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En zonas áridas como la Región de Coquimbo, el agua es el principal factor limitante de la productividad primaria y su disponibilidad está estrechamente ligada tanto al desarrollo sostenible, como a la calidad de vida de su población. Oscilaciones climáticas a lo largo del Océano Pacífico Tropical, cuya fase cálida de periodo interanual es comúnmente denominada "el Niño", influyen las condiciones oceanográficas y el ciclo hidrológico regional por periodos de 6 a 12 meses. De este modo, la disponibilidad de agua (superficial y subterránea), la productividad de los cultivos (del agro y en ambientes marinos) y el manejo de los ecosistemas terrestres y marinos se ven condicionados a la variabilidad climática regional y global por prolongados periodos.
La misión fundacional del CEAZA es realizar investigación científica y tecnológica asociada a los efectos de las oscilaciones climáticas en zonas áridas, tanto en el ámbito marino como en el terrestre y en los sistemas naturales como aquellos bajo cultivo. Esta misión se ha abordado a través de 5 grupos de investigación (Hidrología y Modelos, Acuicultura y Oceanografía, Agricultura y Clima, Biología Terrestre y Biología Marina), priorizando la incorporación de recurso humano altamente calificado para potenciar las capacidades existentes. En el presente proyecto, se plantea fortalecer aspectos relevantes transversales a los cinco grupos de investigación, principalmente a través de la teledetección - SIG (terrestre - marina) y de la modelación matemática. Si bien este equipamiento incluye principalmente recursos computacionales, se consideran equipamientos destinados al desarrollo de experimentos numéricos tales como:
" Calibración, validación y análisis espaciales en el caso de la teledetección y SIG
" Sensibilidad, calibración, validación y up/downscaling en el caso de modelos matemáticos.
" Diagnostico, pronostico y validación de procesos físicos dinámicos (atmosféricos y oceánicos)
" Mejoramiento de la capacidad de modelación del acoplamiento biofísico terrestre y oceánico.
El fortalecimiento de la infraestructura tecnológica tiene como finalidad aumentar la capacidad de comprensión de la interacción océano - atmósfera y su impacto sobre la productividad biológica a distintas escalas espaciales y temporales. El reforzamiento de nuestra capacidad en teledetección-SIG permitirá la expansión territorial y temporal del sistema de observación ambiental del CEAZA, tanto marino (e.g.: boyas oceanográficas) como terrestre (e.g.: red de estaciones meteorológicas). Junto con mejorar la capacidad de modelamiento y predicción, incorpora nuevas zonas (Sector de Secano, alta montaña y Valle del Choapa - Fase II CEAZA) y actividades productivas (acuicultura, pesca, agricultura - Fortalecimiento CEAZA). El enfoque interdisciplinario de esta propuesta implica un fuerte desarrollo de las disciplinas: biología terrestre y marina, oceanografía costera, hidrología, climatología y modelamiento matemático. Las áreas de impacto del proyecto coinciden con las principales actividades productivas de la región, con impactos claros en la acuicultura y agricultura, además de efectos potenciales indirectos sobre otras actividades productivas regionales (por ejemplo minería y turismo).
Reforzamiento de la capacidad de teledetección-SIG. La enorme variabilidad espacial y temporal del uso del suelo en las zonas áridas requiere una óptima adecuación entre la señal observada in situ y las variables derivadas de los productos satelitales para la generación de análisis espaciales precisos. Con este objetivo, se identifica un espectroradiómetro de campo como el equipamiento más adecuado para calibrar firmas espectrales. Esta herramienta portátil mide la reflectancia o radianza de un "cuerpo" en modo multi e hiperespectral hasta en 512 canales y con un rango de resolución entre 325 y 1075 nanómetros. El uso sistemático del espectroradiómetro permitirá disponer de una batería de firmas de diversas especies vegetales (cultivos o en Secano) y tipos de suelo en distintas épocas del año. A la fecha, la adquisición de este equipo también representa un potencial y futuro eje de colaboración inter-regional por su reducida disponibilidad en el país: Solamente la Universidad de Talca y el Servicio Aerofotogramétrico de la Fuerza Aérea de Chile disponen de este equipo.
Adicionalmente el proyecto contempla la compra de a) licencias de softwares especializados en teledetección y Sistema de Información Geográfica (ENVI y ArcGis) relacionados al procesamiento de imágenes remotas de alta y baja resolución (i.e., satélite y aéreas), b) equipamientos computacionales para el procesamiento, análisis y almacenamiento de estas imágenes, y para su utilización como entradas a modelos de productividad primaria. Este equipamiento reforzará las líneas de investigación asociadas a los efectos de las oscilaciones ambientales sobre la productividad primaria, la definición y monitoreo de áreas productivas y de conservación de la biodiversidad regional. Por organización interna, el laboratorio de SIG se encuentra asociado al grupo Biología Terrestre, localizado físicamente en la Universidad de La Serena, pero presta apoyo al conjunto de los grupos de investigación a través de la red. En su conjunto, los computadores, discos de almacenamiento, licencias e imágenes satelitales calibradas gracias al espectroradiómetro, contribuirán enormemente a la valorización, espacialización y comprensión de los recursos y procesos regionales.
Reforzamiento de la capacidad de modelación matemática. El reforzamiento de teledetección-SIG mejora la capacidad de respuesta del centro frente a procesos espacialmente contextualizados. A la vez, es indispensable considerar escalas de tiempo adecuadas para los procesos climáticos (atmosféricos y oceánicos) de corto y medio plazo. Por esta razón, se contempla la compra de un Cluster computacional de alto rendimiento numérico y gran capacidad de almacenamiento dedicado a la modelación numérica atmosférica y oceánica costera y a la interacción océano-atmósfera. La misión de este equipamiento es múltiple. Por un lado formará parte de la infraestructura computacional encargada de asimilar y almacenar la enorme cantidad de información derivada en tiempo real del sistema de observación ambiental del CEAZA. Esta será complementada con distintas observaciones in situ y satelitales de libre disponibilidad y considerada (asimilada) en modelos estadísticos operacionales con el fin de generar pronósticos de alerta temprana a escala estacional que estarán disponibles en Internet periódicamente. Este flujo de información será fundamental para el mejoramiento y validación de modelos dinámicos numéricos, a fin de generar pronósticos cada vez más asertivos para la región centro-norte de Chile. Por otro lado, El uso de modelos matemáticos permitirá generar pronósticos climático-oceanográficos de mediano y largo plazo a través de simulaciones explicitas para la topografía y patrones de circulación de mesoescala en la región. También se pretende mejorar la capacidad de modelación del acoplamiento biofísico en los sistemas terrestre y oceánico. Por organización interna, esta infraestructura computacional quedará asociada al grupo de Acuicultura y Oceanografía basado en el Campus Guayacán de la Universidad Católica del Norte. Estos pronósticos serán extremadamente valiosos para que las futuras estrategias de desarrollo para la Región de Coquimbo resulten sostenibles ante escenarios de cambio climático investigados explícitamente para la zona.
Esta propuesta de equipamiento se complementa con el financiamiento logrado a través del proyecto "fortalecimiento" de CONICYT y la propuesta "Fase II" del CEAZA presentada al Gobierno Regional. Los recursos humanos requeridos para el óptimo funcionamiento de esos equipos están contemplados parcialmente en dichos proyectos y en el caso del Laboratorio SIG, se incluye un profesional en Teledetección en el proyecto de RRHM de CONICYT. De este modo, estos equipos cuentan con un respaldo técnico-profesional y científico adecuados para maximizar su uso (Cartas)
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