Perú: Con satélites y computación avanzada preservan ecosistemas vitales para abastecimiento de agua

Cienciactiva - Concytec

Por Claudia Cisneros Méndez
8 de Marzo de 2017 a las 13:49
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Perú: Con satélites y computación avanzada preservan ecosistemas vitales para abastecimiento de agua
Humedales Rí Chili, Arequipa. Foto: Internet

  • Monitorearán frágiles humedales que preservan flora, fauna y agua para la población de Arequipa.
  • Humedales del río Chili, que atraviesa Arequipa, serán monitoreados en tiempo real.

El río Chili, que atraviesa Arequipa, una de las ciudades más importantes del Perú  provee de agua potable a casi un millón de pobladores, a la par que abaste de riego a la campiña donde se practica agricultura familiar y satisface las necesidades mineras, industriales y energéticas.

Los humedales ubicados en la cuenca del río Chili cumplen una importante función como reservorios y abastecimiento de agua dulce para la ciudad de Arequipa. Además, brindan protección y control de inundaciones en épocas de mucha lluvia; juegan un rol importante en la estabilización de microclimas en los poblados adyacentes, y son fuente de conservación de flora y fauna además de lugares de recreación y turismo en beneficio de esta Región. Pese a su relevancia, en el Perú no existe un sistema de registro y monitoreo de los humedales.

Es por ello que eun grupo de científicos peruanos decidió proponer un sistema de detección y monitoreo de humedales que ha ganado un financiamiento de 491,200 mil soles de parte de Cienciactiva, de la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa, y del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría-CUJAE.

“Los humedales, como señala el MINAM, son ecosistemas frágiles, con recursos singulares de baja resiliencia (capacidad de retornar a sus condiciones originales), y de carácter inestable ante los impactos causados por el ser humano, que puede alterar de manera importante su estructura y composición. Es por eso que su identificación es imprescindible para su protección y monitoreo en beneficio de los ecosistemas que sostiene y de las poblaciones humanas que lo aprovechan”, señala la Dra. Yessenia Yari Ramos, líder de la investigación científica.

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Supercomputador para teledetección de humedales con procesamiento masivo de imágenes satelitales. Foto: Cienciactiva

El proyecto propone el uso de la teledetección para el monitoreo de los humedales en la cuenca del río Chili. Se entiende por teledetección, la captación de datos (representados en imágenes) de la superficie terrestre mediante satélites, dispositivos electrónicos y plataformas integradas que permiten su procesamiento para recoger información de superficies poco accesibles. La teledetección suele usarse para monitorear eventos naturales y climatológicos, prevenir desastres naturales como inundaciones, incendios, etc., o para controlar la deforestación y la minería ilegal.

“No es que los satélites vayan a buscar los humedales, sino que los satélites captan toda la información en forma de imágenes a medida que van pasando y recorriendo la superficie terrestre. El procesamiento de estas imágenes se realiza de acuerdo a las necesidades planteadas. En el caso de los humedales, se trata de poder determinar su ubicación y estado mediante técnicas de clasificación que se están desarrollando dentro del programa que se usará”, señala la Dra. Yari Ramos.

Un humedal natural suele albergar flora y fauna, y son espacios de reposo y albergue para diferentes tipos de aves migratorias. Y un humedal artificial, es decir, creado por el ser humano, tiene como función principal la descontaminación y conservación del medio ambiente, ya sea en forma de restauración de sus aguas (residuales), como también en la eliminación del CO2 presente en el ecosistema. Son también reservas de agua en épocas de lluvia, a partir de la acumulación de agua en el humedal, evitando también inundaciones y desbordes de ríos que perjudiquen a la población aledaña.     

“En Arequipa son tres los humedales internacionalmente reconocidos: el Santuario Nacional Lagunas de Mejía, los Bofedales y Lagunas de Salinas, y la Laguna del Indio-Dique de los Españoles. El primero está ubicado a pocos metros del mar y es considerado uno de los humedales más importantes de la costa peruana pues alberga gran diversidad de especies de aves migratorias y residentes”, explica la Dra. Yari.

Alrededor de los Bofedales y Lagunas de Salinas, con hermosas lagunas y bofedales habitados por camélidos sudamericanos y gran número de aves terrestres y acuáticas, se agrupan trece comunidades campesinas. Esta reserva fue concebida para la protección de vicuñas, sin embargo hoy es la principal reserva de agua de la ciudad de Arequipa y alrededores. Mientras que la Laguna del Indio – Dique de los Españoles tiene en sus alrededores vicuñas y otros camélidos sudamericanos bajo el cuidado y crianza de los lugareños. También se realiza en ella actividades como la pesca de trucha y la colecta de huevos de gansos y patos.

“Nuestro proyecto busca detectar y monitorear la cantidad de humedales que se encuentran en la cuenca del río Chili, usando imágenes satelitales y computación de alto desempeño para construir un mapa temático. También comprende la implementación de la plataforma web para detectar los humedales que a lo largo del año pueden cambiar de tamaño y hasta desaparecer”, indica Yari Ramos.

Para las pruebas iniciales del proyecto se utilizaron imágenes del Satélite LandSat 7 y LandSat8, de acceso gratuito, brindadas por el Servicio Geológico de los Estados Unidos. La resolución espacial de estas imágenes es de 30x30 metros por pixel (con un procesamiento adicional es posible llegar a 15x15 metros). Esto significa que las áreas menores a esos tamaños no podrán visualizarse.

“Por eso se buscó otras fuentes de imágenes de satélite, como las brindadas por los satélites Spot y Rapideye con resoluciones espaciales de 5x5 metros. Para la adquisición de estas imágenes se están realizando convenios con otras instituciones como la Autoridad Nacional del Agua (ANA)”, detalla la Dra. Yari.

Los satélites de teledetección por lo general están orbitando de forma fija alrededor de la tierra, por lo que la toma de imágenes se programa para las fechas en las que el satélite pasa sobre la cuenca del río Chili. Los múltiples sensores de las cámaras de los satélites brindan diferentes valores en el espectro electromagnético que permitirán determinar, en diferentes épocas del año, la evolución del tamaño del humedal.

Los humedales son variables en el tiempo. En algunos casos tienden a desaparecer por causas naturales (falta de abastecimiento de sus aguas) o por intervención humana (uso excesivo y descontrolado de sus aguas). Por eso, el monitoreo de estos humedales son esenciales para evitar su desaparición, y con ellos la vida que se desarrolla en este ecosistema”, señala la Dra. Yari.

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Muestra tipo de imagen satelital los humedales de la Cuenca del Rio Chili que se procesa con supercomputador. Foto: Cienciactiva

La computación de alto desempeño que se usará en este sistema es conocida como HPC (por sus siglas en inglés High Performance Computing), y es una solución a problemas de procesamiento cuando se requiere realizar grandes cálculos, cálculos en paralelo o distribuidos en clústeres (agrupación de núcleos de procesamiento). El HPC es ideal para el procesamiento de grandes cantidades de datos que ninguna computadora, por más potente que sea, podría hacer de forma rápida.

“El software que se está desarrollando está planificado para que sea de utilidad durante y después del proyecto, ya que será de código abierto y libre uso por las diferentes instituciones del campo de la teledetección”, explica Yari Ramos.

Este proyecto aumentará la competitividad de la producción agrícola e industrial, al poseer una herramienta que permite monitorear los cambios medioambientales y prever los posibles impactos en la economía a corto y mediano plazo.

“Asimismo se constituirá en una herramienta de prevención y monitoreo local, nacional e internacional para hacer frente a fenómenos extremos como sequías, inundaciones, etc., brindando una mayor precisión en los pronósticos y mejores decisiones de las autoridades para que ni los poblados directamente asociados a estos ecosistemas, ni la flora y fauna, se vean afectados por los cambios que pudiesen ocurrir por acción natural o actividad humana”, indica la Dra. Yari Ramos.

Así es como en el Perú hacemos ciencia e innovación tecnológica para el desarrollo del país.

Datos de la Investigación

Investigador principal: Yessenia Deysi Yari Ramos.

Tipo: Ingeniería y tecnología
Institución ejecutora:
Universidad Nacional San Agustín de Arequipa (UNSA).
Financiamiento: s/. 397,500 (CIENCIACTIVA); s/. 92,500 (UNSA); s/. 1,200 (Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría-Cujae).

Duración: 20 meses (inicio: 17.02.2015).

Localización del proyecto: Arequipa y Puno.

Monitor del proyecto: Mag. Cynthia Zavalla Puccio

Título del proyecto:Teledetección de humedales usando imágenes satelitales y computación de alto desempeño”.

Más información en [email protected]


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