El intercambio de agua y calor entre la Tierra y su atmósfera determina las zonas climáticas y los ecosistemas, que a su vez influyen en dónde se llevan a cabo actividades humanas esenciales.
Si bien los modelos de superficie terrestre son una herramienta eficaz para simular estos sistemas, es posible que no representen algunas de las reglas físicas clave que controlan los procesos terrestres. Sin embargo, un equipo de investigación japonés ha ideado una nueva estrategia para integrar la dinámica hídrica en laderas con la distribución de diferentes tipos de vegetación a escalas finas en África.
El estudio, «Resolver la heterogeneidad de la cobertura terrestre a lo largo de las laderas mejora la simulación de los presupuestos hídricos y energéticos terrestres», se publica en Water Resources Research .
Los resultados demuestran que la simulación fue considerablemente más precisa al realizar predicciones. Esto incluyó la estimación de la distribución de la precipitación en humedad del suelo y evaporación, junto con la liberación de agua de las plantas y la escorrentía. Este nuevo enfoque puede utilizarse para fundamentar una gestión más sostenible de la tierra y el agua en sistemas naturales y humanos en el futuro.
«El conocimiento empírico nos indica que, cuando llueve, el movimiento subsiguiente del agua en términos de escorrentía, evaporación y transpiración está fuertemente influenciado por la topografía y la vegetación locales. Sin embargo, los modelos de superficie terrestre anteriores rara vez tienen en cuenta estos factores», afirmó Shuping Li, autor principal del estudio.
«Las simulaciones precisas son esenciales para comprender y predecir el efecto del cambio global en los ecosistemas y la sociedad humana».
El equipo desarrolló un nuevo esquema que vincula el movimiento potencial del agua con los patrones de distribución de la vegetación, y lo implementó en un modelo de superficie terrestre para representar la dinámica hídrica realista y la heterogeneidad de la vegetación a lo largo de las laderas. Como parte de esto, el modelo dividió la superficie terrestre en diferentes estructuras de bandas de altura para simular el flujo de agua en diferentes partes de las laderas.
Se utilizaron cuatro entornos experimentales, cada uno con una disposición diferente de pendiente y vegetación, que utilizaron marcos estandarizados de modelos de superficie terrestre . Las simulaciones se aplicaron en cuatro ecosistemas desérticos y forestales del continente africano durante un período de 10 años.
«Al aplicar el modelo actualizado, descubrimos que la escorrentía simulada, la evapotranspiración y la humedad del suelo estaban sustancialmente influenciadas por la combinación de la dinámica del agua de colina a valle y la vegetación de ladera, aunque esto variaba según el tipo de ecosistema», explicó el autor principal Dai Yamazaki.
«Nuestros modelos complejos reprodujeron resultados mucho más consistentes con los datos de observación que los simples, particularmente en lo que respecta a la humedad del suelo».
El equipo reportó claras diferencias en los balances hídricos y energéticos utilizando los nuevos modelos, lo que se considera una mejora significativa respecto a los modelos anteriores. Se espera que este desarrollo sea útil para la formulación de políticas sostenibles de gestión del suelo y el agua.
Más información: Shuping Li et al., Resolver la heterogeneidad de la cobertura terrestre a lo largo de laderas mejora la simulación de los balances hídricos y energéticos terrestres, Water Resources Research (2025). DOI: 10.1029/2025wr040706
