Spatio-temporal variability of vegetation phenology and its drivers at global scale

Resumen

La fenología estudia el momento de eventos periódicos del ciclo de vida en plantas y animales, así como los cambios estacionales climáticos que afectan estos eventos. En las últimas décadas, la el calentamiento global ha provocado cambios en las fenofases y ha alargado la temporada de crecimiento fotosintético. Estos cambios en la fenología tienen un impacto en el ciclo del agua y del carbono; la absorción de carbono de los ecosistemas terrestres ha aumentado, eliminando parte del carbono atmosférico. Sin embargo, las respuestas futuras de la fenología de la vegetación al calentamiento son inciertas, lo que plantea cuestiones sobre la capacidad de la vegetación para compensar las emisiones de carbono atmosférico. El objetivo principal fue caracterizar la variabilidad espacial y temporal de la fenología y vincular esta variabilidad a los factores climáticos en un contexto de calentamiento global. La tesis se centra en el aumento de las temperaturas y los factores climáticos que afectan la fenología. Los dos primeros capítulos tratan sobre la estimación de la fenología. En el Capítulo 1, proponemos un nuevo método para estimar la fenología en plataformas basadas en la nube que se puede aplicar a series temporales sin procesamiento previo. En el Capítulo 2, presentamos mapas a 10 metros de resolución y a escala continental, enfatizando la importancia de la resolución espacial. Los capítulos 3 a 5 cubren el impacto de tres factores climáticos, temperatura, luz y disponibilidad de agua. En el Capítulo 3, los resultados sugieren que los suelos congelados restringen la actividad de la vegetación, que reanuda la fotosíntesis poco tiempo después del deshielo del suelo. El Capítulo 4 señala las limitaciones climáticas en la fenología, en particular la limitación de la radiación en las regiones templadas y frías del hemisferio norte. Estos hallazgos sugieren que el inicio de la temporada de crecimiento aún puede avanzar, aunque a un ritmo más lento, mientras que la radiación frena la fotosíntesis en otoño, evitando que el final de temporada se retrase más con el calentamiento global en el futuro. El Capítulo 5 estudia la ocurrencia de olas de calor y sequías, que adelanta el final de la temporada de crecimiento. En este capítulo, mostramos evidencia del desprendimiento temprano de hojas utilizando datos satelitales de resolución de 10 metros, y vinculamos este fenómeno con altas temperaturas y aridez. Estos hallazgos revelan que el desprendimiento temprano de hojas es más recurrente y generalizado de lo que se pensaba anteriormente. El último capítulo es un compendio de técnicas y conocimientos adquiridos en capítulos anteriores. Modelamos la fenología estimada con la técnica descrita en el Capítulo 1 y usando un modelo basado en los factores climáticos estudiados en los Capítulos 3-5. Analizamos las limitaciones climáticas en la fenología a escala global utilizando una técnica novedosa que explica la relación entre la fluorescencia inducida por el sol y los factores climáticos en un modelo de aprendizaje automático. Los hallazgos de la tesis demuestran diferentes restricciones espaciales de temperatura, luz y disponibilidad de agua al principio y al final de la temporada de crecimiento, lo que sugiere que la fenología de la vegetación responderá de manera diferente al calentamiento climático futuro según la ubicación y el tipo de vegetación. En algunas regiones, es posible que el aumento de las temperaturas no se traduzca en una prolongación de la temporada de crecimiento debido a las limitaciones de radiación y agua.