Humanity is currently using more than 200000 synthetic organic compounds in many industrial, agricultural and domestic applications. Many of these chemicals reach the environment and have a harmful effect on ecosystems and humans. Among them, the group of persistent organic pollutants (POPs) comprises several families of compounds that have physical and chemical properties that give them the ability to be distributed and impact globally (semivolatility, high persistence and bioaccumulation capacity due to their hydrophobicity). In the present thesis, the coupling of atmospheric transport and biogeochemical cycles in the Arctic and Southern Ocean has been studied for Hexachlorocyclohexanes (HCHs), Hexachlorobenzene (HCB) and Polychlorinated Biphenyls (PCBs). Three oceanographic cruises were conducted, one in the North Atlantic and the Arctic Ocean (2007) and two in the Southern Ocean surrounding the Antarctic Peninsula (2008 and 2009). During these campaigns, air (gas and particulate), water (dissolved and particulate) and biota (phytoplankton) were sampled simultaneously allowing to report a complete picture of POPs cycling in polar areas. In the case of the Southern Ocean, the largest data set available for PCBs, HCH and HCB has been generated. The atmospheric and seawater concentrations were low, among the lowest reported for the Polar Oceans, and in the case of the Southern Ocean there is a clear historical trend of decreasing concentrations, consistent with reduced emissions in source regions. Long range atmospheric transport was identified as the main POPs input to polar ecosystems agreeing with previous works. However, it has been found that secondary local sources from soil and snow influences strongly the atmospheric concentrations overland in the Antarctic region, and over the adjacent Southern ocean in the case of HCHs. Atmospheric residence times calculated from the measurements were in agreement with the prediction from environmental fate models. The atmospheric residence times were longer for the less hydrophobic PCBs and shorter for the more hydrophobic, consistent with the role of the biological pump sequestering atmospheric PCBs. Once POPs reach the Polar regions the main route of entry of these compounds to surface waters is by atmospheric deposition, mainly by diffusive exchange between the gas and dissolved phase with minor contributions from dry deposition of aerosol bound POPs. Estimated bioconcentration factors revealed that concentration of POPs in phytoplankton were correlated with the chemical hydrophobicity, but some discrepancies with model predictions were observed. The biological and degradative pumps are identified as the two main processes that control the fate and occurrence of POPs in the surface water column, and also are able to modulate the atmospheric transport of POPs to remote areas. POPs such HCHs are prone to be efficiently degraded by bacterial communities in surface waters, depleting the seawater concentrations and increasing the diffusive air-water exchange to the Arctic and Southern Ocean. Conversely, the biological pump decreases the dissolved phase concentrations of the more hydrophobic PCB congeners increasing the air to water fugacity gradients and enhancing the diffusive air-water exchange fluxes. This is the first time that the influence of the biological pump on POP cycling is demonstrated for Oceanic waters. Finally, HCB was close to air-water equilibrium showing that neither the biological and degradative pumps are efficient sequestration processes for the highly persistent and mid-hydrophobic compounds. Overall, the results show clearly that biogeochemical processes occurring in the water column affect the atmospheric deposition and long range transport of POPs to remote regions.The magnitude of these processes may show a clear seasonality and are suitable to be perturbed under the current scenario of climate change. / En la actualidad se usan en aplicaciones domésticas más de 200.000 compuestos orgánicos sintéticos. Muchos de estos compuestos químicos que se liberan al medio ambiente son nocivos para el medio ambiente y los humanos. Entre estos compuestos se encuentran los contaminantes orgánicos persistentes (COPs) que comprenden una serie de familias de compuestos que comparten una serie de características físico-químicas que les permiten estar distribuidos globalmente (semivolatilidad, elevada persistencia y capacidad de bioacumulacion por sus características hidrofóbicas). En la presente tesis doctoral se ha estudiado en profundidad el acoplamiento entre el transporte atmosférico y los ciclos biogeoquímicos Hexaclorociclohexanos (HCHs), Hexaclorobenceno (HCB) y Bifenilos Policlorados (PCBs) en los Océanos Polar Ártico y Polar Antártico. Durante esta tesis se han realizado tres campañas oceanográficas, una al Atlántico Norte y al Océano Polar Ártico (2007), y dos en el Océano Polar Antártico y en aguas circundantes a la Peninsula Antártica (2008 y 2009). Durante estas tres campañas oceanográficas se han tomado muestras de aire (gas y particulado), agua (disuelto y particulado) y biota (fitoplankton) de forma simultánea lo que permitió tener una amplio conocimiento de el ciclo de los COPs en zonas polares. En el caso de el Océano Polar Antártico y en aguas circundantes a la Peninsula Antártica se ha generado la mayor cantidad de datos en un mismo trabajo, incluso se han generado datos que hasta ahora no se habían publicado como las concentraciones de fitoplankton. La concentraciones medidas en el la atmósgera y aguas superficiales fueron bajas, siendo en algunos casos las concentraciones más bajas jamás encontradas en el océano polares, en el caso de el Océano Polar Antártico se ha encontrado una significativa tendencia histórica de concentraciones decrecientos lo cual es consistente con la reducción de emisiones de COPs en origen. El transporte atmosférico a larga distancia ha sido identificado como la vía de entrada principal de entrada de los COPs a sistemas polares. Sin embargo, se ha encontrado que hay fuentes secundarias provenientes de el suelo y la nieve con una clara influencia sobre las concentraciones atmosféricas en zonas de el continente Antártico y aguas costeras adyacentes en el caso de los HCHs. Los tiempos de residencia atmosférica calculados están en los mismos rangos con los modelos predictivos. Los tiempos de residencia atmosférica fieron más largos para los compuestos menos hidrofóbicos y más cortos para los más hidrófobicos lo cual es consistente con la bomba biológica. Una vez estos compuestos alcanzan las regions polares la principal ruta de entrada de estos compuestos al agua superficial es por deposición atmosférica, principalmente por intercambio difusivo entre la fase gas y la fase disuelta, se ha comprobado que la contribución de la deposición seca es significativamente menor. Los factores de bioconcentración revelaron que la concentración de COPs en el fitoplankton se correlacionaba con la hidrofobicidad química, pero se encontraron discrepancias con los modelos predictivos. Las bombas biológica y degradative han sido identificadas como los dos procesos principals que controlan el destino y ocurrencia de COPs en la columna de agua superficial e incluso son capaces de modular el transporte atmosférico de COPs a areas remotes. COPs como los HCHs son eficientemente degradados por las comunidades bacterianas de aguas superficiales disminuyendo su concentraciéon aumentando los flujos difusivos de deposición entre la fase gas y la superficie disuelta en el Océano Polar Antártico y en aguas circundantes a la Peninsula Antártica. Por otro lado, la bomba biológica disminuye las concentraciones de el disuelto de los COPs más hidrofóbicos aumentando el gradiente de fugacidades y favoreciendo la deposición por intercambio difusivo aire-agua. La presente tesis es la primera que ha demostrado la influencia de la bomba biológica influye de forma significativa el ciclo de los COPs.El HCB se ha encontrado en equilibrio en ambas zonas de estudio y no se ha demostrado que hubiera influencia de la bomba biológica o de procesos degradativos en aguas superficiales. Como conclusion final se ha demostrado a través de los resultados que los procesos biogeoquímicos en la columna de agua afectan a la deposición atmosférica y el transporte a larga distancia de COPs a regiones remotas. La magnitud de estos procesos muestra una clara estacionalidad que puede ser perturbada en un actual escenario de cambio climático.

Los asentamientos humanos, han sido históricamente un lugar de encuentro donde las personas se han agrupado para convivir en comunidad o sociedad. Esta interacción colectiva, ha forjado sistemas de caseríos, pueblos, barrios, ciudades y grandes urbes. Hoy en día nos enfrentamos a un nuevo paradigma. La globalización del modelo de desarrollo convencional, basado en el expansionismo del consumo y explotación de recursos y servicios a partir de la instauración universal de patrones socio-cultuales y económicos centrados en el modelo industrial-capitalista, no solo ha debilitado la resiliencia local, sino que ha favorecido la pérdida de capital natural y social de los asentamientos humanos. Como resultado, la actual crisis socio-ecológica que vivimos, es el reflejo de una pérdida por partida doble: biodiversidad y socio-diversidad. La primera parte de la investigación, revisa la problemática socio-ecológica, el desarrollo y bienestar humano y los asentamientos en vías de crecimiento, ya que la sostenibilidad, en esencia, ha de cuestionarse sobre estos temas y relaciones. Esta investigación, es un esfuerzo por contribuir con un método de diagnóstico socio-ambiental centrado en priorizar los vínculos relacionales de las personas viviendo en comunidad (asentamientos, barrios, pueblos, etc.) como medio de identificación e intervención endógena. La segunda parte, consiste en asimilar cómo la producción, distribución y consumo de bienes y servicios satisface las necesidades humanas fundamentales a escala local, ya que a partir de esto, podemos en segunda instancia indagar sobre alternativas de sostenibilidad que permitan reestructurar mecanismos y dinámicas que nos acerquen a habitar en un marco de fortalecimiento local (resiliencia) y mayor estabilidad socio-ecológica. Los asentamientos en vías de crecimiento son ya una realidad. Para el 2040 se espera que la población mundial alcance más de 8.820.000 millones de personas (5.300.000 millones en 1990), de las cuales se pronostica que un 65% (43% en 1990) vivirá en zonas urbanas y un 35% (57% en 1990) en zonas rurales (World Urbanization Prospects, 2007). Por otra parte, este crecimiento se dará principalmente en los países en vías de industrialización de Asia, África y Latinoamérica, con lo cual los procesos de industrialización, modelo energético y relación urbano-rural que sigan dichos asentamientos humanos, es un proceso abierto. Hoy, tenemos la oportunidad de plantear alternativas de sostenibilidad para enfrentar la crisis socio-ecológica desde otras dinámicas. Entendemos que la reciprocidad, la suficiencia, la autogestión, la apropiación y la autodependencia, son mecanismos reales y factibles para mejorar el fin último que implica habitar en asentamientos humanos, y que consiste en convivir con nuestras diferencias, carencias y potencialidades. Creemos que estos mecanismos favorecen la pertenencia y el arraigo a un lugar y comunidad, estimulando así el desarrollo individual y colectivo en un bienestar no solo físico, sino que también emocional, mental y relacional. El método de diagnóstico e intervención socio-ambiental propuesto, se aplicará en el asentamiento humano en vías de crecimiento de Santa Filomena, Chile. El método en sí, consiste en una matriz participativa (diagnóstico participativo interactivo a partir de la metodología del desarrollo a escala humana (Max-Neef et al, 1993), aplicada a escala local y una matriz analítica (indicadores socio-ambientales) aplicada a escala nacional, como primera aproximación parcial de tendencias, y propuesta a escala local como herramienta complementaria. La tercera y última parte de la investigación, establece las conclusiones y aberturas de ésta, así como la situación actual del asentamiento en cuanto a su proceso de fortalecimiento local, emprendido a partir de la experiencia del estudio de campo. / Human settlements have historically been meeting places where human beings gathered in order to share in a community or society. This collective interaction forged systems of hamlets, towns, neighbourhoods, cities and metropolis. Nowadays we face a new paradigm. The globalization of the conventional development model—based on the expansion of consumption and exploitation of resources and services, as well as the universal instauration of socio-cultural and economic patterns prevalent in the capitalist-industrial model--has not only debilitated the local resilience, but it has also favored the loss of the natural and social capital in the human settlements. As a result, the current socio-ecological crisis is the reflection of a double loss: biodiversity and social diversity. The first part of the research, focuses on the socio-ecological problems, the development and human well-being, as well as the human settlements. These topics and their interrelationships are at the core of the questions about sustainability. This investigation aims to contribute with a method for socio-environmental diagnosis centred on prioritizing the linkages among individuals living in a community (settlements, neighbourhoods, towns, etc.) that allow for an endogenous identification and empowerment at the local level. The second part consists of understanding how the production, distribution and consumption of goods and services satisfies the human fundamental needs at the local level. Building on this, it is possible to investigate about sustainability options aimed at restructuring the mechanisms and dynamics that, at the end, can help inhabitants of a locality to strengthen local capacities (resilience) and improve socio-ecological stability. The developing settlements are indeed already a reality. In 2040, the world population is expected to reach more than 8.820.000 million (5.300.000 million in 1990), a predicted 65% of which (43% in 1990) will live in urban areas and 35% of which (57% in 1990) will live in rural areas (World Urbanization Prospects, 2007). This growth will occur mainly in countries less industrialized in Asia, Africa and Latin America. The process of industrialization, the building of energetic models and the development of urban-rural relations that these human settlements will follow are still an open option. Today we have the opportunity to raise alternatives of sustainability in order to face the socio-ecological crisis from different dynamics. We understand that the reciprocity, sufficiency, self management, appropriation and self dependence, are realistic and feasible mechanisms to improve the ultimate goal of living together in human settlements, which means coexisting with our differences, weaknesses and strengths. We believe that these mechanisms favour the sense of belonging and the establishment of deep roots in a place and community, stimulating the individual and collective development and wellbeing, not only in terms of physical well-being, but also from an emotional, mental and relational point of view. The socio-environmental diagnosis and intervention methodology will be applied to the human settlement in routes of growth of Santa Filomena, Chile. The method consists of a participative matrix (an interactive participative diagnosis based on the methodology for a development at human scale (Max-Neef et al, 1993)), applied at local level, as well as an analytical matrix (socio-environmental indicators) applied at a national level, as an approximation of general trends, and propose as a complementary tool at the local level. The third and last part of the investigation establishes the conclusions and open areas of this research, as well as the current situation of the settlement in its process of local strengthening, undertaken from the experience of the field study of this research.

Aquesta tesi explora i estudia l'estructura, dinàmica i evolució de la xarxa de transmissió d'electricitat des de la perspectiva dels sistemes complexos, essent el seu principal objectiu la definició de nous criteris i eines per ajudar a un disseny més eficient i sostenible de la xarxa de transmissió de potència. Per assolir aquest objectiu, s'han estudiat i analitzat dos conjunts de dades. D'una banda, la xarxa corresponent a la Unió per la Coordinació de Transport d'Electricitat (UCTE), que associa a la majoria dels operadors de xarxes elèctriques nacionals de l'Europa continental amb la finalitat de coordinar la producció i la demanda anual d'uns 2.300 TWh d'energia per 450 milions de clients de 24 països diferents. D'altra banda, l'evolució històrica de la xarxa de transport del Gestionaire du Réseau du Transport d'Electricité (RTE), responsable de l'explotació, manteniment i desenvolupament de la xarxa nacional mésgran d'Europa, la xarxa francesa de transport d'electricitat.Els resultats obtinguts fins al moment mostren diferències estadísticament significatives en l'estructura de les xarxes elèctriques, definint clarament comportaments dinàmics particulars que ens permeten segregar les xarxes europees en dos grups, a saber, fràgil i robust. Les xarxes fràgils es caracteritzen per les topologies més estructurades, mallades i no a l'atzar, mentre que les topològiques de caràcter més robust, contraintuïtivament, tenen estructures molts més aleatòries. Les conseqüències d'aquestes troballes per a la sostenibilitat de les xarxes d'infraestructures són importants en termes de cost i avaluació d'impactes i riscos. Es presenta així mateix un model per a l'evolució temporal i espacial d'una xarxa elèctrica. En aquest sentit, suggerim que la fragilitat topològica global augmenta quan es consideren accions de connectivitat de caire local a fi d'augmentar la fiabilitat de la xarxa a escala regional.Aquests resultats suggereixen la necessitat d'aplicar nous mètodes de disseny de la xarxa elèctrica així com noves eines amb capacitat per incloure aquests nous aspectes topològics en l'avaluació de l'eficiència i la fiabilitat de lamateixa. / This Thesis explores the structure, dynamics and evolution of the electricity transmission network from a complexsystems perspective, its main objective being the definition of new criteria and tools to help to design a more efficientand sustainable transmission power grid. In doing so, two data sets have been explored and analyzed. On one hand,the Union for the Coordination of Transport of Electricity (UCTE) network, which associates most of the continentalEurope national power grid operators in order to coordinate the production and demand of some annual 2300 TWh ofenergy and 450 million customers from 24 countries. On the other hand, the Gestionaire du Réseau du Transportd'Electricité (RTE) transport network historical evolution, responsible for operating, maintaining and developing thebiggest national network in Europe, the French electricity transmission network.The results obtained so far show statistically significant dissimilarities in the structure of the power grids, clearlydefining and enclosing particular dynamic behaviors that enable us to segregate European networks in two sets,namely fragile and robust. Fragile networks are characterized by meshed topologies and non random structures whilerobust ones share more randomly generated topologies. The consequences of these finding for the sustainability ofinfrastructure networks are significant in terms of cost and risk assessment. A model for the evolution of a power gridnetwork is also presented. We suggest that global topological fragility increases when local connectivity schemes areadapted in order to increase local reliability.These outcomes appeal for new power grid design methods and tools capable to include these new topologicalaspects into efficiency and reliability assessments

The methodology is focused on the use of digital air photos to monitor changes in land covers and to study its dynamics and its patterns in the last 50 years. The dissertation also take into account the relationship between open habitats patterns/dynamics versus biodiversity persistence, increase risk of fire, land ownership and management. Therefore Geographic Information System (GIS) is a very interesting mapping tool that enables geographic or spatial data capture, storage, retrieval, manipulation, analysis and modeling. Finally this research develop a heuristic model to create sites using suitability maps and a reserve design model to select the most optimum sites in order to increase landscape heterogeneity at the less cost. / ENLa metodología se centra en el uso de fotografías aéreas para caracterizar los cambios de los usos y cubiertas del suelo y estudiar sus dinámicas y patrones paisajísticos en los últimos 50 años. La tesis también considera la relación existente entre los patrones/dinámicas de hábitats abiertos frente a la persistencia de la diversidad biológica, aumento del riesgo de incendio, cambios en la propiedad y la gestión del territorio. Por lo tanto, los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son una herramienta muy interesante para cartografiar, capturar, caracterizar procesos espaciales, almacenar, recuperar, manipular, analizar y modelar datos geográficos. Finalmente la investigación desarrolla un modelo heurístico para crear fragmentos a partir de mapas raster de idoneidad y un modelo de diseño de reservas para seleccionar los fragmentos mas óptimos a fin de aumentar la heterogeneidad del paisaje con el menos coste.

La existencia de una relación entre el riesgo a desarrollar un cáncer de pulmón y la exposición al radón y descendientes presentes en el aire se puso de manifiesto hace ya bastante tiempo en la población minera. Desde aquellas fechas se han desarrollado numerosos estudios encaminados a determinar el riesgo radiológico por unidad de exposición. En la actualidad, se pueden distinguir dos grandes vías para su evaluación: a) los estudios epidemológicos, y b) la utilización de modelos dosimétricos del sistema respiratorio. La utilización de dichas vías en la evaluación del riesgo radiológico por unidad de exposición en la población minera muestran factores de riesgo que se diferencian en un factor de 2 a 3. En la utilización de los modelos dosimétricos del sistema respiratorio, las incertidumbres que se introducen se pueden atribuir a cuatro orígenes: a) características fisico-químicas del aerosol, b) parámetros utilizados para describir el modelo dosimétrico, c) hipótesis utilizadas en las células irradiadas, y d) factores de ponderación utilizados en dosimetría.La finalidad de este trabajo de investigación ha sido la determinación de parámetros que caracterizan a los descendientes del radón de vida corta en recintos cerrados para analizar en primer lugar su comportamiento físico-químico y así mejorar la estimación del riesgo radiológico debido a su inhalación mediante la utilización de modelos dosimétricos del tracto respiratorio. Para alcanzar este fin se han puesto a punto diversas técnicas que permiten analizar, tanto en una instalación de laboratorio como en espacios habitados, el factor de equilibrio, la fracción libre y el espectro dimensional de descendientes del radón en estado libre. En referencia a los dos primeros parámetros se ha desarrollado un equipo portátil que permite realizar medidas de campo con una gran precisión. En cuanto al sistema de medida del espectro dimensional de los descendientes del radón en estado libre se ha realizado el diseño y construcción de un nuevo sistema basado en las técnicas de tubos de difusión, que presenta un gran número de mejoras respecto a otros prototipos. Con este sistema se ha establecido, en una intercomparación realizada en la cámara de radón, construida para este estudio, que el tamaño más probable del espectro dimensional de los descendientes en estado libre está comprendido entre 0.8 nm y 0.9 nm. Con el sistema de media del factor de equilibrio y la fracción libre se han llevado a cabo medidas experimentales de campo en cuatro lugares de la costa catalana. Se estableció que dicho parámetros varían de forma significativa, (0.03) y fp (0-0.72), en los distintos emplazamientos de acuerdo con sus características del lugar y su clima. que Las medidas de F y fp muestran una correlación de tipo inversa mediante una ecuación del tipo logarítmico potencial, Ln(1/fp)=1.90*(Ln(1/F))-0.68, que puede ser utilizada para todo el rango de F, en lugar de la ecuación del tipo potencial sugerida por diversos autores, que sólo se ajusta correctamente para un reducido rango de F.Los resultados de campo y de laboratorio obtenidos se han introducido en dos modelos dosimétricos del tracto respiratorio de manera a evaluar su riesgo radiológico. Estos resultados muestran que no existe un factor de dosis por unidad de exposición de radón constante sino que para una precisa estimación de dicha dosis es necesario la medida de los descendientes del radón. La mejor estimación que se ha obtenido con los modelos dosimétricos, suponiendo como valor más probable del factor de equilibrio de 0.4, es de 10 nSv por Bq m-3 h que difiere en un factor 3 respecto a los resultados epidemiológicos tal como ya se recogía en otros trabajos anteriores. / The knowledge of a relationship between the probability of develop a lung cancer and the exposure to radon and radon progeny in the air has been established years ago in the miner population. From this date different studies have been developed in order to determine the radiological risk per unit exposure. Nowadays, two different ways are used for its evaluation: a) epidemiologic studies and b) the use of dosimetric models of the respiratory tract. The use of these ways shows a difference of a factor 2 -3. In the use of dosimetric models, the uncertainties arise from four origins: a) physico-chemical aerosol properties, b) parameters used in the dosimetric model, c) hypothesis in the irradiated cells and d) weighted factors used in dosimetry.The aim of this research is the evaluation of different parameters that characterise indoors short-lived radon progeny in order to analyse its physico-chemical behaviour and therefore, improve the estimation in the radiological risk evaluation using respiratory tract dosimetric models.In order to achieve this objective different systems have been developed for determining the equilibrium factor, the unattached fraction and the unattached activity size distribution. Regarding the two first parameters a portable monitor has been developed in order to measure high accuracy field measurements. A new system based in the tube diffusion technology has been developed for measuring continuously the unattached activity size distribution. Intercomparison with the aerosol group of Brest in a radon-walk-chamber developed in this work has been carried out. The most probable value for the unattached activity size distribution has been established in the range from 0.8 nm and 0.9 nm.Continuous measurements of F and fp have been carried out in four dwelling of the Mediterranean Catalan Coast. It has been established that these parameters vary widely, F(0.03-0.87) and fp (0-0.72), from one site to another and with time, according to the characteristics of the site and climate. The measurements of F and fp show that fp is negatively correlated to F by a log-power equation, Ln(1/fp)=1.90*(Ln(1/F))-0.68 , which can be used in all the F range, instead of the commonly used power equation fp=a*Fb suggested other authors, which fits well for a reduced range of F.Both, laboratory and field measurements have been introduced in two dosimetric models in order to evaluate the radiological risk. The results show that there is variability in the risk estimation per unit exposure depending on the environmental conditions and therefore, an accurate estimation of radon progeny activity concentration should be measured. The best estimation, for an equilibrium factor of 0.4, is 10 nSv per Bq m-3 h, which still differs by a factor of 3 from the epidemiological estimation.

This work investigated the effect of global change phenomena, particularly land use and climatic changes, on water quality patterns in Mediterranean rivers. A hybrid process-based and statistical model (SPARROW) was applied to a largely disturbed Mediterranean basin (NE Spain) to estimate annual nitrate 2/2 and phosphate loads. The model emphasized the contribution of in-stream processes in nutrient retention and the inter-annual effects of hydrological variability on nutrient export. Dynamic Factor Analysis (DFA) was used to detect common patterns at the basin scale. The application of complementary methods allowed the detection of signatures of environmental change on water quality patterns in three Mediterranean basins. The spatio-temporal variability of nitrate concentration made a clear distinction among sites that had a relationship with hydrology and sites where other processes (e.g. phenology-related) prevailed. Conversely, the variability of phosphate concentration was more complex and some sites were underrepresented by the extracted common patterns. / Este trabajo buscó investigar el efecto del cambio global, particularmente los cambios de usos de suelo y climáticos, en los patrones de cualidad del agua en ríos mediterráneos. Un modelo estadístico-mecanicista fue aplicado a una cuenca Mediterránea para estimar cargas anuales de nitrato y fosfato. El modelo hizo énfasis en la contribución de los procesos de río en la retención de nutrientes y en los efectos de la variabilidad hidrológica en la exportación de nutrientes. El análisis factorial dinámico y métodos complementarios permitieron la detección y atribución de cambios ambientales en patrones de calidad del agua en tres cuencas mediterráneas. La variabilidad espacio-temporal de la concentración de nitratos hizo una clara distinción entre sitios que tenían una relación con la hidrología y sitios donde procesos fenológicos prevalecieron. Por el contrario, la variabilidad de la concentración de fosfato fue más compleja y algunos sitios fueron insuficientemente representados por los patrones extraídos.

El café y cacao a nivel mundial son producidos mayoritariamente por pequeños agricultores, con superficies menores a 3 hectáreas. Esto implica que la producción de estos commodities, no solo constituye una fuente de ingresos económicos para millones de familias, sino también son fuente de alimentos, al asociar estos cultivos con otras especies. Asimismo, su producción garantiza una fuente de trabajo, contribuyendo a reducir la pobreza, y aislándolos de la posibilidad de incurrir en la siembra de cultivos ilícitos. La Amazonía norte del Ecuador no es la excepción, y en este lugar se asientan miles de pequeños agricultores, productores de café robusta y cacao nacional fino de aroma. Esta condición, de amplia participación de la población rural, en un medio con gran biodiversidad en donde cerca del 30% de la superficie está cubierta por áreas protegidas, incluyéndose gran parte del Parque Nacional Yasuní, involucra un metabolismo social muy complejo. En donde se suma otra variable, representada por ser la zona de mayor extracción petrolera del país. Todos estos aspectos marcan una presión constante sobre el uso del suelo. En este sentido, la atención del gobierno y de organizaciones no gubernamentales durante la última década ha sido muy intensa, pero con reducida coordinación, con poca información sobre su gestión, muchas veces provocando la duplicación de acciones y la no consecución de los objetivos. Sobre la base de las consideraciones anteriores, era necesario realizar una investigación con miras a alcanzar la sostenibilidad de estos cultivos. Siendo así que se procedió a realizar el estudio, conjugando la información de los programas y proyectos ejecutados, analizando la situación actual mediante un amplio trabajo de campo, y exponiendo los puntos más críticos para que sean mitigados mediante la ejecución de políticas públicas descritas en este trabajo. Para el efecto, la tesis se basó en la investigación documental y en la descriptiva, abordándose perspectivas sociales, ambientales, económicas, organizativas y políticas. De esta manera se determina el avance de la frontera agrícola, se analiza la situación económica de los productores, se establecen tipologías de hogares en función al uso del suelo, se analiza la estructura organizativa y de infraestructura de comercialización, y se realiza un análisis comparativo de los sistemas de producción de café y cacao en algunos países del mundo. Finalmente, este profundo análisis permite establecer directrices claras para alcanzar la sostenibilidad de dichos cultivos, y que son de aplicación directa en los programas de gobierno que al momento se están ejecutando (año 2013). / Worldwide, coffee and cocoa production is mainly done by small-holders, with productive areas less than 3 hectares. These commodities are more than just a source of income for millions of families, ensuring work and reducing poverty. They are also a source of food, closely associated with other crop species, and aid the exclusion of other, illegal, crops. Ecuador's northern Amazon is no exception, and there are thousands of small farms producing Robusta Coffee and National Fine Cocoa Aroma. This leads to a very complex social metabolism. In an area with high biodiversity, there is broad participation of the rural population, whilst about 30% of the productive surface falls within protected areas, including much of the Yasuni National Park. It is also an area with high levels of oil extraction, placing even greater pressure on land use. Is is therefore no surprise that the attention of the government and NGOs in the region during the last decade has been very intense. Sadly however, with little coordination, and precious little information about proper land management, there has been a great duplication of effort and, overall, a failure to achieve goals. It was therefore necessary to conduct an investigation to define a strategy for sustainable production in the region. Combining information on the programs and projects implemented, and by analyzing the current situation through extensive field work, this thesis analyses the social, environmental, economic, organizational and political landscapes impacting the region. It describes the advance of the agricultural frontier, analyzes the economic situation of producers, the organizational & marketing infrastructure, and gives a comparative analysis of production systems in other countries. Finally, it offers clear guidelines for achieving sustainability of such crops, directly applicable to current government programs (year 2013).

Extreme-temperature events are known to favor large wildland fires and have consequences for human health and mortality, forest disturbance patterns, agricultural productivity, and the economic repercussions of these consequences combined. To gain insight into whether extreme-temperature events are changing in light of global climate dynamics, the annual numbers of high-temperature days (those with temperatures higher than 20, 22.5, and 25 ºC at 850 hPa) were analyzed across southern Europe from the years 1978 to 2012. A significant increase in the frequency of these days was found in many areas over the time period analyzed, and patterns in the spatial distribution of these changes were identified. Additionally, this work analyzes the effects of high temperature days on medium and large fires from 1978 to 2010 in Spain and other areas (Sardinia, Italy). A high temperature day was defined as being when air temperature at 850 hPa was higher than the 95th percentile of air temperature at that elevation from June to September across the study period. Temperature at 850 hPa was chosen because it properly characterizes the state of the lower troposphere. The effects of high temperature on forest fires were remarkable and significant in terms of fire number (15 % of total large fires occurred under high temperature days), burned area (25 % of the total burned area occurred under high temperature days). Fire size was also significantly higher under 95th percentile air temperature at 850 hPa and a large part of the largest fires in the past 20 years were under these extreme conditions. Additionally, both burned area and fire number only decreased under non-high temperature days in the study period and not under high temperature conditions. The worst consequence of wildland fires is the loss of human lives, a regular phenomenon over the last few decades worldwide. This work analyzes all recorded wildland fires in Spain with victims between 1980 and 2010. We classified causality causes during wildland fires to study the most frequent causes of fatalities and how they were related to regions, fire size, and extreme weather conditions (i.e., high temperature days). Trends in number of both injured and killed individuals were analyzed. We observed that the annual number of victims did not decrease in the study period. Entrapment is the most frequent cause of death within the fire suppression employees. Fire size is a key factor in the occurrence of victims because 95% of fatalities in wildland fires (not counting aerial casualties) happened in fires larger than 100 ha. High temperature days also were important because 60% of entrapments were produced in this kind of days. / Los eventos con temperaturas extremas favorecen la ocurrencia de grandes incendios forestales y tienen consecuencias en la salud y mortalidad humana, los patrones de perturbación forestal, la productividad agrícola y las repercusiones económicas de estas consecuencias combinadas. Para conocer si los eventos de temperaturas extremas están cambiando bajo la dinámica de cambio global, se analizaron las cifras anuales de días de alta temperatura (aquellos con temperaturas superiores a los 20, 22,5 y 25 ºC a 850 hPa) en el sur de Europa en el periodo 1978-2012. Un aumento significativo en la frecuencia de este tipo de días se encontró en muchas áreas durante el período de tiempo analizado, y se identificaron patrones en la distribución espacial de estos cambios. Además, este trabajo analiza los efectos de días de alta temperatura en incendios forestales medianos y grandes en España desde 1978, así como en otras áreas (Cerdeña, Italia). Un día de alta temperatura se define cuando la temperatura del aire a 850 hPa es mayor que el percentil 95 de la temperatura del aire a 850 hPa de junio a septiembre en todo el período de estudio. Elegí la temperatura a 850 hPa porque caracteriza adecuadamente el estado de la baja troposfera. Los efectos de las altas temperaturas sobre los incendios forestales fueron notables y significativos en términos de número de incendios (el 15% del total de los grandes incendios ocurrieron bajo días de alta temperatura) y área quemada (25% del total de área quemada se produjo bajo días de alta temperatura). El tamaño de los incendios también fue significativamente mayor en condiciones de alta temperatura y gran parte de los incendios más grandes en los últimos 20 años fueron en este tipo de condiciones extremas. Además, tanto el número de incendios como el área quemada solamente disminuyeron bajo días de no alta temperatura en el período de estudio. La peor consecuencia de los incendios forestales es la pérdida de vidas humanas, un fenómeno que se ha producido con regularidad durante las últimas décadas en todo el mundo. Este trabajo analiza todos los incendios forestales en España con víctimas registradas entre 1980 y 2010. Los incendios se clasificaron por la causa que provocó la muerte de las víctimas durante los incendios forestales con el objetivo de estudiar las causas más frecuentes en accidentes mortales y cómo se relaciona con distintas regiones geográficas, el tamaño de los incendios, y las condiciones climáticas extremas (es decir, días de alta temperatura). Se analizaron tendencias temporales en el número de individuos heridos y muertos en el periodo de estudio. Se observa que el número anual de víctimas no disminuyó en el período de estudio. El atrapamiento es la causa más frecuente de muerte dentro de los empleados de extinción de incendios. El tamaño de los incendios es un factor clave en la aparición de las víctimas ya que el 95% de las muertes en incendios forestales (sin contar las bajas aéreas) ocurrió en incendios mayores de 100 ha. Los días de alta temperatura también fueron claves debido a que el 60% de atrapamientos se produjo en este tipo de días. / Els esdeveniments amb temperatures extremes afavoreixen l’aparició de grans incendis forestals amb conseqüències en la salut i mortalitat humana, els patrons de pertorbació forestal, la productivitat agrícola i les repercussions econòmiques d’aquestes conseqüències combinades. Per conèixer si els esdeveniments de temperatures extremes estan canviant amb la dinàmica de canvi global, es van analitzar les xifres anuals de dies amb altes temperatures (aquells dies amb temperatures superiors als 20, 22.5 i 25ºC a 850hPa) al sud d’Europa en el període 1978-2012. Un augment significatiu en la freqüència d’aquest tipus de dies es va trobar en moltes àrees durant el període de temps analitzat, i es van identificar patrons en la distribució espacial d’aquests canvis. A més, aquest treball analitza els efectes de dies d’alta temperatura en incendis forestals mitjans i grans a Espanya des de 1978, així com en altres àrees (Cerdenya, Itàlia). Es defineix un dia d’alta temperatura quan la temperatura de l’aire a 850hPa és més gran que el percentil 95 de la temperatura de l’aire a 850hPa de juny a setembre en tot el període d’estudi. Vaig triar la temperatura a 850hPa perquè caracteritza adequadament l’estat de la baixa troposfera. Els efectes de les altes temperatures sobre els incendis forestals van ser notables i significatius en termes de nombre d’incendis (el 15% del total dels grans incendis es van produir en dies d’alta temperatura) i àrea cremada (el 25% del total d’àrea cremada es va produir en dies d’alta temperatura). Les dimensions dels incendis també van ser significativament més grans en condicions de temperatura i gran part dels incendis més grans en els últims 20 anys van ser en aquest tipus de condicions extremes. A més, tant el nombre d’incendis com l’àrea cremada només van disminuir en dies de no alta temperatura en el període d’estudi. La pitjor conseqüència dels incendis forestals és la pèrdua d’éssers humans, un fenomen que s’ha produït amb regularitat durant les últimes dècades a tot el món. Aquest treball analitza tots els incendis forestals d’Espanya amb víctimes registrades entre els anys 1980 i 2010. Els incendis es van classificar per la causa que va provocar la mort de les víctimes durant els incendis forestals amb l’objectiu d’estudiar les causes més freqüents en accidents mortals i la seva relació amb les diferents regions geogràfiques, les dimensions dels incendis, i les condicions climàtiques extremes (és a dir, dies d’alta temperatura). Es van analitzar tendències temporals en el nombre d’individus ferits i morts en el període d’estudi. L’atrapament és la causa més freqüent de mort dins dels empleats d’extinció d’incendis. Les dimensions dels incendis són un factor clau en l’aparició de les víctimes, ja que el 95% de les morts en incendis forestals (sense tenir en compte les baixes aèries) es van produir en incendis que afectaven més de 100 ha. Els dies d’alta temperatura també van ser claus pel fet que el 60% d’atrapaments es van produir en aquest tipus de dies.

La Reducción de Emisiones por Deforestación y Degradación forestal, además de la conservación, el manejo sostenible de bosques y aumento de reservas de carbón forestal (REDD+) es un mecanismo de política internacional que busca mitigar el cambio climático y, a su vez, aliviar la pobreza y contribuir a la conservación de biodiversidad en los países en desarrollo. La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) sentó las bases para el diseño e implementación de REDD+ en el 2005 y la arquitectura del mecanismo se finalizó en 2015. Durante ese período, los países miembros de CMNUCC debatieron y desarrollaron procedimientos y directrices sobre las cuestiones técnicas y de gobernanza de REDD+, incluyendo por ejemplo la forma de garantizar la participación significativa de todas las partes interesadas, y cómo respetar los derechos de los pueblos indígenas y las comunidades locales. Al mismo tiempo, varios países en desarrollo entraron en la fase de preparación para REDD+ y comenzaron a diseñar estrategias nacionales para la implementación de actividades REDD+. Esta tesis aborda tres cuestiones fundamentales para los académicos y profesionales interesados en REDD+, utilizando como ejemplo el proceso de preparación en México. Primero, analiza el diseño y la legitimidad de los mecanismos institucionales establecidos por el gobierno mexicano para elaborar la estrategia nacional REDD+. Segundo, identifica los discursos movilizados por los actores involucrados en el proceso y subraya cómo se reflejan esos discursos en los documentos de política nacional. Tercero, investiga las preferencias para la implementación de REDD+ y la distribución de beneficios en las dos comunidades rurales e identifica los factores que median dichas preferencias. A nivel nacional existe un alto nivel de centralización en la toma de decisiones por parte de las agencias federales de medio ambiente. Hay dos grupos de actores con percepciones opuestas sobre la legitimidad de la fase de preparación. Entre esos actores se identifican tres discursos sobre REDD+. El primer discurso moviliza argumentos de justicia ambiental para criticar los principios y fundamentos de REDD+ y, por lo tanto, no se refleja en decisiones políticas. El segundo está parcialmente institucionalizado y propugna las reformas políticas y legales para que la implementación de REDD+ logre beneficios sociales distribuidos de manera equitativa a nivel nacional. El tercer discurso apoya la implementación de REDD+ como un mecanismo eficiente de mitigación y domina en las discusiones nacionales. A nivel local, los resultados indican que la gente preferiría implementar una combinación de actividades productivas y de conservación con el apoyo del gobierno, a cambio de pagos directos. Los resultados también revelan que las preferencias individuales para la implementación y la distribución de beneficios de REDD+ dependen de la posesión de tierras, el género y el estatus social. Para concluir, esta tesis contribuye a un creciente cuerpo de investigación de gobernanza de REDD+. La tesis sugiere que el gobierno mexicano necesita descentralizar el proceso de diseño de REDD+ para mejorar su legitimidad y el grado de justicia percibido por los diferentes actores. Esto probablemente resultaría en un aumento de la participación y en la institucionalización de las distintas ideas promovidas por estos actores. En general, la tesis sugiere que los países pueden desarrollar una arquitectura REDD+ legítima y justa sólo si evitan reproducir un proceso político dirigido exclusivamente por el gobierno. Los países REDD+ deberían diseñar nuevos arreglos institucionales para reconocer la diversidad de actores involucrados en actividades de uso de la tierra y su poder desigual en el diseño de la política, siendo sensibles a la diversidad de discursos de como diseñar e implementar todas las políticas y programas. / Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation, plus conservation, sustainable management of forests and enhancement of forest carbon stocks (REDD+) is an international policy mechanism that seeks to mitigate climate change, while potentially alleviating poverty and contributing towards biodiversity conservation in developing countries. The United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) laid the foundations for REDD+ design and implementation in 2005 and the mechanism’s architecture was finalised in 2015. During that period, parties to the UNFCCC debated and developed procedures and guidelines on REDD+ technical and governance issues, including for example how to guarantee the meaningful participation of all relevant stakeholders and how to respect the rights of indigenous peoples and local communities. In parallel, several developing countries, supported by multilateral and bilateral aid, entered the so-called REDD+ readiness phase and started developing national strategies for implementing REDD+ activities through specific policies and actions. This thesis addresses three main issues of concern for REDD+ scholars and practitioners using Mexico’s readiness process as an example. First, it analyses the design and legitimacy of the institutional arrangements established by the Mexican government to draft the REDD+ national strategy. Second, it identifies the REDD+ discourses mobilised by the actors involved in the country’s REDD+ readiness process and it highlights how such discourses are reflected in national policy documents, thus shedding light on dominant ideas and narratives permeating into the national strategy. Third, using two rural communities as case studies, the thesis investigates the preferred scenarios for REDD+ implementation and benefit-sharing at the local level, and it identifies the key contextual and socio-economic factors mediating such preferences. At the national level, there is a high level of decision-making centralisation within the federal government’s environment agencies and there are two groups of participating actors with contrasting perceptions about the legitimacy of the REDD+ readiness phase. Among these actors, three main REDD+ discourses are identified. The first discourse relies on global environmental justice arguments to challenge the assumptions and foundations of REDD+ and, therefore, such discourse is not reflected in policy decisions to date. The second and partly institutionalised discourse encourages legal and policy reforms for REDD+ implementation to achieve social benefits and equitable outcomes across national REDD+ stakeholders. The third and dominant discourse openly supports REDD+ implementation but remarks the importance of making it an effective mechanism from a mitigation perspective. At the local level, findings indicate that, in the hypothetical case that REDD+ activities had to be developed, local people would prefer to implement a combination of land-use productive and conservation activities with governmental support, in exchange of direct payments. The results also reveal that individual preferences for REDD+ implementation and benefit-sharing are mediated by land tenure, gender and social status. This thesis contributes to a growing body of research analysing REDD+ governance processes. It suggests that Mexico’s government needs to decentralise the REDD+ design process to improve its legitimacy and perceived fairness. This would likely increase actors’ participation and the institutionalisation of their ideas. Overall, the research suggests that countries can only develop legitimate and fair REDD+ architecture if they avoid reproducing old-fashioned, government-led policy processes that might result in unfair policies. Instead, REDD+ host countries should design novel institutional arrangements to recognise the diversity of actors involved in land-use activities and their uneven power in policy design, while being sensitive to a diversity of narratives and positions about how to operationalise REDD+ at the desk and on the ground.

El reg deficitari és una estratègia àmpliament utilitzada quan els recursos d'aigua i energia són escassos i/o cars. La tesi demostra que son possibles altres alternatives de reg i planteja la revisió de algunes de les tecnologies actualment utilitzades per avaluar la eficiència de l’ús d’aigua, tant el la vessant fisiologia com agronòmica i productiva, posant una especial atenció en les interaccions entre els factors del sistema productiu i del procés de producció. Les resultats indiquen que l’eficiència d’us d’aigua no es pot avaluar tant sols com a un model unifactorial. La nutrició té un paper essencial, juntament amb altres activitats del procés en l’eficiència de l’aigua. Paral•lelament, s’analitza l’optimització de l’eficiència d’us d’aigua mitjançant la millora de la qualitat dels fruits. L’evitació de pèrdues i el sosteniment o millora de la qualitat organolèptica son essencials en la gestió del resultats del procés i en l’evitació de pèrdues i sobre costos per noqualitat. La tesi proposa indicadors de qualitat alternatius per aquest propòsit i també en conclou que el maneig del dosser foliar es una valuosa eina tecnològica per augmentar l’eficiència dels recursos a través de la qualitat. / El riego deficitario es una estrategia ampliamente utilizada cuando los recursos de agua y energía son escasos y / o caros. La tesis demuestra que son posibles otras alternativas de riego y plantea la revisión de algunas de las tecnologías actualmente utilizadas para evaluar la eficiencia del uso de agua, tanto el la vertiente fisiología como agronómica y productiva, poniendo especial atención en las interacciones entre los factores del sistema productivo y del proceso de producción. Las resultados indican que la eficiencia de uso de agua no se puede evaluar sólo como un modelo unifactorial. La nutrición juega un papel esencial, junto con otras actividades del proceso en la eficiencia del agua. Paralelamente, se analiza la optimización de la eficiencia de uso de agua mediante la mejora de la calidad de los frutos. La evitación de pérdidas y el sostenimiento o mejora de la calidad organoléptica son esenciales en la gestión de los resultados del proceso y en la evitación de pérdidas y sobre costes por no-calidad. La tesis propone indicadores de calidad alternativos para este propósito y también concluye que el manejo del dosel foliar es una valiosa herramienta tecnológica para aumentar la eficiencia de los recursos a través de la calidad. / Deficit irrigation is a widely used strategy when energy and water resources are scarce and / or expensive. This thesis demonstrates that alternatives are possible on deficit irrigation. measure of water use efficiency has beeen revisited under a technological, physiological and productive approach, paying particular attention to the interactions between the factors of crop system and production process. The results indicate that water efficiency will not be evaluated only as a univariate model. Nutrition plays an essential role in the efficiency of water use. At the same time,our work discusses the efficiency of water use by improving the quality of the fruit. The avoidance of losses and sustaining or improving the fruit quality are essential in the economic results and for avoidance of non-quality costs. The thesis proposes alternative quality indicators for this purpose and also concludes that the canopy management is an valuable tool for increasing resource efficiency through quality.