se emplea el uso de una respuesta binaria que permita establecer la ocurrencia o no de un umbral de concentración modelado. Esto elimina los problemas generados por el tipo de distribución de los datos, al tiempo que disminuye el ruido en los mismos y facilita los procesos de interpretación y presentación de los resultados. Con el fin de desarrollar un buen modelo de predición en Catalunya, se ha evaluado la capacidad y eficacia de la regresión logística y árbol de regresión como modelos de predicción para 12 táxones (seis polínicos y seis fúngicos) seleccionados a partir de la clasificación genérica del modelo gamma y cuatro umbrales de concentración (bajo, medio, alto y muy alto). Los modelos se desarrollan utilizando datos del periodo 1994-2011 de las ocho localidades catalanas y se validaron con datos de 2012 a 2014, todos ellos pertenecientes a la base de datos de la Xarxa Aerobiològica de Catalunya. En general, los dos modelos arrojan resultados similares en cuanto a la relación y/o influencia de los parámetros meteorológicos en los diferentes umbrales, presentando valores altamente satisfactorios en los parámetros de sensibilidad y especificidad durante la validación. No obstante, se observa que la regresión logística presenta una mayor precisión en establecer la superación de un umbral de concentración (sensibilidad), además tiene menor exigencia computacional y ser más sencillo de aplicar. Por consiguiente, dicho modelo resulta ser el más idóneo para las estimaciones futuras basándose en umbrales de concentración en Catalunya. Finalmente, se presenta un modelo de correlación que establece las tendencias del índice anual de 20 táxones fúngicos en las estaciones de Catalunya en el periodo 1995-2013. El cálculo de la significación de dichas tendencias se realiza mediante las pruebas no paramétricas de Spearman Rho y Mann-Kendall y, la magnitud del cambio, con Theil-Sen; finalmente se analiza si esta magnitud (proporción de cambio anual) es significativamente diferente de cero con la prueba de Wilcoxon-Mann-Whitney por fitoclima, estación y taxon estudiado. El análisis de la proporción de cambio anual muestra que 12 táxones presentan tendencias significativas crecientes y dos descrecientes. La zona central de Catalunya y Agrocybe muestran el mayor incremento significativo, mientras que la estación aerobiológica de Roquetes-Tortosa y el taxon Torula muestran los menores incrementos significativos. La mayor proporción significativa de cambio anual decreciente corresponde a Drechslera-Helminthosporium y la menor a Curvularia. Teniendo en cuenta la diversidad de características geográficas y de uso del suelo de las localidades estudiadas, se puede establecer que el efecto del cambio en los patrones meteorológicos de los últimos años no es despreciable. El aumento de las temperaturas y la inestabilidad de las precipitaciones, establecidas como efectos del cambio climático en Catalunya en los últimos 50 años, podrían estimular la esporulación en las zonas montañosas y contenerla en el litoral catalán meridional, afectando así la presencia de esporas.