The purpose of the thesis is to characterize flood events within the agricultural fields of flooding Pampa in Argentina. The characterization divides the flat landscape into flood prone areas and endeavour at linking driving factors to flood response based on past events. The characterization is based on information freely available from remote sensing (satelliteimages, digital elevation, and estimated rain data), from precipitation data from a weatherstation and from field measurements carried out with Universidad Nacional de La Plata. The main research question is: Which are the driving factors contributing to the flooding? Data from remote sensing was used to visualize previous areal water extents, to calculate the topographic wetness index, the upslope areas for the field study sites and for a precipitationtrend analysis. Furthermore, data from remote sensing was used to replace missing days of rain data from the weather station. The complemented rain data was compared with the water extent for the events. Relationships between event precipitation, previous precipitation, land-use, and surface runoff was evaluated with the Soil Conservation-Curve Number method, SCS-CN, and the runoff coefficients for different antecedent conditions were calculated. The precipitation data and the satellite images showing water extents were also used to calculatethe 100-year and 20-year storm- and flood event. The measured infiltration capacity was used as input data in the SCS-CN-method to calculate the surface runoff and the measured soilmoisture was used to verify results from the Topographic Wetness Index, TWI, map. The flood risk areas are visualized with satellite images and the calculated Modified Normalized Difference Water Index. The TWI also visualizes the more flood prone or wetter areas and delineates the lower depressions where soil moisture was also measured to be higher, however not significantly. With the available satellite images within the study results indicate that floods are more common wintertime and that great flood events cannot be foreseen with only antecedent precipitation and event precipitation with the SCS-CN method. However, the events in the study with larger water extents, had high precipitation. No clear correlation between water extents from satellite images calculated by Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, and estimated surface runoff from the SCS-CN method could be seen. However, the obtained runoff coefficients from the SCS-CN method can be used for estimating surface runoff for future storm events were higher Antecedent Moisture Condition, AMC, and low infiltration capacities increases surface runoff. The infiltration capacity of the studied fields is approximately 16 mm/hour and hence not alone a driving factor causing inundation since the soil can absorb, for example, a 20-year storm event of 125 mm/day. However, that is not the case since a 20-year storm flood has covered 9 % of the area around Don Joaquin and El Amanecer with water. No seasonal precipitation trends can be seen in Punta Indio during the last 40 years analysing precipitation data from remote sensing. In flooding Pampa the agricultural fields inundate almost on yearly basis in the depressionsdue to the gentle slopes and high intense precipitation (yearly maximum daily precipitation is always higher than 60 mm/day). To decrease the flood risk the management should ensure high vegetative cover which increases infiltration and balances the hydrological responses. / Syftet med studien är att karakterisera översvämningar inom jordbruket på Argentinska Pampas. Det platta landskapet mest översvämningsutsatta områden pekas ut och arbetet har fokuserat på att koppla landskapets utformning och regnmönster till översvämningarna. Karakteriseringen utgår ifrån information från satellitbilder och digitala höjddata, från nederbördsdata från den närmaste väderstationen som kompletterats med regndata från fjärranlyser och från fältmätningar utförda tillsammans med Universidad Nacional de La Plata. Den huvudsakliga frågan är: Vilka är de bidragande faktorerna till översvämningarna? Information från fjärranalyser användes för att visualisera tidigare översvämningar, för att beräkna det topografiska fuktighetsindexet, tillrinningsområdet för fältstudieplatserna och för en nederbördstrendanalys. Regndatan jämfördes med vattenarean under tidigare översvämningar. Sambanden mellan nederbörd, markanvändning och ytavrinning utvärderades med Soil Conservation-Curve Number metoden, SCS-CN, och avrinningskoefficienterna för olika nederbördsförhållanden beräknades. Nederbördsdata och satellitbilder som visar vattnets utbredning användes också för att beräkna magnituden av ett 100-årsregn och 20-årsregn samt utbredningen av en 100-årsöversvämning. Den i fält uppmätta infiltrationskapaciteten användes som indata i SCS-CN-metoden för att beräkna ytavrinning och den i fält uppmätta markfuktigheten för att verifiera resultat från GISanalysen av det topografiska fuktighetsindexet.' Översvämningsriskområden visualiserades i studien med satellitbilder och det modifierade normaliserade differens vattenindexet. Även det topografiska fuktighetsindexet visualiserar de mer översvämningsbenägna områdena och markerar vattnets väg där markfuktigheten också uppmättes vara högre, dock inte signifikant blötare än ovan liggande punkter. Analys av de tillgängliga satellitbilderna i studien visar att översvämningar är vanligare vintertid och att stora översvämningshändelser inte kan förutses enbart med de senaste dagarnas regnmängd och eventregnet med SCS-CN-metoden. Alla satellitbilder i studien med större vattentäckning kunde dock kopplas till stora regnmängder. Ingen tydlig korrelation mellan vattenutbredningen och uppskattad ytavrinning med SCS-CN-metoden kunde ses. De erhållna avrinningskoefficienterna från SCS-CN-metoden kan dock användas för att uppskatta risken för ytavrinning vid framtida regn där större regnmängder och låg infiltration ökar ytavrinningen. Fältens infiltrationskapacitet är cirka 16 mm/timme och därmed inte ensamt en drivande faktor till översvämningarna eftersom infiltrationskapaciteten är högre än exempelvis ett 20-årsregn (125 mm/dygn). Dock kan 20-årsregn täcka 9 % av området runt Don Joaquin och El Amanecer med vatten. Inga nederbördstrender kan ses i Punta Indio under de senaste 40 åren genom analys av nederbördsdata från fjärranalyser. I Pampa deprimida översvämmar jordbruksfälten nästan årligen i sänkorna på grund av den platta topografin och den höga intensiva nederbörden (den årliga maximala dagliga nederbörden är nästan alltid högre än 60 mm/dag). För att minska översvämningsriskerna bör lantbrukare säkerställa en hög vegetativ täckning som ökar infiltrationen, skyddar marken och balanserar de hydrologiska reaktionerna. / El propósito de la tesis es analizar los posibles eventos de inundación en un sector de la Pampa Deprimida en Argentina, dada la importancia productiva de la región. Se trabajó en los campos de la Universidad Nacional de La Plata con la dirección del curso de Edafología, de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Se caracterizó la región en general y los campos en particular, utilizando información de acceso gratuito en la web, tales como imágenes satelitales, mapas de elevación digital e información meterologíca. Se utilizaron técnicas geomáticas para definir la evolución de agua en superficie mediante un análisis de la precipitación y coberturas de agua en imágenes satelitales obtenidas entre el 2000 y 2022 con la finalidad de calcular el Indice de Humedad Topográfico (TWI). Se establecen relaciones entre la precipitación, el manejo de los campos, la escorrentía superficial y las cuberturas de aguas. Se analizó la occurrencias de eventos de excesos hídricos. Se efectuaron ensayos de infiltración y el método Soil Conservation Service-Curve Number (SCS-CN) a fin de estimar la escorrentía superficial y las medidas de la humedad del suelo para verificar los resultados del mapa con el TWI. Las imágenes satélitales y el Modified Normalized Differential Water Index (MNDWI) calculado, permiten estimar las áreas más expuestas a inundaciones. El TWI permitió distinguir los sectores más altos y bajos mediante la medición de la humedad del suelo. Con los datos disponibles en este estudio, los resultados indican que las inundaciones son más frecuentes en invierno, y que los grandes eventos de inundación no se pueden predecir solo con registros de precipitación y el uso del método SCS-CN. No se pudo observar una correlación entre las extensiones de agua de las imágenes satelitales calculadas por Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA Clima y Agua, Castelar), y la escorrentía superficial estimada por el método SCS-CN. Sin embargo es possible encontrar una correspondencia entre las precipitaciones muy elevadas y la cobertura de agua. La occurencia de altas precipitaciones luego de un periodo lluvioso en un suelo con baja infiltración debido a una baja cobertura vegetal, aumenta la escorrentía superficial. La capacidad de infiltración del campo estudiado es de aproximadamente 16 mm/hora y un evento de lluvia extrema que se produce cada 20 años puede ser de 125 mm/día. Consecuentemente, no sería la baja infiltración la principal causa de la inundacion. No obstante, se aprecia que effectivamente un evento de 125 mm/día cubre 9 % del área en Don Joaquín y del El Amanecer. Con precipitaciones normales la cobertura es de aproximadamente 2 %. Cabe indicar que las precipitaciones registradas en la estación de Punta Indio durante los últimos 40 años, no manifiestan un comportamiento diferente en su occurencia y cantidad. En Pampa deprimida los campos se inundan frecuente, no solo debido a las precipitaciones locales y el amabiente de muy bajas pendientes. Los flujos de agua subterranea, aunque no se las pudo analizar en este estudio, también afuectuan las coberturas de agua. A fin de disminuirlos riesgos de inundación, el manejo debe garantizar una alta cobertura vegetal que aumente la infiltración y proteja al suelo y, de este modo, contribuir a controlar la natural dinámica hidrológica de la región en estudio. / Estudio del suelo, agua subterránea y vegetación, como base para definir ambientes de manejo en el partido de Magdalena

Tesis por compendio / [ES] Los humedales son uno de los ecosistemas que reciben mayor atención por parte de la comunidad científica. Su importancia se puede explicar teniendo en cuenta que ayudan a mitigar los efectos de inundaciones, pueden actuar como filtros de agua y constituyen hábitats de valiosas especies de fauna y flora. En los últimos años este tipo de ambientes están cada vez más amenazados como consecuencia de la contaminación, alteraciones de los niveles de agua asociadas a los efectos del cambio climático y usos antrópicos, introducción de especies invasoras y los efectos negativos de algunos cambios de usos del suelo y determinadas prácticas asociados a ellos (agrícolas, pastoreo y urbanización). Para analizar estos ecosistemas, la teledetección se presenta como una herramienta con alto potencial que permite identificar, evaluar y monitorizar estos espacios. En esta tesis se utilizaron imágenes Sentinel-2A/B, Landsat-5 TM y Landsat-8 OLI para extraer láminas de agua libre en dos entornos: humedales mediterráneos costeros (Prat Cabanes-Torreblanca, Marjal de Sagunto, Marjal de La Safor y Marjal Pego-Oliva) y el humedal de llanura aluvial situado en el centro de España las Tablas de Daimiel. Para ello, se realizó un análisis de siete índices de agua (NDWI, mNDWI, Cedex, Re-NDWI, Awei(sh), AWEI (nsh) y B_Blue) y de umbrales para obtener la cartografía de las masas de agua libre en estos espacios. El objetivo principal es definir el índice y el umbral que permitan un uso más amplio de la metodología para su aplicación en otras zonas húmedas. También se utilizó información LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) en el humedal de La Safor para analizar los efectos de la superficie inundada en diferentes usos del suelo. La evaluación de los resultados se realizó a partir de la validación con un conjunto de muestras obtenidas a partir de imágenes de elevada resolución espacial. Se calcularon la fiabilidad global y el índice kappa en los humedales analizados para distintas fechas y sensores. En el caso de los humedales costeros, el índice de agua NDWI con un umbral de ¿0,30 proporcionó los resultados con mayor precisión obteniendo un valor promedio de 0,89 en fiabilidad global. En el caso del humedal de las Tablas de Daimiel, se seleccionaron el índice MNDWI y umbral ¿0,15 para imágenes Landsat-5 (fiabilidad global 0,88), el índice MNDWI y umbral ¿0,25 para imágenes Landsat-8 (fiabilidad global 0,99) y el índice NDWI y umbral ¿0,20 (fiabilidad global 0,99) en el caso de imágenes Sentinel-2A/B. En el humedal de las Tablas de Daimiel se realizó un análisis temporal desde el año 2000 al 2021 que permitió calcular las anomalías de la superficie de agua, de la precipitación, del nivel piezométrico y del caudal hidrológico. Esta reconstrucción temporal también permitió comparar los resultados derivados a partir de las imágenes Sentinel-2A/B y de las imágenes Landsat 8. Se realizó un análisis de correlación entre los índices de anomalías calculados, que revela una correlación no significativa entre las anomalías precipitación y de superficie de agua. Mientras que el índice de anomalías de superficie de agua si presentó una correlación estadísticamente significativa con los índices de anomalía de caudal y de niveles piezométricos. En cuanto al análisis comparativo entre las imágenes Landsat-8 y Sentinel-2 se obtuvo una relación lineal entre la superficie de agua estimada por ambos sensores con un valor de R2 = 0,87. No obstante, la mayor resolución espacial de Sentinel-2 permite detectar masas de agua más pequeñas contribuyendo a un mejor análisis de los patrones de variabilidad en el área de estudio. La información derivada de esta tesis presenta una aplicabilidad de interés medioambiental para el seguimiento del estado de los humedales ayudando a adaptar planes de gestión que conduzcan a un estado de conservación adecuado. / [CA] Els aiguamolls són un dels ecosistemes que reben major atenció per part de la comunitat científica. La seua importància es pot explicar tenint en compte que ajuden a mitigar els efectes d'inundacions, poden actuar com a filtres d'aigua i constitueixen hàbitats de valuoses espècies de fauna i flora. En els últims anys aquest tipus d'ambients estan cada vegada més amenaçats a conseqüència de la contaminació, alteracions dels nivells d'aigua associades a l'efecte del canvi climàtic i usos antròpics, introducció d'espècies invasores i els efectes negatius d'alguns canvis d'usos del sòl i determinades pràctiques associades a ells (agrícoles, pasturatge i urbanització). Per a analitzar aquests ecosistemes, la teledetecció es presenta com una eina amb alt potencial que permet identificar, avaluar i monitorar aquests espais. En aquesta tesi es van utilitzar imatges Sentinel-2A/B, Landsat-5 TM i Landsat-8 OLI per a extraure làmines d'aigua lliure en dos entorns: aiguamolls mediterranis costaners (Prat Cabanes-Torreblanca, Marjal de Sagunt, Marjal de La Safor i Marjal Pego-Oliva) i l'aiguamoll de plana al·luvial situat en el centre d'Espanya les Taules de Daimiel. Per a això, es va realitzar una anàlisi de set índexs d'aigua (NDWI, mNDWI, Cedex, Re-NDWI, Awei (sh), AWEI (nsh) i B_Blue) i de llindars per a obtindre la cartografia de les masses d'aigua lliure en aquests espais. L'objectiu principal és definir l'índex i el llindar que permeten un ús més ampli de la metodologia per a la seua aplicació en altres zones humides. També es va utilitzar informació LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) en l'aiguamoll de La Safor per a analitzar els efectes de la superfície inundada en diferents usos del sòl. L'avaluació dels resultats es va realitzar a partir de la validació amb un conjunt de mostres obtingudes a partir d'imatges d'elevada resolució espacial. Es van calcular la fiabilitat global i l'índex kappa en els aiguamolls analitzats per a diferents dates i sensors. En el cas dels aiguamolls costaners, l'índex d'aigua NDWI amb un llindar de ¿0,30 va proporcionar els resultats amb major precisió obtenint un valor mitjà de 0,89 en fiabilitat global. En el cas de l'aiguamoll de les Taules de Daimiel, es van seleccionar l'índex MNDWI i llindar ¿0,15 per a imatges Landsat-5 (fiabilitat global 0,88), l'índex MNDWI i llindar ¿0,25 per a imatges Landsat-8 (fiabilitat global 0,99) i l'índex NDWI i llindar ¿0,20 (fiabilitat global 0,99) en el cas d'imatges Sentinel-2A/B. En l'aiguamoll de les Taules de Daimiel es va realitzar una anàlisi temporal des de l'any 2000 al 2021 que va permetre calcular les anomalies de la superfície d'aigua, de la precipitació, del nivell piezomètric i del cabal hidrològic. Aquesta reconstrucció temporal també va permetre comparar els resultats derivats a partir de les imatges Sentinel-2A/B i de les imatges Landsat 8. Es va realitzar una anàlisi de correlació entre els índexs d'anomalies calculats, que revela una correlació no significativa entre les anomalies precipitació i de superfície d'aigua. Mentre que l'índex d'anomalies de superfície d'aigua si va presentar una correlació estadísticament significativa amb els índexs d'anomalia de cabal i de nivells piezomètrics. Quant a l'anàlisi comparativa entre les imatges Landsat-8 i Sentinel-2 es va obtindre una relació lineal entre la superfície d'aigua estimada per tots dos sensors amb un valor de R2 = 0,87. No obstant això, la major resolució espacial de Sentinel-2 permet detectar masses d'aigua de menor grandària contribuint a una millor anàlisi dels patrons de variabilitat en l'àrea d'estudi. La informació derivada d'aquesta tesi presenta una aplicabilitat d'interés mediambiental per al seguiment de l'estat dels aiguamolls ajudant a adaptar plans de gestió que condueixen a un estat de conservació adequat. / [EN] Wetlands are one of the ecosystems that receive the most attention from the scientific community. Their importance can be explained by the fact that they help mitigate the effects of flooding, can act as water filters, and provide habitats for valuable species of fauna and flora. In recent years, these types of environments are increasingly threatened as a result of pollution, alterations in water levels associated with the effects of climate change and anthropic uses, the introduction of invasive species and the negative effects of some changes in land use and certain practices associated with them (agriculture, grazing and urbanization). To analyze these ecosystems, remote sensing is presented as a tool with high potential to identify, evaluate and monitor these areas. In this thesis, Sentinel-2A/B, Landsat-5 TM and Landsat-8 OLI images were used to extract free water bodies in two environments: coastal Mediterranean wetlands (Prat Cabanes-Torreblanca, Marjal de Sagunto, Marjal de La Safor and Marjal Pego-Oliva) and the alluvial plain wetland located in the center of Spain, the Tablas de Daimiel. For this purpose, an analysis of seven water indices (NDWI, mNDWI, Cedex, Re-NDWI, Awei (sh), AWEI (nsh) and B_Blue) and thresholds were carried out to obtain the mapping of free water bodies in these areas. The main objective is to define the index and threshold that allow a wider use of the methodology for its application in other wetlands. LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) information was also used in La Safor wetland to analyze the effects of the flooded surface on different land uses. The evaluation of the results was carried out based on the validation with a set of samples obtained from high spatial resolution images. The overall accuracy and the kappa index were calculated for the wetlands analyzed for different dates and sensors. In the case of the coastal wetlands, the NDWI water index with a threshold of ¿0.30 provided the most accurate results with an average value of 0.89 in global accuracy. In the case of Las Tablas de Daimiel wetland, the MNDWI index and threshold ¿0.15 were selected for Landsat-5 images (overall accuracy 0.88), the MNDWI index and threshold ¿0.25 for Landsat-8 images (overall accuracy 0.99) and the NDWI index and threshold ¿0.20 (overall accuracy 0.99) in the case of Sentinel-2A/B images. In Las Tablas de Daimiel wetland, a temporal analysis was carried out from 2000 to 2021 to calculate the anomalies of the water surface, precipitation, piezometric level and hydrological flow. This temporal reconstruction also made it possible to compare the results derived from Sentinel-2A/B images and Landsat 8 images. A correlation analysis was performed between the calculated anomaly indices, which revealed a non-significant correlation between the precipitation and water surface anomalies. However, the water surface anomaly index did show a statistically significant correlation with the flow anomaly and piezometric level indexes. As for the comparative analysis between Landsat-8 and Sentinel-2 images, a linear relationship was obtained between the water surface estimated by both sensors with a value of R2 = 0.87. However, the higher spatial resolution of Sentinel-2 allows the detection of smaller water masses contributing to a better analysis of the variability patterns in the study area. The information derived from this thesis presents an application of environmental interest for monitoring the state of wetlands helping to adapt management plans that lead to an adequate conservation status. / Pena Regueiro, J. (2023). Monitorización de cambios en la lámina libre de agua en humedales mediante teledetección [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196109 / Compendio