Líneas de Investigación

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Las líneas de investigación reflejan las principales áreas científicas en las que se centra nuestro trabajo en este momento. Constituyen el esqueleto conceptual del Instituto. Las líneas de investigación del IISTA se centran, principalmente

 

Seguimiento de intercambios de gases de efecto invernadero entre ecosistemas terrestres y la atmósfera. Investigador responsable: Andrew Kowalski

El aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEIs) durante la época industrial, está provocando un cambio climático asociado a un calentamiento global. Como consecuencia, se ha constatado que las temperaturas anuales a escala global han aumentado 0.8ºC en los últimos 50 años y las proyecciones indican nuevas subidas entre 2 y 4.5ºC para finales de este siglo. En este contexto, además de la reducción de emisiones, es imprescindible la identificación y cuantificación de los sumideros de estos gases. Así, la caracterización del ciclo global del Carbono en los distintos ecosistemas terrestres y sus procesos determinantes se ha convertido, desde hace varias décadas, en un hito esencial para promover políticas de gestión del cambio climático.

Esta línea de investigación se compone de las siguientes sublíneas:

  • Medidas en continuo de los intercambios netos de GEIs (CO2, H2O y CH4) a escala de ecosistema empleando la técnica eddy covariance.
  • Medidas en continuo del contenido de CO2 subterráneo para la modelización de las emisiones de CO2 entre suelo y atmósfera.
  • Medidas de intercambio de GEIs con sistemas de cámaras tanto en suelo como a escala de planta

 

Aerosol, nubes y radiación atmosférica. Investigador responsable: Lucas Alados Arboledas

El aerosol atmosférico se define como una suspensión de partículas sólidas y/o líquidas en la atmósfera, y tiene un importante impacto sobre el clima regional y global debido a sus efectos tanto directos como indirectos sobre la radiación. Las partículas de aerosol afectan directamente al balance de energía Atmósfera-Tierra dispersando radiación solar y absorbiendo radiación infrarroja solar y terrestre. Indirectamente también afectan al balance de energía Atmósfera-Tierra al modificar propiedades microfísicas de las nubes ya que juegan el papel de núcleos de condensación y núcleos glaciógenos.

Esta línea de investigación se compone de las siguientes sublíneas:

  • Observación y monitorización atmosférica avanzada
  • Aerosol, efectos climáticos y calidad del aire
  • Interacción aerosol-nube
  • Radiación atmosférica: clima, salud y energía

 

Monitoreo, gestión de información y simulación de procesos ecológicos en montañas mediterráneas. Investigador responsable: Regino Zamora Rodríguez

Los ambientes de montaña tienen un gran interés como laboratorios para el estudio del cambio global. La concentración de gradientes altitudinales en un espacio reducido hace que las montañas sean lugares con una alta diversidad biológica y de usos del suelo. Este grupo centra sus esfuerzos en diseñar mecanismos para monitorear el impacto del cambio global en estos ecosistemas tan singulares. Entre estos mecanismos destacan los dispositivos sensoriales inalámbricos que permiten la captura de información de manera autónoma. La información recopilada es utilizada para generar modelos espacialmente explícitos que describen la estructura y funcionamiento de estos ecosistemas. Asimismo se elaboran herramientas digitales para transformar la información generada en conocimiento útil para el proceso de toma de decisiones. Las herramientas procedentes de la ecoinformática son fundamentales en todo este proceso.

Esta línea de investigación se compone de las siguientes sublíneas:

  • Diseño de redes sensoriales para el seguimiento del impacto del cambio global.
  • Simulación del funcionamiento ecosistémico en regiones de montaña y cuantificación de servicios ecosistémicos.
  • Diseño de sistemas de información y de apoyo a la toma de decisiones ambientales.

 

Procesos hidrológicos y calidad de aguas en cuencas mediterráneas. Gestión integrada. Investigadora responsable: María José Polo Gómez

La intervención del hombre en el ciclo hidrológico mediante la modificación de los usos de suelo, prácticas agrícolas, construcción de embalses y, en definitiva, actividades de gestión del recurso hídrico, requiere disponer a menudo de técnicas y herramientas que faciliten la evaluación de estas actuaciones y el pronóstico de sus consecuencias a corto y largo plazo, de manera que se puedan realizar acciones para preservar, proteger y mejorar la calidad del medio ambiente. Por ello, el Grupo de Dinámica Fluvial e Hidrología apuesta por un punto de vista de gestión integral, en el que se enmarquen las distintas variables que afectan a cada uno de los procesos que tienen lugar en el sistema cuenca, a escala distribuida, al tiempo que analiza el comportamiento del agua y sustancias asociadas a pequeña escala.

Esta línea de investigación se compone de las siguientes sublíneas:

  • Procesos hidrológicos en cuencas mediterráneas.
  • Procesos de transporte y mezcla en aguas superficiales
  • Análisis de incertidumbre en procesos hidrológicos y ambientales

 

Procesos y evolución de sistemas de plataforma continental y litorales. Investigador responsable: Miguel Ortega Sánchez

La costa, comprendida desde el talud continental hasta allí donde alcanzan los agentes marítimos en sus condiciones más extremas, es probablemente la zona más dinámica del Sistema Tierra. En la plataforma continental y los diferentes sistemas litorales se produce el intercambio de sustancias entre las masas de agua continentales y costeras y de transición, siendo fundamentales para preservar la riqueza ambiental de nuestro planeta. La elevada presión que se ejerce sobre estos entornos producida por las acciones humanas que se han desarrollado durante las últimas décadas, junto con los efectos de la variabilidad climática, están llevando a numerosos entornos costeros y litorales a una situación próxima al colapso. Durante los próximos años la sociedad y sus gestores demandarán un mayor conocimiento sobre estos sistemas para poder plantear una gestión integral e integrada de los mismos, siendo éste el núcleo central de esta línea de investigación.

Esta línea de investigación se compone de las siguientes sublíneas:

  • Morfodinámica de estuarios y deltas: análisis de procesos físicos y herramientas para su gestión.
  • Morfodinámica de playas: análisis de procesos físicos y herramientas para su gestión.
  • Medidas en campo y ensayos de laboratorio como apoyo a las líneas anteriores.

 

Gestión Integral de Infraestructuras y recursos. Investigadora responsable: Asunción Baquerizo Azofra

Las infraestructuras y recursos, tanto naturales como artificiales, deben ser a día de hoy gestionados desde un punto de vista de la gestión integral e integrada. El reto al que se enfrenta la sociedad actual durante las próximas décadas no es la construcción de grandes nuevas infraestructuras, sino preservar aquellas ya construidas por el hombre así como garantizar su adecuada fiabilidad, funcionalidad y operatividad. Estos principios son igualmente aplicables a infraestructuras naturales que están actualmente siendo amenazadas tanto por la acción del hombre como por la variabilidad climática. Los recursos suelo, agua y energía son finitos y deben ser adecuadamente gestionados para que no se produzcan situaciones de colapso. En el marco del Sistema Tierra y de la Hidráulica Ambiental, desde el IISTA se trabaja en el diseño, implementación y aplicación de herramientas de gestión integral que tengan en cuenta la variabilidad de los procesos naturales y su incertidumbre, y que permitan ayudar a la toma de decisiones desde un conocimiento preciso de los procesos. Para ello se dispone, entre otros elementos, de una serie de infraestructuras de experimentación punteras a nivel mundial que permiten profundizar en el conocimiento de los procesos físicos y modelar infraestructuras concretas.

Evaluación y Restauración de Socio-Ecosistemas. Investigador responsable: José Luis Quero

El objetivo general del grupo ERSAF es la generación de conocimiento relacionado con la evaluación, gestión y restauración de ecosistemas agrícolas y forestales que permitan su sostenibilidad ambiental, social y económica, y apoyado en el uso de las nuevas tecnologías de adquisición y procesado de la información, así como la transferencia de resultados que permitan procesos de innovación en el sector forestal, agronómico y medioambiental.

El grupo ERSAF complementa su capacidad investigadora y de transferencia de conocimiento a través de la coordinación del Máster Oficial en Geomática, Teledetección y Modelos Espaciales Aplicados a la Gestión Forestal (GEOFOREST) de la Universidad de Córdoba y diversas líneas de investigación asociadas al programa de doctorado en Biociencias y Ciencias Agroalimentarias del Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario (ceiA3).

Fenología Vegetal y Aerobiología. Investigadora Responsable: Carmen Galán

El grupo de investigación basa sus estudios en el comportamiento fenológico y aerobiológico de plantas con interés agrícola, forestal o en salud ambiental. Cuenta con bases de datos que ofrecen un conocimiento sobre el comportamiento y respuesta fenológica bajo diferentes condiciones meteorológicas, con especial interés en el estudio del contenido de granos de polen y esporas de hongos en el aire, así como en modelos de previsión en la formación de fruto, con especial interés en plantas tanto con interés agrícola como forestal. En el ámbito Mediterráneo, muy amenazado por el Cambio Climático, las bases de datos históricas permiten conocer y predecir el comportamiento del medio vegetal ante diferentes escenarios durante las últimas décadas. Por otro lado, el grupo de trabajo realiza estudios sobre el comportamiento fenológico de especies ornamentales, sobre Ecología Urbana, y el papel del diseño de espacios verdes en salud ambiental. La polinosis, o alergia al polen, es una de las enfermedades crónicas más frecuentes en Europa. Los alérgenos polínicos son proteínas de reconocimiento de las estructuras reproductoras femeninas en plantas. El grupo de trabajo realiza detección e identificación de aeroalérgenos por inmunoensayo. Estos alérgenos se liberan del polen, y de otras partes de la planta, a través de partículas submicrónicas y paucimicrónicas que tienen capacidad de penetrar en las vías respiratorias y llegar hasta los bronquios, siendo responsables de causas de alergia, rinitis y conjuntivitis, además de crear situaciones de asma. La medida de aeroalérgenos y los modelos de previsión se consideran hoy en día como una herramienta útil a la hora de llevar a cabo medidas preventivas en salud,  permitiendo a los alergólogos planificar mejor sus tratamientos y a los pacientes de alergia planificar sus actividades, tanto de trabajo como de recreo.

Mecánica de Fluidos. Investigador Responsable: Carlos Martínez Bazán.

El fenómeno de transferencia de masa que tiene lugar en muchos procesos tanto naturales como industriales depende en gran medida de la superficie de contacto que se genera entre dos fluidos inmiscibles. Por ejemplo, en separadores líquido-líquido o gas-líquido, la absorción de especies químicas viene determinada por la distribución de tamaños de gotas/burbujas en las que un fluido se dispersa en el seno de otro. En procesos de aireación como los que tienen lugar de forma natural durante la interacción de la atmósfera y los océanos, la absorción de dióxido de carbono, y otras muchas especies solubles en agua, depende de la cantidad de aire ingerida por la acción de las olas, y de la distribución de burbujas que resulta de la posterior rotura turbulenta de dicha masa de aire. Por ello, con el objeto de desarrollar modelos predictivos de estos procesos naturales e ingenieriles es fundamental conocer y describir el fenómeno de formación de gotas y burbujas en el seno de líquidos inmiscibles.

Modelización de la Atmósfera y Radiación Solar. Investigador Responsable: Joaquín Tovar Pescador

  • Evaluar los recursos energéticos renovables (recurso solar y eólico), analizando su complementariedad espacial y temporal. La evaluación se lleva a cabo mediante el análisis de salidas de modelos (re análisis) así con simulaciones propias llevadas cabo con el modelo meteorológico WRF (Weather and Research Forecasting Model).
  • Desarrollar escenarios óptimos de penetración de energías renovables en sistema eléctricos, estudiando su relación con la demanda y los costes de integración en la red.
  • Desarrollar metodologías para la predicción del recurso solar en escalas de horas a días, apoyadas en medidas instrumentales, imágenes de cámaras de nubes, imágenes de satélite y el modelo WRF.

Ecología, Evolución y Conservación de la Vegetación Mediterránea. Investigador Responsable: Pedro Rey Zamora.

Actualmente desarrollamos tres sublíneas principales: (1) Conservación de la biodiversidad y servicios ecosistémicos en agroecosistemas y paisajes fragmentados. Esta línea investiga la pérdida de diversidad (taxonómica, genética, filogenética y funcional) y servicios ecosistémicos y sus causas en sistemas agrícolas (olivar) y naturales en paisajes antropizados. (2) Dinámica de comunidades vegetales mediterráneas. Esta línea investiga mecanismos ecológicos de coexistencia de especies leñosas en ecosistemas naturales mediterráneos. Para ello combinamos información real sobre redes de interacciones planta-planta con modelos matemáticos de dinámica de vegetación, lo que nos permite valorar posibles efectos de procesos de cambio global sobre el mantenimiento de la diversidad vegetal de bosques mediterráneos. (3) Ecología Evolutiva y Genómica Funcional en plantas. Estudia tres aspectos. A) Significado adaptativo de la poliploidía en el complejo Brachypodium distachyon y su importancia en la evolución de rasgos funcionales de tolerancia a la sequía y a la competencia en una planta modelo para gramíneas y cereales. B) Ecogenómica del olivo y su funcionalidad en control de plagas. C) Genética de rasgos de interés ecológico y agronómico (sistema de apareamiento, contenido graso de las semillas y resistencia a herbicidas) en Sinapis alba.

Modelo Climático. Investigadora Responsable: Mª Jesús Esteban Parra

Esta línea tiene una larga experiencia en el uso del Weather and Research (WRF) en proyecciones de cambio climático a alta resolución espacial, con especial énfasis en los impactos del cambio climático en el ciclo hidrológico. En la actualidad, la investigación se centra en (1) el valor añadido del downscaling dinámico para las predicciones climáticas decenales, en particular, a través de la inicialización de las condiciones de humedad del suelo y el análisis de las interacciones atmósfera-tierra relevantes para las predicciones decenales, y (2) la realización de proyecciones climáticas de muy alta resolución utilizando el WRF como modelo de convección, permitiendo una mejor representación de los procesos a escala micro-sinóptica y con el objetivo de obtener mejores estimaciones de eventos extremos, en particular para la zona de Sierra Nevada, donde estas simulaciones pueden proporcionar información apreciable sobre algunos procesos a escala más fina. Otro nuevo tema de investigación alineado con estas simulaciones de muy alta resolución es (3) el uso de WRF-Chem para estudiar el impacto de la contaminación, incluyendo bioaerosoles como el polen.