Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme Presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg CAMBIOS EN LA COBERTURA VEGETAL DEL PARQUE NACIONAL ISLA DE SALAMANCA, VÍA CIÉNAGA-BARRANQUILLA, COLOMBIA CHANGES IN VEGETATION COVER IN THE NATIONAL PARK ‘ISLA DE SALAMANCA’, CIÉNAGA - BARRANQUILLA ROAD, COLOMBIA
by/por Ingeniero Catastral y Geodesta Mario Alfonso Díaz Casas 01323717 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Carlos Mena PhD
Bogotá Colombia, Octubre de 2018
COMPROMISO DE CIENCIA Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.
Bogotรก, Octubre de 2018
Firma
DEDICATORIA A cada uno de los funcionarios y contratistas de
Parques
Nacionales
Naturales
de
Colombia que en este momento estรกn lejos de sus casas, cumpliendo la misiรณn de salvaguardar colombiano.
parte
del
patrimonio
AGRADECIMIENTOS A José Luis y Margarita María, mis padres y hermanos, que gracias a su apoyo me acompañan en este episodio de mi vida.
Al Geógrafo Omar Jaramillo y al Ingeniero Julio Enrique Gutiérrez por los valiosos planteamientos que consolidaron este trabajo.
A mi profesora asignada Dr. Diana María Contreras por el tiempo dedicado a la lectura de este documento y todas sus contribuciones para finalizarlo, también a Lourdes Bustos y Gabriela Ramón por su apoyo y paciencia. A los funcionarios del “Vía Parque Isla de Salamanca” por prestar su tiempo y colaboración en campo.
A Diana Rocío, por su compañía y su comprensión estos años.
RESUMEN
El Parque Isla de Salamanca, que se declaró como área protegida del sistema de Parques Nacionales en 1964, está dividido en su totalidad por la vía que conecta al municipio de Ciénaga con Barranquilla. Esta vía fue construida en 1956; su diseño interrumpió el intercambio de agua dulce del río Magdalena y el agua salobre del mar Caribe; en consecuencia, la salinización del manglar afectó considerablemente su formación más representativa: el bosque de manglar, el cual cubre un total de 12,126.45 ha. Este trabajo se orientó en estimar el cambio en las coberturas vegetales afectadas por la construcción de la vía mencionada. La metodología aplicó en principio un ejercicio de caracterización geomorfológica desarrollado para el Área protegida (AP) a fin de establecer la zona afectada. Posteriormente, con el uso de técnicas de teledetección en imágenes análogas y digitales, se extrajo información precisa de la vegetación en la zona afectada cada 10 años aproximadamente; con las imágenes análogas se interpretaron los elementos clásicos de la fotointerpretación y a las imágenes digitales se les realizó un protocolo de análisis que incluyó: (a) La selección de imágenes satelitales óptimas, (b) La aplicación del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) y (c) La transformación de componentes principales Tasseled Cap (TTC); el producto de los análisis se sobrepuso con la localización de las obras de drenaje instaladas en la vía en busca de alguna relación entre éstas y los cambios de cobertura. Los resultados fueron: (1) La cobertura directamente afectada fue la unidad geomorfológica denominada Marisma Subcreciente (Mm2s), ésta se estableció como la Zona Base de Referencia (ZBR). (2) El estudio de las imágenes análogas de 1953 y 1966 reveló que la cobertura vegetal de manglar en la ZBR estaba intacta debido a que la vía aún no existía, estableciendo el estado inicial de la cobertura. La interpretación de imágenes satelitales mostró pérdida en la calidad de la vegetación entre los años sesenta y los noventa, y posteriormente, en el siglo XXI su recuperación. A través de la transformación NDVI se determinó la condición de humedad en la vegetación y la TTC evaluó los componentes principales de cada imagen, detectando dichos cambios de cobertura en la ZBR durante 50 años. (3) Se determinó una correlación entre el comportamiento de la cobertura vegetal y las obras de drenaje en la vía, éstas consisten en: la construcción de la vía generó la degradación de la mencionada cobertura y una vez se instalaron las obras de drenaje la degradación se revierte lentamente. En conclusión, entre los años sesenta al noventa hubo un deterioro continuo en la cobertura vegetal de manglar causado por la vía; después se inició un proceso de restauración, el cual continúa hasta la fecha. Lo anterior es consecuente con las medidas adoptadas por el Estado colombiano en los noventa, para recuperar la ecorregión de la Ciénaga Grande de Santa Marta a fin de declararla como sitio RAMSAR, ante el peligro que representó su desaparición. Palabras claves: Manglar, degradación, restauración, teledetección, índice de vegetación, Parque Nacional.
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ABSTRACT
The Isla de Salamanca Park, which was declared a protected area of the National Parks system in 1964, is totally crossed by the road that connects the municipality of CiĂŠnaga with Barranquilla. That road was built in 1956, but its design interrupted the exchange of fresh water from the Magdalena River and brackish water from the Caribbean Sea. Therefore, the salinization of the mangrove affected considerably its most representative formation: the mangrove forest, which covers a total of 12,126.45 ha. This work estimates the change in vegetation coverage affected by the building of the road. The methodology applied an exercise of geomorphological characterization developed for the Protected Area (PA), in order to establish the affected area. Then, using techniques of remote sensing in analog and digital images, we extracted accurate information from the vegetation in the affected area, in intervals of 10 years approximately. The analogue images were used to interpret the classic elements of photointerpretation. The digital images were analyzed using a protocol which included: (a) Selection of optimal satellite images, (b) Application of the Vegetation Index of Normalized Difference (in Spanish NDVI), and (c) Transformation of main components Tasseled Cap (TTC). The analysis product was superimposed on the drainage works installed on the road, in order to look for a connection between them and the changes in coverage. The results were: (1) the directly affected coverage was the geomorphological unit called Subgrowth Marshland (Mm2s), it was established as the Base Reference Area (ZBR). (2) The analogous images study of 1953 and 1966 revealed that the mangrove vegetation cover in the ZBR was intact, because the road did not exist yet, establishing the initial state of coverage. The interpretation of satellite images showed a loss in the quality of vegetation between the sixties and nineties, and later its recovery, in the 21st century. Through the NDVI transformation we determined the humidity condition in the vegetation, and the TTC evaluated the main components of each image, detecting the mentioned changes of coverage in the ZBR during 50 years. (3) We determined a correlation between the plant cover behavior and the drainage works on the road: the road building generated the degradation of the vegetation cover, but once the drainage works were installed, the degradation process began to reverse slowly. In conclusion, between the sixties and the nineties there was a continuous deterioration in the mangrove vegetation cover caused by the road, but later it began a restoration process which continues nowadays. This fact is consistent with the arrangements adopted by the Colombian State in the nineties to recover the ecoregion of the CiĂŠnaga Grande de Santa Marta, in order to declare it as a RAMSAR site, taking into account the danger represented by its disappearance. Keywords: Mangrove, degradation, restoration, remote sensing, vegetation index, National Park.
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TABLA DE CONTENIDO RESUMEN ...................................................................................................... 4 ÍNDICE DE FIGURAS ..................................................................................... 8 ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................... 10 TABLA DE ACRONIMOS ............................................................................. 11 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 13 1.1. ANTECEDENTES ............................................................................... 13 1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN........................... 14 1.2.1 Objetivo general ................................................................................... 14 1.2.2. Objetivos específicos .......................................................................... 14 1.2.3. Preguntas de Investigación ................................................................. 15 1.3. HIPÓTESIS ......................................................................................... 15 1.4.
JUSTIFICACIÓN ................................................................................. 15
1.5.
ALCANCE ........................................................................................... 18
2. REVISIÓN DE LITERATURA .................................................................... 20 2.1.
MARCO TEÓRICO.............................................................................. 20
2.2.
MARCO HISTÓRICO .......................................................................... 24
3. METODOLOGÍA ....................................................................................... 31 3.1 ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................... 31 3.1.2. Hidrología ............................................................................................ 33 3.1.3. Zonificación del área protegida ........................................................... 35 3.1.3.1.
Zona de recuperación natural ....................................................... 35
3.1.3.2.
Zona de alta densidad de uso ...................................................... 36
3.1.3.3.
Zona de recreación general exterior ............................................. 37
3.1.4. Uso y cobertura ................................................................................... 40
6
3.1.5. Geomorfología .................................................................................... 41 3.1.5.1. Ambiente marino .............................................................................. 42 3.1.5.2. Ambiente fluvial................................................................................ 43 3.1.5.3. Ambiente eólico ............................................................................... 44 3.1.6. Actores Sociales ................................................................................. 46 3.2.
METODOLOGÍA APLICADA ............................................................... 47
3.2.1. Objetivo Específico 1: Vegetación potencialmente afectada. ............. 49 3.2.2. Objetivo Específico 2: Dinámicas de la vegetación............................. 50 3.2.2.1. Interpretación de fotografías aéreas. ............................................... 51 3.2.2.2. Tratamiento de imágenes de satélite. .............................................. 53 3.2.3. Objetivo Específico 3: Análisis de medidas de mitigación .................. 61 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................. 65 4.1. RESULTADOS .................................................................................... 65 4.1.1. Resultados del Objetivo 1: Vegetación potencialmente afectada........ 65 4.1.2. Resultados del Objetivo 2: Dinámicas de la vegetación. ..................... 66 4.1.2.1. Resultados de la Interpretación de fotografías aéreas..................... 66 4.1.2.2. Resultados del tratamiento de imágenes de satélite ........................ 68 4.1.3. Resultados del Objetivo 3: Análisis de medidas de mitigación. ........... 78 4.2. DISCUSIÓN ........................................................................................ 79 4.2.1. Discusión del Objetivo 1: Vegetación potencialmente afectada. ......... 79 4.2.2. Discusión del Objetivo 2: Dinámicas de la vegetación. ....................... 80 4.2.2.1. Discusión de la interpretación de fotografías aéreas. ...................... 80 4.2.2.2. Discusión del tratamiento de imágenes de satélite. ......................... 81 4.2.3. Discusión del Objetivo 3: Análisis de medidas de mitigación. ............. 84 4.2.4. Discusión y análisis general del proceso............................................. 85 5. CONCLUSIONES ..................................................................................... 88 6. REFERENCIAS ......................................................................................... 91 7
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Mapa de Localización General del área de estudio. .............................. 32 Figura 2 Mapa de Clima del área de estudio. ....................................................... 33 Figura 3 Mapa Hidrológico de la zona de estudio. ............................................... 34 Figura 4 Mapa de Zonificación del Manejo. .......................................................... 40 Figura 5 Mapa de Uso y Cobertura ...................................................................... 41 Figura 6 Mapa de Geomorfología. ........................................................................ 46 Figura 7 Flujograma de metodología. ................................................................... 48 Figura 8 Desarrollo metodológico del objetivo específico 1.................................. 49 Figura 9 Desarrollo metodológico del objetivo específico 2.................................. 50 Figura 10 Características para identificación de elementos en una imagen. ....... 51 Figura 11 Fotografías aéreas vuelos de M-7 y M-13 de 1953. ............................. 52 Figura 12 Fotografías aéreas vuelo M 1444 de 1966. .......................................... 53 Figura 13 Protocolo de tratamiento de imágenes satelitales. ............................... 54 Figura 14 Desarrollo metodológico del objetivo específico 3. .............................. 61 Figura 15 Localización de Box Culvert en Zona Base de Referencia. .................. 62 Figura 16 Obra de drenaje Box Culvert tipo cajón sencillo C1. ............................ 63 Figura 17 Obra de drenaje Box Culvert tipo cajón doble C2. ............................... 63 Figura 18 Obra de drenaje Box Culvert tipo tubería doble T2. ............................. 63 Figura 19 Obra de drenaje Box Culvert tipo tubería sencilla T1. .......................... 63 Figura 20 Mapa de localización de la zona base de referencia (ZBR). ................ 66 Figura 21 Mapa de interpretación de coberturas en 1953 en la ZBR. .................. 67 Figura 22 Mapa de interpretación de coberturas en 1966 en la ZBR. .................. 68 Figura 23 Imagen Landsat 1 MSS 01/02/1973. .................................................... 69 Figura 24 Imagen Landsat 5 TM 08/01/1985........................................................ 69 Figura 25 Imagen Landsat 5 TM 17/07/1996........................................................ 70 Figura 26 Imagen Landsat 5 TM 12/11/2007........................................................ 70 Figura 27 Imagen Landsat 8 OLI 19/04/2016 ....................................................... 70 Figura 28 Transformación NDVI, imagen Landsat 1 MSS 01/02/1973. ................ 72 Figura 29 Transformación NDVI, imagen Landsat 5 TM 08/01/1985. .................. 72 8
Figura 30 Transformaciรณn NDVI, imagen Landsat 5 TM 17/07/1996. .................. 72 Figura 31 Transformaciรณn NDVI, imagen Landsat 5 TM 12/11/2007. .................. 72 Figura 32 Transformaciรณn NDVI, imagen Landsat 8 OLI 19/04/2016 ................... 72 Figura 33 Landsat 1 MSS 01/02/1973, Banda de Verdosidad ............................. 74 Figura 34 Landsat 5 TM 08/01/1985, Banda de Verdosidad. ............................... 74 Figura 35 Landsat 5 TM 17/07/1996, Banda de Verdosidad. ............................... 74 Figura 36 Landsat 5 TM 12/11/2007, Banda de Verdosidad. ............................... 74 Figura 37 Landsat 8 OLI 19/04/2016, Banda de Verdosidad. .............................. 74 Figura 38 Landsat 1 MSS 01/02/1973, Banda de Brillo........................................ 76 Figura 39 Landsat 5 TM 08/01/1985, Banda de Brillo. ......................................... 76 Figura 40 Landsat 5 TM 17/07/1996, Banda de Brillo. ......................................... 76 Figura 41 Landsat 5 TM 12/11/2007, Banda de Brillo. ......................................... 76 Figura 42 Landsat 8 OLI 19/04/2016, Banda de Brillo. ......................................... 76 Figura 43 Landsat 5 TM 08/01/1985, Banda de Humedad. .................................. 78 Figura 44 Landsat 5 TM 17/07/1996, Banda de Humedad. .................................. 78 Figura 45 Landsat 5 TM 12/11/2007, Banda de Humedad. .................................. 78 Figura 46 Landsat 8 OLI 19/04/2016, Banda de Humedad. ................................. 78 Figura 47 Influencia de Box Culvert en la cobertura vegetal de manglar 2007. ... 79 Figura 48 Influencia de Box Culvert en la cobertura vegetal de manglar 2016. ... 79
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Zonificación del Manejo-Vía Parque Isla de Salamanca (PNNC, 2004). . 39 Tabla 2 Imágenes satelitales seleccionadas para el análisis multitemporal. ........ 58 Tabla 3 Matriz de coeficientes TTC para el Sensor MSS ..................................... 60 Tabla 4 Matriz de coeficientes TTC para el Sensor TM ....................................... 60 Tabla 5 Matriz de coeficientes TTC para el Sensor OLI ....................................... 60 Tabla 6 Obras de Drenaje Box Culvert instalados en la ZBR. .............................. 63 Tabla 7 Dinámica histórica de la cobertura de manglar de la CGSM. .................. 83
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TABLA DE ACRONIMOS
ACP
Análisis de Componentes Principales
AIDA
Asociación Interamericana para la Defensa del Ambiente
ANI
Agencia Nacional de Infraestructura
AP
Área Protegida.
B
Azul (por su sigla en inglés Blue).
CAR
Corporación Autónoma Regional.
CGSM
Ciénaga Grande de Santa Marta.
CLC
Coberturas de la Tierra Corine. (por sus siglas en inglés Corine Land Cover)
CLIRSEN
Centro
de
Levantamientos
Integrados
de
Recursos
Naturales por Sensores Remotos. CRA
Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico.
CORMAGDALENA
Corporación Autónoma Regional del Río Grande de la Magdalena.
CORPAMAG
Corporación Autónoma Regional del Magdalena.
CORPOCESAR
Corporación Autónoma Regional del Cesar.
DAMAB
Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente Barranquilla.
DIGMER
Dirección General de la Marina Mercante del Litoral.
DIMAR
Dirección General Marítima.
DNP
Departamento Nacional de Planeación.
EIA
Estudio de Impacto Ambiental
G
Verde (por su sigla en inglés Green).
GIS
Sistema de Información Geográfica. (por su sigla en inglés Geographic Information System)
IDEAM
Instituto
de
Hidrología,
Meteorología
y
Estudios
Ambientales. IGAC
Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 11
INCODER
Instituto Colombiano de Desarrollo Rural.
INVEMAR
Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis.
IR
Infrarrojo
IRC
Infrarrojo Cercano.
JAC
Junta de Acción Comunal.
MADS
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
MAVDT
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. (Actualmente MADS)
MEN
Ministerio de Educación Nacional.
MINTRANSPORTE
Ministerio de Transporte.
MINAGRICULTURA
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural.
MMA
Ministerio de Ambiente (actualmente MADS).
ND
Nivel Digital (en plural NDs).
NDVI
Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (por sus siglas en inglés Normalized Difference Vegetation Index).
PMA
Plan de Manejo Ambiental.
ONG
Organización No Gubernamental.
PNLT
Parque Nacional Laguna de Tacarigua.
PNNC
Parques Nacionales Naturales de Colombia.
UAESPNN
Unidad Administrativa Especial de Parques Nacionales Naturales de Colombia (actualmente PNNC).
UNESCO
Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (por sus siglas en inglés United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization).
R
Rojo (por su sigla en inglés Red).
SRP
Subsecretaria de Recursos Pesqueros.
TTC
Transformación Tasseled Cap.
TGS
Teoría General de los Sistemas.
VIPIS
Vía Parque Isla de Salamanca.
ZBR
Zona Base de Referencia.
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1. INTRODUCCIÓN
1.1.
ANTECEDENTES
En 1956, como parte del proyecto Troncal del Caribe y previo a la declaratoria del área protegida (AP), se construyó el tramo vial entre el municipio de Ciénaga y la capital del Atlántico (Barranquilla), las consecuencias no se hicieron esperar. En 1965 finaliza la obra, la cual no tuvo en cuenta el flujo de corrientes de agua ni el mantenimiento de caños (PNNC, 2007), el efecto más grave fue la interrupción de flujos de agua dulce a través de los canales presentes en la zona porque fueron obstruidos; el resultado fue la salinización del manglar ocasionando la muerte del ecosistema por acidez.
Al sur del AP, en su área de influencia, ocurrió una situación similar: la vía que conecta a los municipios de Palermo y Sitio Nuevo generó los mismos problemas. La construcción de la vía obstruyó los caños y quebradas que comunicaban las aguas del complejo cenagoso. Esta acción se constituyó como el primer paso en el proceso de relleno de espejos de agua para destinarlos a la agricultura y a la ganadería (PNNC, 2004).
La formación más extensa y representativa es la del manglar con 12,126.45 ha, que corresponden al 21% de la superficie del área protegida localizada en el sector Oeste, Central, Suroeste y hacia el Sureste (PNNC, 2004). Considerados como un ecosistema único, localizados generalmente a lo largo de las costas ecuatoriales, los manglares son ecosistemas altamente productivos (Kathiresan y Bingham, 2001; Lugo y Snedaker, 1974 citados por Ibharim, Mustapha, Lihan y Mazlan, 2015). Sin embargo, el rápido desarrollo urbano e industrial aumentó el 13
deterioro en muchas zonas costeras, situación que empeora por la ausencia de políticas gubernamentales encargadas de su protección. La pérdida de esta cobertura boscosa ha sido significativa en las últimas décadas, dado que es sometida a impactos directos como la tala y la contaminación por parte de los asentamientos humanos para su sostenimiento (Farnsworth y Ellison, 1998, citado por Ibharim et al., 2015).
Es evidente que la construcción de la vía alteró la dinámica de los ecosistemas presentes, en consecuencia se presentan inundaciones en sectores del área protegida y erosión en otros. El costo de oportunidad que ofrecía la vía para los pobladores se convirtió en un detrimento de la región.
1.2.
OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN 1.2.1 Objetivo general
Estimar el cambio en las coberturas vegetales afectadas debido a la construcción de la vía Troncal del Caribe en el tramo Ciénaga-Barranquilla, Colombia.
1.2.2. Objetivos específicos
Identificar áreas con vegetación potencialmente afectada, dentro del área protegida, causadas por el trazado vial de la Troncal del Caribe, tramo Ciénaga- Barranquilla.
Establecer la dinámica de la vegetación afectada por el trazado vial.
Analizar la influencia de los pasos de agua (Box Culvert) diseñados en la actualidad para mitigar los efectos de la degradación sobre las zonas con vegetación afectadas por el trazado vial.
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1.2.3. Preguntas de Investigación
¿Qué coberturas vegetales dentro del “Vía Parque Isla de Salamanca” resultaron afectadas por la construcción del proyecto vial del Caribe, tramo Ciénaga-Barranquilla, Colombia?
¿Qué dinámicas se observan en las coberturas vegetales a través del tiempo en el “Vía Parque Isla de Salamanca” una vez construido el proyecto vial del Caribe, tramo Ciénaga-Barranquilla, Colombia?
¿La localización de los pasos de agua bajo la vía Ciénaga-Barranquilla (Box Culvert) son un determinante en la degradación o recuperación de la vegetación en la zona de estudio?
1.3.
HIPÓTESIS
La construcción del proyecto vial del Caribe, tramo Ciénaga-Barranquilla, ha fragmentado el intercambio de agua dulce del delta del rio Magdalena y salubre del litoral Caribe, afectando las condiciones ideales de vida de la cobertura vegetal de manglar del Parque Isla de Salamanca debido a la falta de implementación de un plan de manejo ambiental.
1.4.
JUSTIFICACIÓN
La Ciénaga Grande de Santa Marta es un sistema socio-ecológico con una alta capacidad de resiliencia, que se caracteriza por ofrecer beneficios a grupos humanos asentados. Los beneficios se clasifican en tres tipos: 1) servicios de abastecimiento como los alimentos, materiales o agua; 2) servicios de regulación como el control de inundaciones o del clima, prevención de la degradación del suelo o de enfermedades; y 3) servicios culturales como la recreación, la educación u otro tipo de beneficios intangibles como el desarrollo cognitivo (Vilardy Quiroga, 2009). En el último medio siglo la capacidad de resiliencia de la
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ciénaga disminuyó a niveles alarmantes, a causa del efecto antrópico y la inadecuada gestión del territorio.
La construcción de la vía Ciénaga-Barranquilla tuvo un impacto directo en la vegetación de manglar; la sociedad tomó conciencia de ello 40 años después cuando la nación, a través del Ministerio de Ambiente (MMA), diseñara el proyecto PROCIÉNAGA en 1993 y consolidado a partir de 1995, para promover la recuperación de la ciénaga y la formulación de un plan de manejo ambiental de la zona (El Tiempo, 1995).
No obstante, a través del tiempo, hubo efectos colaterales que afectaron la región; la reducción en el recurso íctico por la muerte de especies en las ciénagas aun cuando este sitio fue un referente histórico de potencial pesquero en la región (Aguilera Díaz, 2011). Esto condujo a la población a explotar nuevos recursos de la zona para subsistir, principalmente: 1) la tala de mangle vivo para construcción y para abastecer de varas a la zona bananera; 2) tala de mangle y otra vegetación para la producción de carbón; 3) tala de mangle muerto y/o seco para usarlo como combustible en los palafitos; 4) otras actividades menores, como la explotación de pequeñas minas de barro para la producción de ladrillos en el margen derecho del río Magdalena (MAVT – CORPAMAG, 2002, citado por Vilardy Quiroga y González Novoa, 2011). Es importante aclarar que, de las actividades relacionadas con el aprovechamiento del manglar, la tala no es permitida (Resolución 1602, 1995).
Otra consecuencia fue el establecimiento de latifundios para el desarrollo de actividades agroindustriales en la región como alternativa de subsistencia por la pérdida de condiciones para pescar, esto generó primordialmente fenómenos de deforestación así como la contaminación de cuerpos de agua por el vertimiento de fertilizantes en ciertos sectores, la apropiación, el taponamiento y el desvío de quebradas (INVEMAR, 2005). Por otra parte, las actividades pecuarias compactaron el suelo degradando su potencial.
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En las últimas décadas se sumaron esfuerzos por parte del MMA, hoy en día Ministerio De Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS), las Corporaciones Autónomas
Regionales
(CAR),
la
Academia,
las
Organizaciones
No
Gubernamentales (ONG´s), con la participación de las comunidades locales e indígenas para obtener mayor conocimiento sobre estos ecosistemas costeros. Se estudiaron las coberturas, sus atributos estructurales y funcionales, consolidando un seguimiento con la finalidad de evaluar posibles impactos por obras civiles (INVEMAR, 2004); ejemplo de ello son: los resultados de los proyectos “PROCIENAGA” y “Manejo Sostenible y Restauración de los Manglares por Comunidades Locales del Caribe de Colombia”; el primero identificó y caracterizó la pérdida de 28,570 ha de manglar entre 1956 y 1995 (INVEMAR 2014, citado por Rodríguez-Rodríguez, Mancera-Pineda, y Rodríguez-P, 2016) y en el segundo se restauró 450 ha del manglar (INVEMAR, 2004). Pese a que Colombia no contó oportunamente con información sistemática y periódica de los bosques de manglar, el Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis (INVEMAR) ha analizado la ganancia y pérdida de bosque de Manglar en la Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM) en los últimos años, interpretando imágenes aéreas históricas; esto permitió estimar que, después de una pérdida considerable de coberturas, a partir del 2003 y hasta el 2013 el bosque de manglar en esta ciénaga tiende a recuperarse (Ibarra et al., 2014).
Como eje de desarrollo, la zona de estudio comunica principalmente dos ciudades capitales de departamento: Santa Marta y Barranquilla junto con asentamientos aledaños, generando una dinámica de ocupación sobre el corredor vial; también tiene instalado el gasoducto “Ballena Barranquilla” paralelo a la vía, además de la línea de fibra para la región a partir del Km 19 y la vía férrea hasta el tajamar en una porción de 8 km (PNNC, 2004). Actualmente se proyecta la ampliación de la doble calzada “CiénagaBarranquilla”; la Agencia Nacional de Infraestructura (ANI) tiene aprobada la licencia de la fase uno “Santa Marta – Ciénaga”, no obstante, la fase dos “Ciénaga –Barranquilla” está en discusión debido a que Parques Nacionales de 17
Colombia (PNNC) no aprueba la ampliación sobre el AP. Esta entidad dictamina que: “las labores de mejoramiento vial localizadas dentro de áreas de Parques Naturales Nacionales, son actividades que se encuentran limitadas por el régimen de usos de las áreas del sistema y no pueden ser contempladas como una actividad siquiera licenciable” (Grupo de Litigio de Interés Público de la Universidad del Norte, AIDA, Universidad de Florida Levin College of Law Conservation Clinic, 2014, p. 23). Sin embargo, en medio de las posturas de ambas entidades (PNNC y ANI), la ampliación del proyecto vial es inminente a pesar de los daños ya conocidos por causa de la construcción de la vía hace 60 años.
En tal sentido se debe poner a disposición de PNNC un análisis multitemporal que muestre los impactos presentes en la vegetación en el AP desde la construcción de la vía. El presente estudio constituye una reseña de evaluación ambiental ante los responsables de la ejecución del proyecto de ampliación, así mismo, será referente ante nuevos proyectos que afecten al AP; el documento debe ser consultado y atendido para la efectiva evaluación de impactos ambientales.
1.5.
ALCANCE
La importancia de este estudio radica en destinarlo como herramienta de decisión en las discusiones que se presenten al momento de intervenir el área protegida con proyectos de infraestructura. Llevar a cabo la construcción de la vía Barranquilla-Ciénaga generó un conjunto de fenómenos físicos y sociales que ocasionaron un detrimento en los ecosistemas estratégicos, específicamente en el bosque de manglar, situación que no debe repetirse. En primera instancia, este documento debe ser de conocimiento de la jefatura del AP; pues, como primer beneficiado del estudio, es el convocado a darle uso efectivo, lo mismo que las entidades adscritas a la conservación de ecosistemas estratégicos como: el MADS, el INVEMAR, la Dirección General Marítima (DIMAR) y las Corporaciones Autónomas Regionales (CAR) presentes en la zona; también las entidades enfocadas en el desarrollo territorial como el Departamento Nacional de 18
Planeación (DNP). Los resultados de esta caracterización guardan una correlación con otros fenómenos biológicos, químicos, demográficos, económicos y socio-culturares presentes en la zona de estudio y de los cuales este documento será un referente.
Este estudio comprende un conjunto de técnicas de teledetección y análisis espacial con información de distintas fuentes que revelarán, en primera instancia, la zona del AP afectada directamente por la construcción de la vía BarranquillaCiénaga, posteriormente, con información espacial de distintos años, se identificarán cambios en la cobertura de manglar a través del tiempo (60 años aproximadamente); los cuales, una vez determinados, permitirán evaluar el efecto de la instalación de las obras viales de drenaje en la vía durante ese lapso.
La información utilizada consiste en: 1) cartografía básica en formato vectorial oficial del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) y cartografía temática, fuente PNNC, a escalas 1:100,000 y 1:50,000; 2) Aerofotografías de los años 1953 y 1966, a escala 1:60,000 suministradas por el IGAC y 3) imágenes de los satélites Landsat 1, Landsat 5 y Landsat 8; de libre descarga los cuales permiten trabajar a escala 1:100,000. Lo anterior abarca el área de Parque Nacional Natural Vía Parque Isla de Salamanca (VIPIS), delimitado por el norte con el Mar Caribe, al oriente con la Ciénaga Grande de Santa Marta, por el sur limita con el caño Clarín Nuevo y el complejo de ciénagas de Pajarales y el Río Magdalena, en su sector más bajo el río le sirve de límite en su extremo oeste; en jurisdicción de los municipios de Pueblo Viejo y Sitio Nuevo, Departamento del Magdalena.
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2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1.
MARCO TEÓRICO
La Teoría General de los Sistemas (TGS) consiste en la formulación de principios válidos para «sistemas» en general, sea cual fuere la naturaleza de sus elementos componentes y las relaciones o «fuerzas» reinantes entre ellos, (Bertalanffy, 1976). El autor agrega que la TGS se clasifica en sistemas abiertos y cerrados, los primeros hacen referencia a la interconexión con otros sistemas y los últimos no tienen relación ni conexión con otros sistemas. En el marco de esta investigación, se quiere exponer que la zona de estudio históricamente ha tenido una dinámica de pérdida de territorio ante el océano, como un sistema abierto; en el periodo del Holoceno el litoral se extendía en promedio unos 15 km más al norte de lo que registra actualmente (Ochsenius, 1981 citado por IDEAM, 2010). Este estudio concluye que la incidencia del calentamiento global ha elevado el nivel del mar modificando y reduciendo los litorales incluida la zona de estudio.
Bertalanffy (1976) se refiere a la energía como la moneda de la física, la cual está en constante cambio como una divisa. Aplicar este concepto a los ecosistemas lleva a suponer una transformación de la energía de un sistema como el océano cuyo oleaje transporta energía cinética, que al llegar al litoral y golpear la superficie se libera, posiblemente modificándola a tal punto que esta energía genere condiciones para la producción de vegetación propia del ecosistema del litoral; de esta forma la energía pasa a otro sistema, “el sistema del litoral”.
El litoral costero está sometido a procesos de erosión agudizados por la penetración del mar que, en ocasiones, responde a los fenómenos atmosféricos. 20
Esta erosión generalmente deteriora las playas y genera la pérdida de recursos naturales entre ellos el manglar, esto constituye la disminución de la defensa más eficaz del territorio frente al oleaje (Milián Cabrera, 2003). En razón a esto, Mimura (1996 citado por Martínez, 2001) expone que el litoral caribe colombiano presenta fenómenos causados por el ascenso del nivel del mar, los cuales son: a) inundación y desplazamiento de tierras bajas y pantanos; b) erosión costera; c) intensificación de las tormentas de marea; d) incremento en la salinidad de los estuarios, intrusión del agua salada en los acuíferos de agua dulce y degradación de la calidad del agua; e) cambios en las mareas en ríos y estuarios; f) cambios en los patrones de deposición de los sedimentos, y g) disminución de la cantidad de luz que alcanza los fondos marinos. Este ascenso del nivel del mar es consecuencia del cambio climático, que, si bien es acelerado desde la era industrial, realmente consiste en una dinámica climática global natural que inició hace 18,000 años, agrega el autor.
El periodo del Holoceno comenzó hace 10,000 años, este se constituyó como el último periodo geológico, que generó la dinámica climática que hoy conocemos (Depetris, 2005). En este sentido, las geoformas presentes obedecen a un proceso sumamente largo en una escala global, resultado de un constante intercambio de energía.
Si bien el litoral es una franja muy dinámica y en constante cambio, allí se lleva el proceso vital que constituye su subsistencia, este radica en el intercambio de agua salobre proveniente del océano y el agua dulce que depositan los deltas de los ríos en el mar permitiendo el desarrollo del manglar, el cual requiere un equilibrio en la composición de sus aguas. La construcción de la vía CiénagaBarranquilla en 1956 alteró dicho equilibrio; al interrumpir el intercambio de flujos de agua, se incrementó la acidez del agua en la vegetación y deterioró el manglar constituyéndose como el efecto antrópico de mayor impacto en el área protegida. Para el desarrollo de la investigación se tomó como primer referente el documento “Sistemas morfogénicos del territorio colombiano” (IDEAM, 2010). El documento es un conjunto de investigaciones lideradas por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) en el cual se determinan las 21
formaciones primordiales en el territorio colombiano y estima las condiciones que establecieron su estado actual. Esta investigación hace importante mención de las condiciones socio-ambientales, incluyéndolas dentro de las variables de factores geográficos en el territorio. Con esta información se orienta la geomorfología de la zona de estudio, la cual, más adelante en el presente estudio, sustentará la determinación de coberturas afectadas por la construcción de la vía Ciénaga Barranquilla. Aguilera Díaz (2011) en su estudio sobre los efectos antrópicos determinantes en el estado actual de conservación de la ecorregión CGSM, caracterizó el accionar de las poblaciones asentadas: la pesca, la tala de manglar y el establecimiento de agroindustrias, como actividades que desencadenaron estrés en el ecosistema, situación que calificó como sobreexplotación de recursos durante los últimos 40 años. Así mismo, sustentado en análisis espaciales y caracterización in situ, el autor identificó los efectos directos de la instalación de infraestructura portuaria, infraestructura hotelera y, quizá la más relevante para el presente estudio, el proyecto vial Ciénaga –Barranquilla, cuya consecuencia directa fue la degradación del manglar en la CGSM.
Basado en lo anterior son dos los factores principales que determinan las coberturas recientes y el uso asociado a la ocupación en el AP; el primer factor es la evolución de las geoformas a lo largo de una escala mayor de tiempo (tiempo geológico) y que, en términos generales, muestra una presión histórica constante del mar sobre el litoral y el área continental (Ochsenius, 1981 citado por IDEAM, 2010). El segundo factor es el efecto antrópico influyente en la zona de estudio, específicamente los asentamientos palafíticos y las consecuencias de la construcción de la vía Barranquilla-Ciénaga.
En razón al primer factor, Ibharim et al. (2015), en su estudio focalizado en los manglares de Matang en Malasia, concuerda al denominar al ecosistema de manglar como un área con función amortiguadora del efecto de las mareas en los litorales; ecosistema que es vulnerable al fenómeno de erosión costera por efecto constante de las mareas. El autor denomina la erosión como un fenómeno natural a largo plazo en función de la fuerza del oleaje y aclara que el manglar por sí solo no es capaz de detener dicho fenómeno (Tomlinson, 1994, citado por Ibharim et 22
al., 2015). Agrega, además, que las actividades humanas, principalmente la actividad agrícola y la pesquera, aceleran el deterioro del ecosistema de manglar.
En relación al segundo factor, Rawat y Kumar (2015) resaltan que, si bien la tierra ofrece satisfacción de necesidades básicas, el uso que hacen los humanos ha sido primordialmente en su funcionalidad para el desarrollo de actividades económicas. Vilardy Quiroga (2009) explica que la CGSM, siendo un sistema socio-ecológico, ofrece tres tipos de servicios a la población: de abastecimiento, de actividades culturales y de regulación. La autora concluye que los servicios más valorados por la población son los de abastecimiento, seguidos por los culturales mientras que los servicios de regulación no los percibe la mayoría, aclarando que la regulación consiste en la capacidad del sistema de fijar un control de inundaciones o del clima y prevención de la degradación del suelo. El desconocimiento de este tipo de servicio genera, indiscutiblemente, un deterioro por estrés en el entorno. Generalmente, al agotarse un recurso como medio de subsistencia, la comunidad busca otro para abastecerse hasta el agotamiento. Prueba de ello es que la disminución en la calidad de la pesca forzó a la comunidad de pescadores a la ejecución de prácticas de pesca ilícitas, como la captura de peces de tallas pequeñas o pesca con dinamita, agudizando la situación, posteriormente la migración a actividades de tala de manglar, la participación en la desecación de ciénagas para sistemas agroindustriales y, en otros casos, a trabajar en espacios de ganadería extensiva (MAVDT, 2009).
Además de estos impactos se sumaron otros derivados de la ampliación de la frontera agrícola como: 1) La desviación de cauces de los ríos provenientes de la Sierra Nevada para abastecer los cultivos comerciales de banano y palma de aceite, 2) la contaminación y sedimentación ocasionada tanto por el ingreso de las aguas del río Magdalena como por el vertimiento de agroquímicos de zonas agroindustriales. 3) el vertimiento a las ciénagas y caños de las aguas servidas y de residuos sólidos de los asentamientos humanos.
En consecuencia, el hecho de tomar medidas para la mitigación de efectos antrópicos, no va detener los procesos erosivos de los litorales debido a que este 23
comportamiento se enmarca en la dinámica del cambio climático global, solo va a disminuir el ritmo del cambio como sistema; la erosión costera es entonces una trasformación de energía entre sistemas abiertos.
2.2.
MARCO HISTÓRICO
El daño que desencadenó la construcción de la vía Ciénaga – Barranquilla generó preocupación por parte de la sociedad, la Academia y las autoridades. En consecuencia, se formalizaron figuras de reconocimiento de conservación ambiental de índole nacional e internacional para la preservación del complejo cenagoso con el objeto de evitar su extinción, la Unidad Administrativa Especial de Parques Nacionales Naturales de Colombia (PNNC, 2007) expone las acciones adelantadas a la fecha:
Declaración de VIPIS como área protegida del sistema de Parques Nacionales mediante Resolución 0472 de 1998.
Declaración del complejo lagunar Ciénaga Grande de Santa Marta, el “Vía Parque Isla de Salamanca” y el “Santuario de Fauna y Flora Ciénaga Grande de Santa Marta” como Sitio RAMSAR, mediante decreto 224 de Mayo 18 de 1998 (Vilardy Quiroga, 2009).
Declaración como Reserva de Biosfera de la United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) en 2000, siendo VIPIS parte de la ecorregión del Santuario de Fauna y Flora Ciénaga CGSM.
Lo anterior para contrarrestar el evidente deterioro, debido a que en 1965, cuando culmina la construcción de la carretera Ciénaga-Barranquilla, se termina el mantenimiento de los caños (PNNC, 2007); es decir, no hubo monitoreo ni seguimiento a los ecosistemas aledaños, incluso posterior a la declaratoria del área protegida VIPIS. Como resultado, la vía generó nuevas dinámicas de
24
intervención como:
El asentamiento de poblaciones en condición de pobreza, que, por la desmedida
explotación
de
los
recursos
ícticos,
genera
pérdida
de
biodiversidad.
La contaminación del agua por la falta de infraestructura sanitaria en los asentamientos humanos localizados en la vía Ciénaga-Barranquilla (Tasajera, e Isla del Rosario) y al interior de ella (los poblados palafitos) (Aguilera Díaz, 2011). Al respecto Rincón Avellaneda (2016) plantea que la existencia o no de infraestructuras genera cambios, bien sea que intensifiquen actividades o se debiliten en ciertos lugares; explica que la existencia o no de vías de comunicación, es influida por la lógica económica; en ultimas, el crecimiento los asentamientos dentro del AP (Tasajera, Palermo e Isla del Rosario) son un efecto directo de la presencia de la vía Ciénaga - Barranquilla.
El aprovechamiento y adecuación de áreas y de recursos para la implementación de sistemas productivos, dada la posibilidad de extracción de productos a través de la vía.
Desde el ámbito biofísico, las transiciones (bosque natural-pastos-cultivos) son típicas de regiones boscosas andinas y de tierras bajas caribeñas de Colombia; estas han generado múltiples transformaciones en el área afectada y diferentes grados de impacto sobre la flora y la biodiversidad en general (Etter y Wyngaarden, 2000 citado por Sandoval et al., 2013). En consonancia con lo expresado por Rincón Avellaneda (2016), la vía proporciona a la región la facilidad de sacar sus productos (naturales o manufacturados), incentivando el asentamiento y la implementación de sistemas agroindustriales.
En 1995, en el marco del proyecto PROCIÉNAGA, se financia la instalación de pasos de agua (Box Culvert) a lo largo de la vía para permitir el intercambio de agua salubre del Mar Caribe y dulce del delta del Río Magdalena con el objeto de brindar condiciones para la recuperación de la vegetación de manglar. Si bien 25
esta medida es destacable, lo realmente necesario es establecer políticas adecuadas para el manejo de la población en el área protegida y el aprovechamiento sostenible de la región en temas de infraestructura y producción de recursos. Todas estas acciones están en mora por parte de las instituciones.
Los manglares son considerados ecosistemas estratégicos para la humanidad. En definitiva, existen muchos ejercicios al respecto, particularmente en el marco de su misión institucional el INVEMAR desarrolla una serie de estudios sobre el comportamiento de las costas colombianas. Entre estos se destacan los informes técnicos de monitoreo que ha publicado desde 1999. Se debe aclarar que, ante la ausencia de un control ambiental en torno a los mencionados fenómenos, en la CGSM no se registran cifras del estado de la vegetación de manglar desde 1956 hasta 1998; esta entidad desarrolló una serie de estudios que permitieron estimar la ganancia y pérdida de vegetación de manglar, en este lapso; posteriormente los estudios fueron complementados con el uso de procesos automatizados de clasificación de imágenes de satélite (clasificación supervisada y no supervisada sobre la imagen original, también mediante análisis de componentes principales o índices de vegetación) con el fin de determinar unidades preliminares de cobertura (INVEMAR, 2005). Dichos estudios se constituyeron en un referente anual de las proyecciones de degradación o recuperación del ecosistema. Investigadores como Lozano Rivera y Sierra-Correa (2005), implementaron un algoritmo automatizado en software libre, que realiza clasificaciones no supervisadas, complementadas con transformaciones radiométricas a una serie de imágenes Landsat ETM para delimitar manglares en la CGSM. Para ello tomaron como referencia las estimaciones de ganancia y pérdida de vegetación de manglar de INVEMAR y de esta forma comprobaron sus resultados.
El estudio realizado por Martínez (2001) caracteriza, entre otros, la dinámica fluvial y litoral del delta del Magdalena para zonificar posibles efectos en el litoral caribe por el ascenso acelerado del nivel mar. Se apoya en el análisis de imágenes satelitales para definir las formaciones del litoral Caribe, así mismo, reinterpreta fotografías aéreas históricas con el fin de detectar geoformas a mejor escala; de las conclusiones propuestas por el autor se destacan: (1) Los sistemas 26
costeros son altamente resilientes y pueden llegar a tener la suficiente autorregulación para compensar el ascenso acelerado del nivel del mar, no obstante, las actividades humanas han reducido notoriamente la resiliencia de estos sistemas debido a la intervención en los ecosistemas; (2) propone la ampliación del área protegida VIPIS a un área que comprenda la totalidad de los manglares del delta del Magdalena y el área del complejo deltaico de Sitio Nuevo.
En lo concerniente a la resiliencia, Vilardy Quiroga (2009) define a la CGSM como un ecosistema social que ofrece, entre otros, el servicio de autorregulación; este consiste en la capacidad de resiliencia. La autora expone un modelo de gestión de la resiliencia aplicable a la CGSM, donde plantea cambios de paradigmas: proyecta un modelo donde la conservación no se oponga al desarrollo sino que ésta genere desarrollo; que la gestión no sea sobre elementos de conservación sino a la gestión de servicios ecosistémicos; que la gestión no se constituya en una herramienta de mando y control sino que sea adaptativa a la resiliencia; que la gestión no esté basada en el conocimiento académico de los elementos sino en sistemas del conocimiento colectivo.
Su propuesta responde a lo que considera una pérdida inmensa de recursos e ideas en proyectos de recuperación a lo largo de décadas en la CGSM. Finaliza explicando que, históricamente, en la región han hecho presencia entidades del orden local, regional, departamental, nacional e internacional, entes que desde su misión institucional han atendido los distintos problemas de la región pero no poseen una visión compartida del problema. Por ejemplo: actualmente el Ministerio de Transporte (Mintransporte) para garantizar la comunicación a la región deba ampliar vías dentro del AP, que las alcaldías deban mejorar redes de servicios públicos a las comunidades mientras PNNC debe evitar la ampliación de los asentamientos en el AP. Todo a causa de la falta de visión holística por parte de los actores a las problemáticas.
Alrededor del planeta existen ejemplos prácticos de ejercicios de teledetección aplicados a la vegetación de manglar; el trabajo realizado por CLIRSEN (1990) consiste en un desarrollo similar al propuesto en el presente estudio. En resumen, 27
el archipiélago de Jambelí al sur de Guayaquil requirió identificar el deterioro de vegetación de manglar ocasionado por la tala para la instalación de piscinas camaroneras en 1984. Lo mismo que en Colombia, en aquella época no existían registros históricos de ecosistemas de manglar, por esta razón, ese mismo año la Subsecretaría de Recursos Pesqueros (SRP), el Centro de Levantamientos Integrados de Recursos Naturales por Sensores Remotos (CLIRSEN) y la Dirección General de la Marina Mercante del Litoral (DIGMER), en cumplimiento de ese propósito, consolidan, mediante procesos de teledetección, la dinámica de esta cobertura entre 1969 y 1984. Esta información fue distribuida a todas las entidades estatales para su análisis; en respuesta al creciente interés que demostraron en la información, se desarrolló una segunda fase del análisis en las provincias de: Oro, Guayas, Esmeraldas y Manabí en 1987, estimando para aquella época en Ecuador una deforestación de manglar de 28,569 ha, que constituye el 14% del total de manglar nacional, talado a una tasa de 1,600 ha por año durante 15 años. Considerado como alarmante ese registro, se implementó un plan de mitigación para controlar la instalación de camaroneras y la preservación del ecosistema de manglar; entonces se establece el acuerdo ministerial 498 del 24 de diciembre de 1986, por medio del cual se declaran como bosques protectores 362,802 ha de manglar (Bodero, 2005).
Córdova, Delgado, y Ramos (2014) documentan el ejercicio llevado a cabo en El Parque Nacional Laguna de Tacarigua (PNLT) con un área de 39,100 ha, declarado sitio RAMSAR en 1996. Este es un complejo de lagunas sometido a efectos de erosión costera, sumamente vulnerable a fenómenos antrópicos que alteran su equilibrio en la combinación de flujos de agua salubre y dulce tal como sucede en VIPIS. El ejercicio de monitoreo planteó determinar la distribución de fenómenos antrópicos al interior del AP aplicando transformaciones a una imagen Landsat 7 ETM; con las bandas 4 y 3 del sensor, infrarrojo (IR) y rojo (R) respectivamente, se aplicó el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI por sus siglas en inglés) para detectar la humedad en la vegetación. Este análisis se apoyó en una transformación LST para identificar la temperatura en el suelo, esto porque que existe una relación directa entre valores altos de estrés hídrico con bajos valores de humedad; de esta manera se determinan las zonas 28
más intervenidas.
El estuario de Hugli Bengala del Oeste (India) cambia constantemente a causa, no solo de un régimen dinámico de erosión costera, sino de deposición de aguas que le permite regenerarse constantemente. Para identificar sus cambios en 20 años, Guha (2016) realizó un análisis multitemporal con 2 imágenes Landsat 5 TM (1989-2010), el objetivo fue identificar diferencias en la vegetación de manglar y de otras especies vegetales en ese lapso. Inicialmente se aplicó una clasificación no supervisada “k-mean” de distancia mínima supervisada para aislar la vegetación sana de las áreas con procesos erosivos. Posteriormente se aplicó la transformación NDVI y, mediante la evaluación de la capacidad fotosintética de la vegetación, se evaluó el error de la clasificación.
El trabajo desarrollado por Duarte, Flores, y Castro (2016) consiste en la extracción de manglar a través de procesos denominados “segmentación por textura”, “segmentación basada en entropía” y “crecimiento por regiones”; las imágenes corresponden a los años 2000, 2001, 2002, 2003 y 2007. El proceso se inició con la transformación NDVI para aplicar posteriormente los métodos mencionados, los cuales, en función de los valores resultantes del NDVI permiten extraerse. Para el caso de segmentación de crecimiento por regiones, agrupó un pixel semilla y pixeles similares bajo un umbral predeterminado, finalmente a todos los métodos se les evalúa la proximidad y la homogeneidad con test estadísticos.
La bahía Ao Sawi en la provincia Chumphon (Tailandia), se constituyó como un área de desarrollo económico, situación que generó dinámicas de ocupación, de explotación de recursos acuícolas y de extracción de estaño. La consecuencia principal fue el detrimento del manglar, de los arrecifes y de las playas. Ratanasermpong y Disbunchong, (2000), desarrollaron un estudio cuyo objeto fue implementar un plan de gestión territorial con énfasis forestal en zonas costeras. El resultado es una evaluación de monitoreo de recursos de la zona costera, realizado
mediante
análisis
espaciales
en
dos
intervalos
de
5
años
aproximadamente, comprendidos entre 1987 y 1998; aquí los autores analizan la 29
ganancia y pĂŠrdida de coberturas de diferentes tipos de manglar, de bosque tropical de hoja perenne, de bosque de pantanos de agua dulce y de cuerpos de agua para determinar sus cambios durante 10 aĂąos.
30
3. METODOLOGÍA
3.1 ÁREA DE ESTUDIO La ecorregión CGSM se encuentra en una zona plana intramontañosa, caracterizada geológicamente por sus materiales aluvionales, fluviales y lacustres del periodo cuaternario y pertenece a la cuenca sedimentaria del valle inferior del Magdalena (Simón, 1981, citado por Aguilera Díaz, p 16). El “Vía Parque Isla de Salamanca” cuenta con una extensión de 56,200 ha, se encuentra localizado en la costa Caribe colombiana, departamento del Magdalena, en jurisdicción de los municipios de Pueblo Viejo y Sitio Nuevo, enmarcada entre las coordenadas geográficas 11°7’19” y 10°53’07” latitud norte y 74°20’34” y 74°51’00” longitud oeste (ver Figura 1). Limita al norte con el Mar Caribe con una amplia plataforma continental, al este con la Ciénaga Grande de Santa Marta, por el sur limita con el caño Clarín Nuevo y el complejo de ciénagas de Pajarales y el Río Magdalena, en su sector más bajo le sirve de límite en su extremo Oeste (PNNC, 2004, p 29).
31
Figura 1 Mapa de Localización General del área de estudio. Fuente de datos: IGAC (2014), PNNC (2017).
3.1.1. Clima
El área de estudio presenta un comportamiento climático distribuido de la siguiente manera: una época seca entre diciembre y abril seguido por una época lluviosa menor entre mayo y junio; un periodo intermedio seco entre julio y agosto y la época de lluvia en propiedad va entre septiembre y noviembre (PNNC, 2004); con un promedio de temperaturas entre 28° y 30° característico del clima tropical árido, (ver Figura 2).
32
Figura 2 Mapa de Clima del área de estudio. Fuente de datos: IDEAM (2012), PNNC (2017).
3.1.2. Hidrología De acuerdo con la zonificación de hidrología que desarrolla el IDEAM para Colombia, el “Vía Parque Isla de Salamanca” se encuentra inmerso en la subcuenca Ciénaga Grande de Santa Marta, perteneciente a la zona hidrográfica del bajo Magdalena; su principal afluente es el río Magdalena, el más imponente de Colombia. El área de estudio está constituida por 67 ciénagas, 22 lagunas, 10 drenajes, 2 canales, 3 manglares y 1 banco de arena, que se constituye en el suministro de agua del territorio para el desarrollo de actividades agrícolas, de infraestructura, pesca, ecoturismo e investigación para los asentamientos de la zona (ver Figura 3).
33
Figura 3 Mapa Hidrológico de la zona de estudio. Fuente de datos: IGAC (2014), PNNC (2007).
La importancia del área de estudio es la dinámica de sus aguas, el intercambio de agua salada y dulce, la primera movida por las mareas constantes y la segunda por una continua descarga de los afluentes durante los meses más húmedos (Antoine et al., 1972, citado por MMA, 1998); el comportamiento es cíclico y consiste en lo siguiente: En las épocas de lluvia el río Magdalena inunda las planicies y las lagunas de manglar, de esta forma la salinidad proveniente del agua de mar en la vegetación se anula; al llegar la sequía, por efecto de la evapotranspiración, el nivel del agua en estas mismas disminuyen y son inundadas por el agua del mar Caribe (Wiedemann, 1973, citado por MMA, 1998).
34
3.1.3. Zonificación del área protegida Para el desarrollo del plan de manejo ambiental (PMA), se zonificó el área protegida conforme a lo establecido en el decreto 622 de 1977, el cual determina el manejo que debe aplicarse a cada AP del Sistema de Parques Nacionales Naturales con el fin de garantizar su perpetuidad. Este decreto define la zonificación como:
La zonificación es la subdivisión con fines de manejo de las diferentes áreas que integran el Sistema de Parques Nacionales Naturales, que se planifica y determina de acuerdo con los fines y características naturales de la respectiva área, para su adecuada administración y para el cumplimiento de los objetivos señalados. Las tres zonas contempladas para el AP son: la zona de recuperación natural, la zona de alta densidad de uso y la zona de recreación general exterior. Estas son definidas en el decreto 622 de 1977, los usos principales y actividades permitidas hacen parte integral del PMA del Vía Parque Isla de Salamanca (PNNC, 2004) y la localización de cada zona se detalla en la Figura 4.
3.1.3.1.
Zona de recuperación natural
Zona que ha sufrido alteraciones en su ambiente natural y que está destinada al logro de la recuperación de la naturaleza que allí existió o a obtener, mediante mecanismos de restauración, un estado deseado del ciclo de evolución ecológica; lograda la recuperación o el estado deseado esta zona será denominada de acuerdo con la categoría que le corresponda. Localización
Zona de recuperación natural 1: Esta zona de recuperación natural se ubica desde el costado norte del caño Bristol hasta encontrar el caño Clarín Nuevo 35
incluyendo la ciénaga La Redonda. Existe otra zona de recuperación natural ubicada desde el costado sur del caño La Caleta del Tambor, hasta el límite sur y occidente del Parque, incluyendo las ciénagas La Luna, Ahuyama, Pájaro, Las Trojas y La Caleta.
Zona de recuperación natural 2: Localizada en todas las consociaciones de suelos, ocupa la mayor parte del área continental del “Vía Parque Isla de Salamanca”, desde los límites de la margen derecha del río Magdalena en el costado occidental hasta la parte oriental con el límite del corregimiento de Tasajera y la CGSM; en la parte suroccidental con el corregimiento de Palermo, Caño Bristol, Caño Cobado y por la parte sur, con el complejo de Pajarales y el Caño Clarín Nuevo.
Zona de recuperación natural 3: Ocupa gran extensión del área protegida, incluyendo toda el área marina desde Bocas de Ceniza, hasta el corregimiento de Tasajera Usos principales
El uso que tienen estas zonas de manejo por su ubicación geográfica es la conservación natural y práctica de revegetalización con fines científicos, monitoreo a los objetos de conservación y educación ambiental. Por otro lado, se da un uso de extracción de recursos de subsistencia. En esta zona, se identifican conectividades de tipo biológico, socio-cultural, como medio de comunicación y de transporte fluvial y terrestre.
3.1.3.2.
Zona de alta densidad de uso
Zona en la cual, por sus condiciones naturales, características y ubicación, pueden realizarse actividades recreativas y de educación ambiental de tal manera que armonice con la naturaleza del lugar produciendo la menor alteración posible.
36
Localización
Esta zona se encuentra dentro del Área de Recuperación Natural II, incluye los sectores: Los Cocos y Cangarú del “Vía Parque Isla de Salamanca” y el área de los macroproyectos; la carretera Troncal del Caribe que atraviesa el área protegida de este a oeste junto con el gasoducto Ballena Barranquilla que sigue paralela a la Carretera Troncal del Caribe. A partir del kilómetro 19 está la fibra óptica de Telecom y en el sector occidental del Parque, en Las Playitas, se encuentran 8 km de línea férrea que conduce hacia Tajamar oriental, allí se encuentra el proyecto de la fibra óptica Arcos Uno.
En esta zona es donde se encuentra el mayor asentamiento humano dentro del área protegida, comprendido desde el caño Limón hasta Bocas de Ceniza. Usos principales
El uso principal de la zona es el flujo vehicular por medio de la Troncal del Caribe y el mantenimiento de la vía que comunica las ciudades de Barranquilla y Ciénaga, seguido por la línea férrea que actualmente es utilizada para el mantenimiento del Tajamar oriental. La fibra óptica es usada como medio de comunicación de la zona con el resto del país.
3.1.3.3.
Zona de recreación general exterior
Zona que por sus condiciones naturales ofrece la posibilidad de dar facilidades al visitante para su recreación al aire libre, sin que esta pueda ser causa de modificaciones significativas del ambiente. Localización
Esta zona de manejo se ubica sobre los caños y ciénagas que hacen parte del circuito acuático antes utilizado con fines ecoturísticos pero en la actualidad se 37
utiliza para recorridos de control y vigilancia por parte de los funcionarios del AP; en casos esporádicos por visitantes, universidades e institutos que realizan actividades de investigación y por algunos pescadores de la región como medio de subsistencia económica. Usos principales
Conexión hídrica para pesca de subsistencia, como medio de transporte fluvial y sitio de control y vigilancia del área protegida.
La tabla 1 resume las actividades permitidas y prohibidas en el AP de acuerdo a la zonificación establecida.
ACTIVIDADES PERMITIDAS
LOCALIZACIÓN
ZONA DE RECUPERACIÓN NATURAL
ZONA DE ALTA DENSIDAD DE USO
investigación, monitoreo, educación ambiental, conservación natural y medio de transporte terrestre y acuático.
recreación pasiva, contemplación de escenarios naturales, tránsito terrestre, marítimo y fluvial de personas que habitan la zona de amortiguación y de influencia del Parque
ACTIVIDADES PROHIBIDAS caza, pesca ilícita, extracción de material biológico sin autorización por parte de la entidad competente, quema, leñateo, uso de motores fuera de borda por el área afectada y el ingreso de visitantes no autorizados y excavaciones sin autorización y con fines científicos. campamento en sitios no autorizados, hacer fogatas, generar quemas o incendios forestales, y tala, caza, explotación de sal, pesca intensiva o utilizando artes de pesca inadecuada 38
LOCALIZACIÓN
ZONA DE RECREACIÓN GENERAL EXTERIOR
ACTIVIDADES PERMITIDAS
ACTIVIDADES PROHIBIDAS
como: el uso de venenos, el y trabajos de zangarreo, el arrastre con mantenimiento de la trasmallo para captura de infraestructura vial, línea peces, agrícolas y férrea, gasoducto y de actividades pecuarias, las líneas de fibra óptica. la toma de fotos y videos con fines comerciales, desembarco de pasajeros de buses intermunicipales en algunos tramos de la vía, realizar prácticas de recolección de material biológico con fines educativos o científicos sin previo permiso de la autoridad ambiental competente. caza, investigación, pesca ilícita, monitoreo, extracción de material educación, biológico sin autorización por ambiental y parte de la entidad conservación natural, competente, ecoturismo, uso de motores fuera de pesca de subsistencia y borda por el área afectada y transporte fluvial. ingreso de visitantes no autorizados.
Tabla 1 Zonificación del Manejo-Vía Parque Isla de Salamanca (PNNC, 2004). Fuente de datos: (PNNC, 2004).
39
Figura 4 Mapa de Zonificación del Manejo. Fuente de datos: PNNC (2004), PNNC (2007).
3.1.4. Uso y cobertura Las coberturas en la zona de estudio se interpretaron de acuerdo a la metodología Corine Land Cover (CLC) a escala 1:100,000 elaborado por Parques Nacionales Naturales de Colombia (ver Figura 5). Las coberturas presentes son: Arbustal denso, bosque denso alto inundable, bosque fragmentado con pastos y cultivos, estanques para acuicultura marina, lagunas costeras, mares y océanos, mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales, mosaico de pastos y cultivos, obras hidráulicas, pantanos costeros, playones de bajamar, ríos, tejido urbano discontinuo, tierras desnudas y degradadas, vegetación acuática sobre cuerpos de agua, vegetación secundaria o en transición y zonas arenosas naturales. La dinámica de transformación de cada una de las coberturas a través de la historia
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del área protegida es en parte objeto del presente análisis y se desarrollará este tema más a fondo en el presente documento.
Figura 5 Mapa de Uso y Cobertura Fuente: de datos: PNNC (2012a).
3.1.5. Geomorfología La clasificación geomorfológica se basó en el concepto de sistema morfogénicos (IDEAM-Universidad Nacional de Colombia, 1998 y Flórez, 2003 y 2010, citado por PNNC 2015) y se definieron unidades geomorfológicas que permitieron ver en forma integral su génesis, su dinámica y las formas de ocupación; lo anterior se aplicó a la zonificación de unidades geomorfológicas a escala 1:50,000 dentro del AP (PNNC, 2015). Las unidades definidas fueron clasificadas en tres ambientes morfogénicos: marino, fluvial y eólico (Ver Figura 6). 41
3.1.5.1. Ambiente marino El ambiente marino comprende aquellos espacios donde se presenta una compleja interacción de los factores oceánicos y terrestres, condicionados por acciones atmosféricas y geológicas, modificados por las formas de ocupación humana. Los cambios recientes del nivel del mar han afectado la configuración del sistema estuarino y deltaico en el cual se enmarca el área protegida. Bajo las consideraciones anteriores, las siguientes son las geoformas definidas y caracterizadas para el AP (PNNC, 2015). Playas -Mp-
Las playas marinas o cordones litorales son depósitos de playa acumulados en forma sucesiva y compuestos por arena de grano medio a grueso. Su formación está asociada a la redistribución de los aportes aluviales, así como de los sedimentos originados a partir de la erosión litoral.
Las playas están formadas por depósitos sucesivos de arenas con forma convexa dominante, son formas definidas esencialmente por la acumulación y la redistribución de materiales generados por la erosión litoral y los mantos de arena de origen eólico que se formaron en el sector bajo condiciones más áridas.
Los procesos que actúan en esta unidad están esencialmente relacionados con la distribución de los sedimentos por la deriva litoral y ocasionalmente por eventos extremos como el mar de leva. En general, estudios realizados para el Caribe mostraron un ascenso del nivel del mar de 20 cm para el periodo 1880-1980 (Gornitz y Lebedeff, 1987 citado por Martínez, 2001). Marismas -Mm-
Comprende los depósitos formados en áreas bajas con morfología plana-cóncava, donde se llevan a cabo procesos de sedimentación marina y terrestre. Los depósitos consisten en material fino y orgánico con suelos muy pobremente 42
drenados a pantanosos, con presencia de sales y el nivel freático muy superficial. Las marismas son influenciadas por procesos de avance marino, subsidencia, mar de leva y principalmente por sedimentación. En la actualidad pueden contener coberturas de manglar, vegetación herbácea alta y baja, o estar intervenidas. Ciénagas marinas –Mo-
Humedales costeros en régimen de oleaje micromarial con predominio de vegetación de mangle; se encuentran asociados al actual nivel del mar y su formación se asocia a procesos exógenos de viento y oleaje en las playas litorales.
3.1.5.2. Ambiente fluvial El ambiente fluvial se encuentra asociado a la acción de las corrientes de agua y del transporte de sedimentos sobre la superficie terrestre. Los diferentes drenajes se encargan de transportar su carga líquida y sólida a lo largo del sistema fluvial generando procesos erosivos y de acumulación en función de su pendiente, caudal y carga de sedimentos.
En la cuenca baja del río Magdalena, zona donde se enmarca el AP, se desarrolla un complejo de geoformas derivadas de la evolución reciente de los sistemas fluviales con la formación de diques naturales (albardones), vegas de divagación, cubetas de inundación y ciénagas fluviales. Diques Naturales o albardones -Fa-
Los diques son el resultado de la acumulación de sedimentos durante los periodos de desborde a lo largo de los cauces. De forma general, los diques ofrecen emplazamientos atractivos para el establecimiento de la población debido a que es la zona que se inunda con menor frecuencia en la llanura de desborde.
43
Se encuentran dos tipos de diques: diques naturales o albardones activos -Fa1-, y diques subcrecientes o albardones inactivos -Fa2-. Los primeros se encuentran asociados a la dinámica actual de los drenajes principales y activos, mientras que los diques subcrecientes se asocian con cauces abandonados Llanura de Inundación -Fi-
Las llanuras o cubetas de inundación y ciénagas fluviales reciben el excedente de los caudales pico, así constituyen sistemas naturales de amortiguación. Además, es común encontrar cauces abandonados o paleocauces como evidencias de fases anteriores de migración de los sistemas fluviales durante la evolución Holocénica de los valles inferiores. Vegas de Inundación–Fv-
Las vegas de divagación corresponden a franjas estrechas y discontinuas de sedimentación aluvial que bordean los cauces fluviales. Sus formas son plano cóncavas y están compuestas por arenas, limos y arcilla que conforman depósitos de orillar, asociados con los desbordamientos del cauce principal.
Su dinámica está directamente relacionada con el cauce del río, su proceso predominante es la inundación por desborde durante crecidas, o nivel freático alto, que la convierte en una zona de amortiguación para los caudales altos.
En el AP se identificaron dos niveles de vegas de divagación los cuales están asociados, el nivel (Fv1)- a la dinámica actual y el nivel 2 (Fv2) a dinámicas subcrecientes del río, las cuales presentan actualmente encharcamiento e inundación pero no hacen parte de la dinámica de sedimentación actual del río.
3.1.5.3. Ambiente eólico El ambiente eólico es definido por la erosión, transporte y sedimentación por el
44
viento; estos procesos generalmente requieren condiciones áridas, pobre cobertura vegetal y material superficial erodable.
Las geoformas presentes en el AP comprenden depósitos de materiales de origen eólico, constituidos principalmente por partículas del tamaño de la arena y presentan forma de mantos irregulares que recubren parte del costado noroccidental del área protegida definidas como Mantos de dunas –Em. Mantos de dunas –Em-
Estos depósitos están conformados por series de dunas longitudinales con dirección NE preferente, posiblemente asociada con la actividad de los vientos; los depósitos se extienden frente a la zona litoral y en el costado noroccidental del AP. Las dunas del área protegida se consideran asociadas a períodos menos húmedos que el actual, relacionados con las variaciones de los ciclos glaciales durante el Pleistoceno.
45
Figura 6 Mapa de Geomorfología. Fuente de datos: PNNC (2012b), PNNC (2017).
3.1.6. Actores Sociales En el marco del control y vigilancia, la jefatura del Área protegida debe articularse con las familias presentes. De acuerdo al PMA, el grupo social objeto se denomina pescadores, se constituye como el grupo social de mayor participación en la ejecución de los diferentes programas y procesos desarrollados si se tiene en cuenta su influencia con el complejo lagunar (PNNC, 2004). Así mismo, explica el documento, que de los grupos ecológicos organizados, los agremiados en una asociación de primer y segundo grado y todos los barrios de los municipios que cuentan con Juntas de Acción Comunal (JAC) hacen parte de las denominadas comunidades locales. Existen otros grupos tales como: ONG´s, que ejercen presencia esporádica en la región y autoridades ambientales de la jurisdicción: Corporación
Autónoma
Regional
del
Río
Grande
de
la
Magdalena 46
(CORMAGDALENA), (CORPOCESAR),
Corporación Corporación
Autónoma Autónoma
Regional
Regional
del
del
Cesar
Magdalena
(CORPAMAG), Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico (CRA), Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente Barranquilla (DAMAB), y DIMAR; del orden nacional como: el Instituto Colombiano de Desarrollo Rural (INCODER), PNNC y finalmente las autoridades sectoriales como el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Ministerio de Educación Nacional (MEN), MINTRANSPORTE y Ministerio de Agricultura (MINAGRICULTURA).
3.2.
METODOLOGÍA APLICADA
El desarrollo de la metodología en conjunto para el cumplimiento de los objetivos de la presente investigación se muestra en la Figura 7, donde se expone el flujograma de procesos de forma integral. Posteriormente, en los siguientes subcapítulos, se formula la explicación detallada de los procesos en cada uno de los objetivos específicos mostrando sus actividades y la relación de cada resultado con el inicio del siguiente proceso en cumplimiento de lo consignado en el flujograma.
La metodología pretende demostrar el alcance que tiene la aplicación de análisis espacial sustentado de distintas fuentes de información, complementada con fundamentos de teledetección y análisis de imágenes satelitales, a fin de describir fenómenos en coberturas a través del tiempo. Esta metodología fue adecuada para el cumplimiento de cada uno de los objetivos específicos.
47
Figura 7 Flujograma de metodologĂa.
48
3.2.1. Objetivo Específico 1: Vegetación potencialmente afectada. Inicialmente se identificó el trazado vial basado en fuentes cartográficas oficiales. Se establecieron sus cambios a través del tiempo; por otro lado, la hipótesis de esta investigación presenta a la vía como causa del deterioro de la cobertura vegetal; por esta razón se identificó a lo largo de su trazado dichas coberturas y de esta forma se definió la zona afectada denominada en adelante como Zona Base de Referencia (ZBR). El desarrollo de este objetivo se resume en la Figura 8.
Figura 8 Desarrollo metodológico del objetivo específico 1.
Basado en la zonificación de unidades geomorfológicas a escala 1:50,000 dentro de los límites de VIPIS (PNNC, 2015), se identificó la ZBR como zona de estudio, se delimitaron principalmente las zonas potenciales de desarrollo de manglar asociadas a la unidad geomorfológica denominada Marisma Subcreciente (Mm2s) definidas en el apartado 3.1.5.1. De esta unidad se obtuvo el dato de la vegetación que fue afectada por el trazado vial de la Troncal del Caribe, tramo Ciénaga-Barranquilla, la cual es objeto de análisis en el apartado 4.1.1.
49
3.2.2. Objetivo Específico 2: Dinámicas de la vegetación Se validó el comportamiento de la cobertura vegetal con imágenes de varios años identificando la degradación o recuperación a través del tiempo, para ello se obtuvo un conjunto de imágenes de la zona caso de estudio con un lapso de 10 años desde cuando se tiene un precedente de la vía (1953 – hasta 2013). El resultado de este desarrollo es el trazado de mapas en cada década para definir la ganancia o pérdida de cobertura vegetal, se realizó un análisis multitemporal de su estado (degradación o recuperación), ver Figura 9.
Figura 9 Desarrollo metodológico del objetivo específico 2.
Se analizó información multitemporal de diferentes sensores remotos, con el propósito de identificar la dinámica y los cambios de condición de la vegetación de manglar afectada por el trazado vial y sus obras conexas a partir de 1956.
Se interpretaron fotografías aéreas tomadas por el IGAC de 1953 y 1966 e imágenes satelitales de los años 1973, 1985, 1996, 2007 y 2016; estas últimas de 3 sensores distintos, LANDSAT 1, LANSAT 5, LANDSAT 8 para determinar variaciones a través del tiempo. El tratamiento efectuado a las imágenes se resume a continuación.
50
3.2.2.1. Interpretación de fotografías aéreas. En su condición de insumo análogo, la fotografía aérea requiere una interpretación netamente visual y se realiza en función de las características físicas de los elementos de la superficie. UNAD (2006) cita las principales características para la identificación de elementos en una imagen (ver Figura 10).
Figura 10 Características para identificación de elementos en una imagen. Fuente: UNAD (2006).
Dado que la información disponible en la ZBR antes de la declaratoria del AP es muy limitada, solo se obtuvo un conjunto de fotografías aéreas (vuelos de M-7 y M-13 de diciembre de 1953, escala 1:60,000) correspondientes a vuelos militares de la época (ver Figuras 11 y 12).
51
Figura 11 Fotografías aéreas vuelos de M-7 y M-13 de 1953.
52
Figura 12 Fotografías aéreas vuelo M 1444 de 1966.
3.2.2.2. Tratamiento de imágenes de satélite. En los setenta la implementación de los sensores remotos en plataformas satelitales y la producción de imágenes en formatos digitales permitieron, entre muchos objetivos, realizar el seguimiento a la condición de la vegetación. Este estudio cuenta con productos que van desde la implementación de esta tecnología hasta el presente, la forma de realizar el seguimiento a la vegetación consiste en la aplicación de transformaciones; estas se fundamentan en el desarrollo de algoritmos utilizados para mejorar la calidad de la imagen, eliminando redundancias de información, agregando información de otros sensores o removiendo distorsiones; entre estas técnicas se destacan el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) y el Análisis de Componentes
53
Principales (ACP), aquí se destaca la Transformación Tasseled Cap (TTC) (Lozano Rivera y Sierra-Correa, 2005).
El objetivo de una transformación consiste en extraer la información relevante de las imágenes satelitales y para lograrlo se debe cumplir con ciertas condiciones. La Figura 13 muestra el protocolo para el tratamiento de las imágenes satelitales del presente estudio. Una vez finalizado todo el protocolo, los resultados deberán aportar los elementos para establecer la dinámica de la vegetación afectada por el trazado vial.
Figura 13 Protocolo de tratamiento de imágenes satelitales.
Selección de imágenes relevantes para el análisis multitemporal.
En la actualidad, las corporaciones que desarrollan estos productos ofrecen sin costo alguno el acceso a imágenes satelitales históricas a nivel mundial; la disponibilidad de imágenes adecuadas para cumplir a cabalidad este ejercicio es un factor importante en la selección; en caso de no tener acceso a todas las imágenes deseadas se debe sustituir por otro producto similar con el fin de aproximarse a los resultados esperados.
54
Dentro de los criterios para la selección de imágenes satelitales debe evaluarse inicialmente el sensor, cuyos productos tendrán cualidades precisas para la extracción y análisis de información en el cumplimiento de un objetivo específico, en este caso, la evaluación de coberturas vegetales. La resolución del sensor se define como la habilidad de discriminar información en detalle (Estes y Simonet, 1975, citado por Chuvieco 2010), conceptualmente está definida por la resolución espacial, radiométrica, espectral y temporal en conjunto. Basado en la evaluación de estas resoluciones se seleccionaron los sensores de la misión Landsat debido a que disponen de un amplio repositorio de imágenes desde los años setenta en la zona de estudio, adicionalmente con el lanzamiento de su último satélite Landsat 8, se tuvo acceso a imágenes del año 2016. De esta forma, con los productos de los sensores montados en las plataformas Landsat1, Landsat5 y Landsat8, se obtuvo una referencia multitemporal lo más homogénea posible en la ZBR. Las características de las imágenes producto de esta misión se especifican en la tabla 5.
El segundo criterio enfatiza en la visibilidad de la zona de estudio dispuesta en las imágenes, específicamente en la nubosidad y en ciertos fenómenos atmosféricos que hacen parte integral de muchas imágenes y que, generalmente, constituyen un obstáculo en el ejercicio de interpretación. No obstante, las imágenes satelitales se almacenan en formatos digitales multiespectrales, permitiendo aplicar procesos para corregir o eliminar la nubosidad. En tal sentido, se seleccionaron imágenes tomadas en temporadas de sequía, lo cual no subsanó totalmente la presencia de nubes y tampoco pudo establecer intervalos de 10 años exactamente.
Como se mencionó en subcapítulo 3.2.2, de acuerdo a la temporalidad de las imágenes prevista en el plan de trabajo (10 años), desde cuando se tiene un precedente de la vía (1953), se seleccionarían las imágenes para el desarrollo de esta parte del objetivo. Se optó por obtener imágenes cada 10 años aproximadamente, a partir del año de toma de la última fotografía aérea interpretada, es decir: 1966 y no 1953 revaluando lo consignado en el desarrollo del objetivo 2; en consecuencia las imágenes seleccionadas fueron para los años 55
1973, 1985, 1996, 2007 y 2016. Las fechas de toma de cada imagen se encuentran en la tabla 5.
Acerca de la disponibilidad de imágenes, se tuvo acceso a la información de los 7 satélites de la misión Landsat; las imágenes seleccionadas corresponden solamente a 3 de estos satélites como se mencionó, estas fueron consideradas como adecuadas para el cumplimiento del objetivo 2; los catálogos consultados corresponden a los servicios de la United States Geological Survey (USGS) (http://glovis.usgs.gov,
https://earthexplorer.usgs.gov/,
y
https://gdex.cr.usgs.gov/gdex/). La Tabla 2 muestra las características de las imágenes seleccionadas.
Nombre: Multispectral_LM10090521 973002AAA04_MTL Sensor: LANDSAT 1 MSS Fecha de toma : 01/02/1973 Resolución Espacial: 80m Formato: TIFF y MTL Banda 4
Amplitud espectral(µm) (0,5 - 0,6)
Región del Espectro Verde
5
(0,6 - 0,7)
Rojo
6
(0,7 - 0,8)
IR Próximo
7
(0,8 - 1,1)
IR Próximo
Nombre: LT50090521985008AAA02 Sensor: LANDSAT 5 MSS y TM Fecha de toma: 08/01/1985 Resolución Espacial: 30 m *Resolución Espacial de la Banda 6: 120m Formato: TIFF 1 2 3
Amplitud espectral(µm) (0,45 - 0,52) (0,52 - 0,60) (0,63 - 0,69)
4
(0,76 - 0,90)
5
(1,55 - 1,75)
6* 7
(10,4 - 12,5) (2,08 - 2,35)
Banda
Región del Espectro Azul Verde Rojo Infrarrojo cercano Infrarrojo cercano Banda Termal Infrarrojo medio
56
Nombre: LT50090521996199XXX00 Sensor: LANDSAT 5 MSS y TM Fecha de toma: 17/07/1996 Resolución Espacial: 30 m *Resolución Espacial de la Banda 6: 120m Formato: TIFF 1 2 3
Amplitud espectral(µm) (0,45 - 0,52) (0,52 - 0,60) (0,63 - 0,69)
4
(0,76 - 0,90)
5
(1,55 - 1,75)
6 7
(10,4 - 12,5) (2,08 - 2,35)
Banda
Región del Espectro Azul Verde Rojo Infrarrojo cercano Infrarrojo cercano Banda Termal Infrarrojo medio
Nombre: LT05_L1TP_009052_2007 0918_201 Sensor: LANDSAT 5 MSS y TM Fecha de toma: 18/09/2007 Resolución Espacial: 30 m *Resolución Espacial de la Banda 6: 120m Formato: TIFF 1 2 3
Amplitud espectral (µm) (0,45 - 0,52) (0,52 - 0,60) (0,63 - 0,69)
4
(0,76 - 0,90)
5
(1,55 - 1,75)
6*
(10,4 - 12,5)
7
(2,08 - 2,35)
Banda
Región del Espectro Azul Verde Rojo Infrarrojo cercano Infrarrojo cercano Banda Termal Infrarrojo medio
57
Nombre: LC80090522016110LGN00 Sensor: LANDSAT 8 MSS y TM Fecha de toma: 19/04/2016 Resolución Espacial: 30 m *Resolución Espacial de la Banda 8: 15 m Formato: TIFF Banda
Amplitud espectral(µm)
1
(0.433 - 0.453)
2 3 4
(0.450 - 0.515) (0.525 - 0.600) (0.630 - 0.680)
5
(0.845 - 0.885)
6
(1.560 - 1.660)
7
(2.100 - 2.300)
8* 9
(0.500 - 0.680) (1.360 - 1.390)
Región del Espectro Coastal / Aerosol Blue Green Red Infrarrojo cercano Infrarrojos de longitud de onda corta Infrarrojos de longitud de onda corta Pancromático Cirrus
Tabla 2 Imágenes satelitales seleccionadas para el análisis multitemporal. Fuente de los datos: INEGI, s.f. y USGS, s.f.
Análisis preliminar de las imágenes satelitales.
Una vez obtenidas las imágenes satelitales, se realizó un análisis exploratorio a cada una, este consistió en observar las imágenes combinando las bandas en color natural, esta combinación tiene la propiedad de identificar infraestructuras, cuerpos de agua y diferenciar la cobertura vegetal densa del suelo desnudo. Paralelamente se comparó con la combinación de bandas (4, 3, 2) para resaltar la biomasa en la ZBR, diferenciar vegetación sana y enferma a través de índices de humedad en la superficie.
58
Cociente de Vegetación NDVI
Con el fin de precisar el comportamiento de la vegetación presentado en el análisis preliminar, se aplicó el NDVI, el cual consiste en el resultado de una división realizada pixel a pixel entre las bandas del rojo y del infrarrojo cercano de la imagen; el comportamiento de la vegetación en el espectro visible y el infrarrojo permiten utilizar esta operación para obtener un resultado puntual, discriminar la vegetación sana de otras coberturas como los suelos, aguas con sedimentos e incluso vegetación seca o con estrés hídrico. Se fundamenta en la mayor absorción de energía que tiene la vegetación sana en la banda del rojo, situación que obedece a niveles digitales (ND) bajos en contraste con la alta reflectancia en el infrarrojo cercano. Entre mayor sea el contraste de reflectancia del R e infrarrojo cercano (IRC), la vegetación tendrá mayor vigor, un bajo contraste se traduce en una vegetación enferma o con poca densidad (Chuvieco, 2010). Transformación Tasseled Cap.
Continuando con la evaluación del comportamiento de la vegetación en la ZBR, se realizó el análisis TTC. El concepto y desarrollo de la TTC es, en resumen, una matriz de coeficientes cuyo objeto es describir las características físicas de los cultivos agrícolas extrayendo y evaluando su brillo, verdosidad y marchites (Chuvieco, 2010). Esta transformación fue desarrollada en 1976 por R. J. Kauth y G. S. Thomas para el sensor MSS de Landsat 1 (Proklamasi, Myint, Rafina, y Sugiyanto, 2015), la Tabla 3 muestra los coeficientes para este sensor. Posteriormente nuevos desarrollos diversificaron este proceso para acoplarlo a distintos sensores. Chuvieco (2010) explica el desarrollo de los nuevos coeficientes para la TTC aplicados al sensor TM en 1984 por Crist y Cicone (ver Tabla 4). Por último, Baig, Zhang, Shuai, y Tong (2014) desarrollaron la matriz de coeficientes TTC para el Sensor OLI en Landsat 8 (ver Tabla 5).
59
Brightness Greenness Yellowness
LS 1 Band 1 0.322 -0.283 -0.899
LS 1 Band 2 0.603 -0.660 0.428
LS 1 Band 3 0.675 0.577 0.076
LS 1 Band 4 0.262 0.388 -0.041
Tabla 3 Matriz de coeficientes TTC para el Sensor MSS Fuente: Proklamasi et al., 2015
Brightness Greenness Wetness
LS 1 Band 1 0.3037 -0.2848 0.1509
LS 1 Band 2 0.2793 -0.2435 0.1973
LS 1 Band 3 0.4743 -0.5436 0.3279
LS 1 Band 4 0.5585 0.7243 0.3406
LS 1 Band 5 0.5082 -0.0840 -0.7112
LS 1 Band 7 0.1863 -0.1800 -0.4512
Tabla 4 Matriz de coeficientes TTC para el Sensor TM Fuente: Chuvieco, 2010.
Brightness Greenness Wetness TCT4 TCT5 TCT6
LS 8 Band 1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
LS 8 Band 2 0.3029 -0.2941 0.1511 -0.8239 -0.3294 0.1079
LS 8 Band 3 0.2786 -0.2430 0.1973 0.0849 0.0557 -0.9023
LS 8 LS 8 Band 4 Band 5 0.4733 0.5599 -0.5424 0.7276 0.3283 0.3407 0.4396 -0.0580 0.1056 0.1855 0.4119 0.0575
LS 8 Band 6 0.5080 0.0713 -0.7117 0.2013 -0.4349 -0.0259
LS 8 Band 7 0.1872 -0.1608 -0.4559 -0.2773 0.8085 0.0252
Tabla 5 Matriz de coeficientes TTC para el Sensor OLI Fuente Baig et al., 2014
El referente para entender los resultados de la transformación TCC consiste en que cada una de las tres bandas resultantes (Brillo, Verdor, Humedad), mostrarán, en ND más altos, la presencia de cada uno de los mencionados componentes respectivamente. Interpretación de resultados.
Una vez interpretados los resultados de las trasformaciones y aplicados los análisis que permitan comprender el comportamiento de la cobertura, se pudo estimar si la vía y todas las acciones en torno al desarrollo de ésta, son un determinante en el comportamiento de la cobertura vegetal. Estos resultados se 60
explican con mayor detalle en el subcapítulo 4.1.2.2.
3.2.3. Objetivo Específico 3: Análisis de medidas de mitigación Se espera identificar si los impactos que implican cambios en la cobertura vegetal están dados a partir de la interrupción de flujos de agua, consecuencia de la construcción de la vía Troncal del Caribe en el Tramo Ciénaga – Barranquilla. Para el desarrollo metodológico de este objetivo se realizó una integración general
de
los
resultados
obtenidos
en
el
objetivo
2,
junto
con
la
georreferenciación obtenida de los pasos de agua (Box-Culvert) instalados en la vía (ver Figura 14), esta integración debe reflejar si existe un efecto directo de la presencia o no de estos pasos de agua sobre la cobertura vegetal. Se tomaron los mapas resultantes con la dinámica de la vegetación y se analizó la presencia de estos pasos de agua a través del tiempo; de esta comparación se elaboraron diferentes mapas que evidencian la afectación.
Figura 14 Desarrollo metodológico del objetivo específico 3.
Con la finalidad de analizar la influencia de los pasos de agua (Box Culvert) instalados actualmente para mitigar la degradación en las zonas con vegetación afectadas por el trazado vial, se consolidó un listado georreferenciado de obras de drenaje sobre la vía Barranquilla Ciénaga desde el kilómetro 7 hasta el 51 (PNNC, 2016). Actualmente la vía cuenta con 217 pasos de agua, de los cuales, 175 se
61
encuentran dentro de los límites del área protegida y 53 son los relevantes para analizar en el presente estudio por encontrarse en inmediaciones de la ZBR.
Para facilitar la identificación en los mapas, se categorizó y codificó cada obra de drenaje conforme a su estructura, estas pueden tener pasos a través de tubería o cajón de concreto y de acuerdo al número de entradas de agua, puede ser doble o sencilla. La Tabla 6 cita la cantidad de Box Culvert en la ZBR de acuerdo a su estructura y las Figuras 16, 17, 18 y 19 muestran de manera ejemplar su instalación en la vía. Por su parte, la Figura 15 muestra la localización de las obras de drenaje
Figura 15 Localización de Box Culvert en Zona Base de Referencia. Fuente de datos: PNNC (2016).
62
Descripción Cajón doble Cajón sencillo Tubería doble Tubería sencilla Total
Tipo C2 C1 T2 T1
Cantidad 6 3 2 42 53
Tabla 6 Obras de Drenaje Box Culvert instalados en la ZBR. Fuente: (PNNC, 2016)
Figura 16 Obra de drenaje Box Culvert tipo cajón Figura 17 Obra de drenaje Box Culvert tipo cajón sencillo C1.
doble C2.
Figura 18 Obra de drenaje Box Culvert tipo Figura 19 Obra de drenaje Box Culvert tipo tubería doble T2.
tubería sencilla T1.
Si bien no se obtuvo la fecha de instalación de estos elementos para mitigar la fragmentación en la dinámica del ecosistema de manglar, todo apunta a que la 63
gran mayoría fueron instalados en la segunda mitad de la década de los noventa con ocasión de la inclusión de la ecorregión CGSM como sitio RAMSAR; en consecuencia, aun cuando el análisis se realiza para todas las imágenes, la influencia de los Box Culvert se tendrá en cuenta únicamente para las imágenes de los años 2007 y 2016.
64
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1.
RESULTADOS 4.1.1. Resultados del Objetivo 1: Vegetación potencialmente afectada.
Se precisó la zona base de referencia (ZBR), asociada a la unidad geomorfológica denominada Marisma Subcreciente (Mm2s) donde se encuentran las zonas potenciales de desarrollo de manglar y en la cual se generaron los cambios sobre la vegetación por la construcción del proyecto vial mencionado (Ver Figura 20). La ZBR abarca un complejo fluviomarino asociado a la dinámica del río Magdalena con la influencia marina del litoral Caribe (IDEAM 1998, citado por Martínez 2001). El sector analizado está delimitado al norte con la Troncal del Caribe en el tramo Ciénaga-Barranquilla, al occidente con las vegas de divagación del delta del Magdalena, al sur y al oriente con la Ciénaga Grande de Santa Marta; en la Figura 20 se muestra su localización.
65
Figura 20 Mapa de localización de la zona base de referencia (ZBR). Fuente de datos: PNNC (2012b), PNNC (2017).
4.1.2. Resultados del Objetivo 2: Dinámicas de la vegetación. Del resultado de la interpretación de elementos en las fotografías aéreas y el tratamiento a las imágenes satélite se obtuvieron los siguientes resultados.
4.1.2.1. Resultados de la Interpretación de fotografías aéreas El material fotográfico permitió identificar para el año de 1953 un estado de conservación de la vegetación de manglar sin ninguna intervención prácticamente y aún no existía el trazado vial (ver Figura 21). Posteriormente las fotografías del vuelo M-1444 de 1966 (ver Figura 22) evidencian la construcción de la vía y denotan pocos cambios sobre el manglar, no obstante, se destaca de la 66
interpretación de las fotografías de 1966, la desecación de cuerpos de agua aledaños a la zona donde se construyó la vía, observados en las imágenes de 1953.
Una vez realizada la interpretación de las fotografías, se determinaron 8 coberturas presentes en la ZBR: 1) Vía Ciénaga-Barranquilla, 2) Canal, 3) Drenaje, 4) Complejos Dunares, 5) Espejo de Agua, 6) Zona de Fluctuación de Nivel del Cuerpo de Agua, 7) Zona Pantanosa sin desarrollo de Vegetación de Manglar y 8) Zona Pantanosa con desarrollo de Vegetación de Manglar; estas 2 ultimas, las más destacables, debido a que identifican en forma homogenizada la diversidad de cobertura con vegetación de manglar presente en la ZBR y además reflejan un ligero cambio en esta cobertura entre 1953 y 1966 (ver Figuras 21 y 22).
Figura 21 Mapa de interpretación de coberturas en 1953 en la ZBR.
67
Figura 22 Mapa de interpretación de coberturas en 1966 en la ZBR.
4.1.2.2. Resultados del tratamiento de imágenes de satélite •
Resultado del Análisis preliminar de las imágenes satelitales
Para entender este análisis exploratorio, al realizar una composición de bandas en color natural, se puede ver la superficie terrestre como la perciben nuestros ojos, discriminando elementos básicos como: cuerpos de agua, cultivos, bosques, suelo desnudo y el área urbana debido a que utiliza los canales del espectro visible (R, G, B). Lozano Rivera y Sierra Correa (2005) describen los elementos de la imagen en falso color de la siguiente manera: el manglar toma un color rojo, las áreas urbanas color gris con niveles digitales altos, los cuerpos de agua color
68
negro y los pantanos sin cobertura color verde; es ideal para hacer el seguimiento a zonas pantanosas con desarrollo de vegetación de manglar. El resultado preliminar consiste en una pérdida de vitalidad en la vegetación de la ZBR entre 1973 y 1996 (ver Figuras 23, 24 y 25). Posteriormente, en la imagen de 2007, se observa una lenta recuperación en la vegetación que se prolonga hasta 2016 (ver Figuras 26 y 27).
Composición de Bandas Color Natural.
Composición de Bandas Falso Color.
Figura 23 Imagen Landsat 1 MSS 01/02/1973. A la derecha en combinación R,G,B/3,2,1 y a la izquierda R,G,B/2,2,1
Figura 24 Imagen Landsat 5 TM 08/01/1985. A la izquierda en combinación R,G,B/3,2,1 y a la derecha R,G,B/4,3,2.
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Figura 25 Imagen Landsat 5 TM 17/07/1996. A la izquierda en combinaciรณn R,G,B/3,2,1 y a la derecha R,G,B/4,3,2.
Figura 26 Imagen Landsat 5 TM 12/11/2007 A la izquierda en combinaciรณn R,G,B/3,2,1 y a la derecha R,G,B/4,3,2.
Figura 27 Imagen Landsat 8 OLI 19/04/2016 A la izquierda en combinaciรณn R,G,B/4,3,2 y a la derecha R,G,B/5,4,3.
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Resultado de la aplicación del Cociente de Vegetación NDVI
Los resultados del índice de vegetación muestran un proceso de deterioro en la cobertura vegetal entre 1973 y 1996 (ver Figuras 28 a 30) seguido de un lento proceso de recuperación hasta la actualidad. En detalle las coberturas presentan el siguiente comportamiento: en 1973 la vegetación en la ZBR presentaba un incipiente proceso de deterioro (ver Figura 28), existía una importante respuesta fotosintética y mostraba bien definidos los cuerpos de agua contrastados por este tipo de vegetación. En la Figura 29 de 1985, se revela una extensión considerable de vegetación con estrés hídrico al oriente y pequeños claros en el suelo. En la Figura 30 de 1996, el pantano sin vegetación de manglar se vuelve predominante y su resultado es similar al reflejado por el agua, al oriente solo una pequeña franja de vegetación de manglar separa la CGSM de los elementos descritos en 1985. A continuación, en 2007, esa misma franja inicia un lento proceso de recuperación. Esta situación se manifiesta en mayor proporción al occidente donde la vegetación incrementa su vigorosidad (ver Figura 31). Finalmente, la imagen de 2016 muestra una recuperación de la cobertura vegetal en toda la ZBR (ver Figura 32). Es importante aclarar que en la Figura 27 las bandas involucradas en la transformación son la 2 y la 4, correspondiente al R e IR, precisando que esta imagen tiene 2 bandas de infrarrojo, pero la número 4 es la referente a la longitud de onda donde la reflectancia es más alta, en consecuencia, hay mayor contraste en la reflectancia.
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Figura 28 Transformaciรณn Landsat 1 MSS 01/02/1973.
NDVI,
imagen
Figura 29 Transformaciรณn Landsat 5 TM 08/01/1985.
NDVI,
imagen
Figura 30 Transformaciรณn Landsat 5 TM 17/07/1996.
NDVI,
imagen
Figura 31 Transformaciรณn Landsat 5 TM 12/11/2007.
NDVI,
imagen
Figura 32 Transformaciรณn NDVI, imagen Landsat 8 OLI 19/04/2016
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Resultados de la Transformación Tasseled Cap
Banda de Verdor
El componente de verdor refleja con gran claridad los dominios vegetales presentes en la imagen, destaca el contraste entre los espacios edificados y suelos desnudos frente a las coberturas vegetales (Chuvieco, 2010). El resultado de la transformación evidencia cambios en la cobertura vegetal, la Figura 33 de 1973 muestra masas de vegetación representadas por ND altos, en función de la respuesta espectral de la banda verde y no en función de la humedad; también se identifican con tonos más claros alrededor de los cuerpos cenagosos. En 1985 (ver Figura 34) los cuerpos de agua se hacen menos visibles en la ZBR dado que se pierde calidad en la vegetación y ninguno de estos dos elementos reflejan verdosidad, en consecuencia se confunden. Esta situación continúa en 1996, la presencia de un elemento con niveles digitales muy bajos al occidente de la imagen corresponde a la nubosidad presente sobre la zona urbana de Barranquilla (ver Figura 35). Posteriormente, en 2007 el resultado de este índice muestra una probable resiliencia en la vegetación de la ZBR (ver Figuras 36 y 37), el proceso se invierte y la vegetación se hace más visible en la imagen de 2016.
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Figura 33 Landsat 1 MSS 01/02/1973, Banda de Verdosidad
Figura 34 Landsat 5 TM 08/01/1985, Banda de Verdosidad.
Figura 35 Landsat 5 TM 17/07/1996, Banda de Verdosidad.
Figura 36 Landsat 5 TM 12/11/2007, Banda de Verdosidad.
Figura 37 Landsat 8 OLI 19/04/2016, Banda de Verdosidad.
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Banda de Brillo
El brillo permite realzar las condiciones físicas que definen el suelo en una imagen, los ND altos en esta banda permiten destacar edificaciones y elementos que se constituyen como antrópicos, por ejemplo: la vía Ciénaga-Barranquilla y los suelos desnudos, dado que se constituyen como los más reflectantes en el espectro.
Tomando como referente la alta reflectancia de la zona urbana de Barranquilla (ver Figura 38 y 39), las imágenes que resultaron de esta transformación muestran el trazado vial en tonos medios en la zona de estudio y en tonos más oscuros las coberturas vegetales. En las Figuras 40 y 41 correspondientes a 1996 y 2007 los suelos se traducen en una baja reflectancia al punto de no poder identificar algunos de los cuerpos cenagosos, esto es muy importante dado que el resultado de la banda de verdosidad también mostró bajos niveles para esta época. En conclusión: aun cuando la calidad de la vegetación es baja, los suelos desnudos no son destacables por la reflectancia (no son visibles) y eso se debe a la estructura del mangle, que aún con estrés hídrico, su formación proporciona sombra al suelo. A partir del 2007 la vegetación en la ZBR inicia un proceso de recuperación y tiende a verse como 30 años atrás, aun cuando la vegetación no refleja con gran nitidez los cambios de cobertura (ver Figura 42).
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Figura 38 Landsat 1 MSS 01/02/1973, Banda
Figura 39 Landsat 5 TM 08/01/1985, Banda de
de Brillo.
Brillo.
Figura 40 Landsat 5 TM 17/07/1996, Banda de
Figura 41 Landsat 5 TM 12/11/2007, Banda de
Brillo.
Brillo.
Figura 42 Landsat 8 OLI 19/04/2016, Banda de Brillo.
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Banda de Humedad
Con la finalidad de identificar altos contenidos de humedad se aplicó esta transformación en la ZBR. Sin embargo, esta no se pudo aplicar a la imagen de Landsat 1 tomada en 1973 como quiera que los coeficientes desarrollados para el sensor TM resaltan solo el brillo, la verdosidad y la marchitez; en tal sentido no es comparable con el resto de imágenes estudiadas.
Tomando como referente el río Magdalena que posee alta reflectancia, se identificaron en la imagen de 1985 todos los espejos de agua menores en el complejo cenagoso (ver Figura 43). Alrededor de cada uno de estos la vegetación circundante se torna en niveles digitales más altos, seguido por la vegetación con menor proporción de humedad, hasta llegar al área metropolitana de Barranquilla y el complejo dunar en el litoral con mínima reflectancia. Entre 1996 y 2017 (ver Figuras 44, 45 y 46) los cuerpos de agua y la vegetación circundante no muestran variación significativa, debido a que la humedad generalmente está asociada a la vegetación y no a los cuerpos de agua. Es decir, en este caso la humedad como fenómeno atmosférico, es más predominante en coberturas vegetales que en superficies de agua, al observar la imagen de 2017 la sombra de la vegetación se muestra en niveles digitales medios, esta es la respuesta de la presencia de follaje en la cobertura tal cual se mostró en 1985. El resultado es consistente con el producto de las anteriores transformaciones y con los del NDVI aplicado a las imágenes.
77
Figura 43 Landsat 5 TM 08/01/1985, Banda de
Figura 44 Landsat 5 TM 17/07/1996, Banda de
Humedad.
Humedad.
Figura 45 Landsat 5 TM 12/11/2007, Banda de
Figura 46 Landsat 8 OLI 19/04/2016, Banda de
Humedad.
Humedad.
4.1.3. Resultados del Objetivo 3: Análisis de medidas de mitigación.
Los resultados de este análisis espacial muestran una influencia positiva de los pasos de agua Box Culvert, la recuperación más notoria se presenta en las zonas de influencia de los Box Culvert tipo C1 y C2, situación consecuente con su diseño; estos tienen mayor capacidad de paso de agua, así mismo, existe una recuperación en función de su cercanía con el litoral, en este sentido los Box
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Culvert tipo C2, que están más lejos del litoral muestran una recuperación más lenta; por su parte los Box Culvert Tipo T1 y T2 presentan una recuperación baja, casi nula (ver Figuras 47 y 48).
Figura 47 Influencia de Box Culvert en la
Figura 48 Influencia de Box Culvert en la
cobertura vegetal de manglar 2007.
cobertura vegetal de manglar 2016.
4.2. DISCUSIÓN 4.2.1. Discusión del Objetivo 1: Vegetación potencialmente afectada.
La selección del Marisma Subcreciente (Mm2s) para la determinación de la ZBR, se debió a que la característica principal de esta unidad geomorfológica es su estado de recuperación por efecto de la intervención antrópica, como lo explica PNNC (2007). El exceso de agua salada deteriora el manglar mediante el proceso de hipersalinización del suelo causado por el bajo intercambio de agua dulce y de agua salobre porque quedan suspendidas en esta unidad geomorfológica, ya que la vía le impide salir nuevamente al mar.
La ZBR presenta un delicado complejo ecológico que fue alterado por la construcción de la vía Ciénaga-Barranquilla entre 1956 y 1960; a causa de esto se interrumpieron los flujos de agua salobre que alimentaban los manglares y con 79
ello se afectó su ciclo de vida. Sin embargo, como respuesta al estado de degradación de esta cobertura de bosque natural, se iniciaron obras de mitigación que mejoraron la condición de vida del ecosistema alterado; no obstante, la recuperación ha sido un proceso lento que solo hasta el presente siglo comienza a mostrar resultados.
Siendo una fuente secundaria de información, la caracterización geomorfológica se constituyó en un insumo fundamental para comprender la dinámica de los procesos ambientales de la vegetación de manglar y, en este caso, permitió por sí sola establecer la zona base de referencia de análisis.
4.2.2. Discusión del Objetivo 2: Dinámicas de la vegetación. 4.2.2.1. Discusión de la interpretación de fotografías aéreas. Las fotografías aéreas corresponden a periodos de análisis muy antiguos porque para la época previa a la construcción de la vía no se contaba con la tecnología de sensores satelitales. Aun así, son un importante insumo para caracterizar la línea base de referencia en la cual se encontraba la vegetación de la ZBR, en condiciones naturales y de poca alteración.
Analizando el resultado de este proceso se identificó la cobertura de manglar de referencia en condiciones casi prístinas. En este sentido las fotografías aéreas cumplieron con el propósito de establecer un marco de referencia y se pueden comparar los impactos acumulativos con los cambios generados posteriormente a causa de la construcción de la vía.
En busca de identificar cambios de cobertura, el análisis multitemporal desarrollado permitió, en primera instancia, identificar las condiciones iniciales en las cuales se encontraba la cobertura vegetal de manglar antes de la construcción del trazado vial a través de las aerofotografías de 1953; con las aerofotografías de 1966 se identificó el trazado vial muy cerca de la línea del litoral, el cual secó
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varios espejos de agua, así mismo, es evidente una leve alteración de la cobertura vegetal (Ver Figuras 21 y 22). En este sentido, tras la construcción de la vía, son pocos los cambios sobre el manglar entre 1953 y 1966 debido a que las perturbaciones a la vegetación son graduales y acumulativas en el tiempo; así lo muestran las imágenes de satélite de periodos más recientes.
4.2.2.2. Discusión del tratamiento de imágenes de satélite. En lo referente a las bandas del espectro no visible, es preciso mencionar que poseen un potencial de información sumamente valioso, el desarrollo de tecnologías en teledetección y la comercialización de información derivada de sensores satelitales amplió la gama de análisis temáticos con los cuales se pudo realizar una mejor comprensión de la superficie terrestre y en consecuencia, del estado de la vegetación a partir de la caracterización más detallada del espectro electromagnético; fruto de ello, la captura de elementos no perceptibles con la visión del ojo humano, en este sentido se analizaron imágenes con el objeto de comprender la dinámica de la vegetación a partir de análisis de vigorosidad y de su respuesta fotosintética que no se percibían con detalle en la combinación de bandas en color natural de Landsat, ni en las fotografías aéreas.
De los resultados de la aplicación del NDVI se consideran 2 situaciones: Las imágenes Landsat 5 (Figuras 29, 30 y 31) presentan comportamiento similar en relación al resultado del NDVI, sin embargo, en la Figura 32 que muestra el resultado de la imagen Landsat 8 de 2016, si bien guarda correlación con la variación presentada en la cobertura, no se reflejó en los mismos términos (tonos), esto puede estar asociado a la diferencia en el ancho de los canales del sensor OLI y TM, que se toman como referencia del espectro en el NDVI.
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Algunas de las variaciones en los resultados de las imágenes están asociadas al comportamiento de la lluvia, esto juega un papel importante en la respuesta fotosintética de la vegetación, sin embargo, se evidencia que la ZBR analizada presenta un contraste marcado con sus alrededores, lo que permite establecer que la dinámica de cambio de los manglares afectados es consecuencia de la construcción de la vía.
En lo concerniente a los resultados de la transformación Tasseled Cap se destaca lo siguiente:
La extracción del verdor en la imagen mostró ND altos en las masas vegetales, que en principio pueden asociarse a la resequedad del suelo o de la misma vegetación. Es importante aclarar que en la interpretación de la verdosidad una imagen no es igual a la interpretación de la humedad: la primera presenta NDs muy altos en función de una alta respuesta fotosintética y la segunda, la presencia y acumulación de agua en la vegetación respondiendo con NDs bajos. En este sentido, ambas respuestas espectrales identificarán siempre una vegetación en buenas condiciones.
Respecto a la extracción del brillo en las imágenes, el suelo desnudo en la ZBR tampoco presentó la reflectancia esperada en comparación con las zonas aledañas (NDs altos), esto se debe a una situación que no se ha profundizado en este estudio y consiste en la estructura de la vegetación de manglar, que aun cuando carezca de follaje, le proporciona sombra suficiente a los suelos desnudos y con estrés hídrico.
En cumplimiento de establecer la dinámica de la vegetación afectada por el trazado vial, el resultado del protocolo aplicado permitió dar un tratamiento adecuado a las imágenes de satélite para identificar el comportamiento de la cobertura vegetal a través del tiempo en la ZBR. Acorde al propósito del objetivo 2, se demostró con la interpretación de las transformaciones desarrolladas, que la cobertura vegetal tuvo un proceso de transformación en el tiempo, primero
82
presentó un drástico deterioro durante una temporada y después un lento proceso de recuperación.
En razón de esto, los análisis de ganancia y pérdida de bosques de Manglar desarrollados por el INVEMAR (Ibarra et al., 2014), muestran que en toda la ecorregión de la CGSM hubo pérdidas considerables de hectáreas de bosque de manglar a partir de la construcción de la vía; esto concuerda con la recuperación progresiva que se adelanta desde los noventa conforme a sus estudios de monitoreo en la CGSM, la Tabla 7 muestra las cifras obtenidas por esta entidad con base en procesos de teledetección y tratamiento estadístico.
ID
AÑO
1 2 3
1956 1968 1987
4
1993
5
1995
6
1997
7
1999
8
2001
9
2003
TIPO DE SATÉLITE O SENSOR
Fotografías Aéreas Fotografías Aéreas Fotografías Aéreas Imágenes de Satélite SPOT XS y LANDSAT TM 1993 Imágenes de Satélite SPOT XS y LANDSAT TM 1995 Imágenes de Satélite SPOT XS y LANDSAT TM 1997 Imágenes de Satélite SPOT XS y LANDSAT TM 1999 Imágenes de Satélite LANDSAT TM 2001 Imágenes de Satélite LANDSAT TM 2004.
ÁREA DE MANGLAR VIVO (ha)
MANGLA R VIVO (%)
COBERTURA DE MANGLAR RECUPERAD O
RECUPERACIÓ N (%)
51,150 49,060 30,340
100 96 59
-
-
26,440
52
-
-
22,580
44
-
-
23,770
46
1,190.0
4.2
25,750
50
3,170.0
11.1
29,158
57
6,578.0
23.0
26,701
52
4,120.6
14.4
Imágenes de Satélite 29,576 58 6,996.0 SPOT XS y ÁSTER Imágenes de Satélite 11 2009 35,631 70 13,050.8 ASTER Imágenes de Satélite 12 2011 SPOT 4 XS y ASTER 38,544 75 15,964.1 2011 Imágenes de Satélite 13 2013 30,569 77 16,989.1 SPOT 5 y Landsat 8 2013 Tabla 7 Dinámica histórica de la cobertura de manglar de la CGSM. 10
2007
24.5 45.7 55.9
Fuente: Ibarra et al., 2014.
83
Sin embargo, en la ZBR se observa que la distribución del proceso de cambio de la cobertura vegetal de manglar no se manifestó de forma homogénea, esto se debe a dos factores generales:
1. Por la cercanía a los cuerpos de agua y sus dinámicas, ya sean estos canales o ciénagas. 2. Por la distancia a las zonas de intervención de los flujos de agua por parte de la construcción vial.
Finalmente, los resultados del análisis desarrollado en cumplimiento del objetivo 2, son consecuentes con la serie de reportes periódicos anuales denominados “Monitoreo de Las Condiciones Ambientales y Los Cambios Estructurales y Funcionales de Las Comunidades Vegetales y de Los Recursos Pesqueros durante la rehabilitación de la CGSM” (INVEMAR, s.f.). Estos exponen el estado ambiental de la ciénaga tras implementar el proyecto “PROCIENAGA” y se constituyen como referente técnico en temas marino-costeros en el país.
4.2.3. Discusión del Objetivo 3: Análisis de medidas de mitigación. Se determinó una clara incidencia de los Box Culvert instalados en la vía como resultado del cruce espacial entre los índices de vegetación de 2007 y 2016 obtenidos del objetivo 2, debido a que muestran cierta recuperación en esta última década. En este lapso, los análisis y transformaciones aplicadas muestran que el proceso de recuperación es lento y se estima una influencia positiva de los pasos de agua sobre la cobertura vegetal.
La controversia acerca de este comportamiento radica en que la recuperación en la cobertura no es constante en toda la ZBR como se mencionó en la discusión del objetivo 2; esto obedece en parte a la presencia o cercanía de cuerpos de agua y dinámicas fluviales; por esta razón se puede estimar una mayor recuperación de cobertura al occidente de la ZBR, que al oriente donde la dinámica fluvial es menor. Así mismo, es objeto de discusión el tipo de Box 84
Culvert instalado a través de la vía, al occidente hay más presencia de Box Culvert tipo C1 y C2 con mayor capacidad para el paso de agua en ambos sentidos mientras que al occidente predominan los T1 de menor capacidad; en consecuencia, a menor capacidad de paso de agua, menor es la posibilidad de intercambio de aguas que permitan la recuperación de la cobertura vegetal.
4.2.4. Discusión y análisis general del proceso. El desarrollo del proceso planteado mostró que es de suma importancia el estudio previo de literatura e información de referencia acerca de la zona. Esto permitió establecer la caracterización del área basado no solo en un referente cartográfico, sino en su descripción por temáticas. En consecuencia, para el cumplimiento del objetivo 1, fue suficiente entender los criterios que definen la unidad geomorfológica (Mm2s) que agrupa los suelos pobremente drenados con presencia de vegetación de manglar sin necesidad de interpretar imágenes para delimitar la ZBR. Ahora, si las fotografías aéreas análogas de 1953 y 1966 se interpretaron, fue para delimitar coberturas presentes en la ZBR, en cumplimiento del objetivo 2. En torno a este objetivo se estableció el análisis multitemporal de 65 años aproximadamente, con intervalos de 10 años en cada imagen. Las primeras décadas corresponden a las mencionadas fotografías aéreas, con las siguientes limitantes: 1) falta de información en las fotografías, porque el trazado de la línea de vuelo M 1444 no cubrió la totalidad de la ZBR en el año de 1966, por lo tanto, se acotó el análisis para dicho intervalo. 2) la temporalidad de las fotografías, puesto que en el primer intervalo estudiado no se cumplió el criterio de los 10 años.
En torno a la disposición de imágenes satelitales para analizar la ZBR desde la década del 70 hasta el presente, se concluye como satisfactoria. Aun cuando las imágenes en parte presentaron nubosidad, ésta no intervino en la ZBR, porque las imágenes se seleccionaron, en lo posible, en temporadas de sequía conforme a la caracterización del clima del AP expuesta en el apartado 3.1.1. El resultado es una selección de imágenes en cada década, sin poder cumplir estrictamente el 85
intervalo de 10 años, aun cuando los productos seleccionados (misión Landsat) gozan de un gran repositorio.
En lo referente a las imágenes de Landsat, se analizaron productos de los sensores MSS, TM y OLI, a bordo de los satélites Landsat 1, 5, y 8 respectivamente. Los análisis realizados se acotaron por la diferencia en las especificaciones de cada sensor. En el análisis de la transformación Tasseled Cap aplicada a las imágenes de satélite, no se pudo extraer la banda de humedad para la imagen de Landsat 1, porque el desarrollo de los coeficientes para el sensor TM no incluye esta banda, el resultado fue omitir este análisis para la imagen de Landsat 1 de 1973. El sensor OLI, que si bien abarca las mismas bandas que el sensor TM, tiene anchos de banda distintos y los resultados son evidentes en las Figuras 32 y 46. Las tonalidades asignadas para representar el estado de la cobertura vegetal no son consecuentes con las imágenes de los años anteriores (Landsat 5 y Landsat 1); en consecuencia se aclaró en cada apartado que, las citadas imágenes corresponden al sensor OLI de Landsat 8 y el lector que interprete las imágenes entenderá los resultados.
En el tiempo prolongado que abarca el estudio, es evidente la evolución tecnológica que han tenido las imágenes de satélite. Al aplicar la era digital a los sensores remotos, se potencializan los productos derivados de una imagen. En este sentido también se aclaró el uso y los resultados de las imágenes análogas y digitales, de ahí que cada análisis tenga su propio apartado en el proceso, los resultados son distintos y en cierta forma no son comparables. Por ejemplo, el proceso de análisis y extracción de información de cada insumo análogo y digital tiene su propio protocolo.
En consideración con el objetivo 3, existe un vacío en la información recopilada, consiste en la falta de información de las obras de drenaje instaladas al construirse la vía Ciénaga – Barranquilla. Solamente se obtuvo la localización de aquellas obras de drenaje instaladas a lo largo de la vía posterior a la implementación del proyecto “PROCIENAGA” en la década de los noventa. Basados únicamente en esta información se realizó el análisis de la correlación de 86
las obras de drenaje instaladas en la vĂa y los cambios en la cobertura vegetal de mangle.
87
5. CONCLUSIONES
A partir de la revisión de imágenes de sensores remotos se estableció que, en los cincuenta, antes de la consolidación del proyecto vial del Caribe, tramo CiénagaBarranquilla, las condiciones de los bosques de manglar dentro de la zona analizada eran estables. Posteriormente, en la década de los sesenta, una vez realizado este proyecto vial, se evidenció un proceso incipiente de deterioro en pequeñas fracciones de la vegetación; en los setenta los efectos comenzaron a ser acumulativos, sin embargo, no tan notorios mientras que en los ochenta y los noventa se consolidó el proceso de degradación de los bosques de manglar. Precisamente en los noventa, ante la notoria degradación y la presión mediática por la declaración del complejo lagunar como sitio RAMSAR, se implementó el proyecto PROCIENAGA, el cual priorizó la realización de obras de mitigación que permitieron mejorar el estado de la vegetación de manglar afectada. Como consecuencia, durante el siglo XXI, se observó una recuperación gradual de la vegetación, proceso que sigue activo hasta la fecha de elaboración del presente documento.
En el desarrollo del análisis multitemporal se pudo identificar la evolución de los sensores y de sus productos, las mejoras en resoluciones espaciales, radiométricas, temporales etc., permiten desarrollar análisis más completos, en menos tiempo y a bajo costo que, para el caso del presente estudio, fueron determinantes al precisar la dinámica de cambio en la cobertura vegetal de manglar.
El deterioro de la cobertura vegetal de manglar no es constante, varía en función de la cercanía a los cuerpos de agua, caños y antiguos paleocauces. Con base en 88
la información extraída de las imágenes de satélite se evidenció que el sector oriental de la ZBR presenta una mayor afectación, esto se debe a que el flujo de agua dulce en el sector oriental es inferior al occidental donde se presenta la influencia deltaica del río Magdalena.
Aunque el presente estudio se enfoca en la dinámica de la cobertura de manglar, el análisis de las imágenes evidencia un retroceso de la línea de costa a través del tiempo, fenómeno denominado erosión costera. En este sentido es importante destacar los distintos usos que se conceda al tratamiento y la interpretación de las imágenes de sensores remotos y cómo sus resultados permiten analizar diferentes dinámicas ambientales que contribuyen al ordenamiento ambiental del territorio.
Durante la primera década del siglo XXI, a través del análisis de imágenes de satélite, se evidenció un proceso de recuperación del manglar, situación que parece atribuirse a la instalación de obras de drenaje Box Culvert que se constituyeron en una medida de mitigación del proceso de deterioro.
Recomendaciones El estudio realizó la extracción e interpretación de información espectral de las imágenes de satélite, además del estudio de elementos físicos de las fotografías aéreas para estimar el comportamiento de la cobertura vegetal. Su resultado se constituye en la base para realizar nuevas evaluaciones y profundizar con mayor detalle este fenómeno y que se caractericen otros aspectos como el follaje, la estructura de la vegetación y se estudie en detalle la calidad del agua y del suelo por otras ramas de la ciencia, como la Geografía, la Biología, la Ingeniera Forestal o Ambiental, incluso está abierto para estudios de otras ramas, como Ingeniería civil o Antropología, Sociología etc., con el fin de ampliar el espectro de los resultados de este estudio.
89
La construcción de la infraestructura vial y su mejoramiento es una necesidad para el desarrollo de Colombia, en este sentido la importancia estratégica del litoral Caribe dio lugar a la consolidación de los núcleos urbanos de: Santa Marta, Barranquilla y Cartagena; donde las infraestructuras portuarias y turísticas son cada vez más importantes. No obstante esto plantea un reto en la ejecución de obras estructurales y su incidencia en la compleja y sensible situación ambiental en la región, especialmente en zonas del litoral. El reto consiste en encontrar un equilibrio entre el desarrollo de la región, la conservación ambiental y las condiciones de vida de la población actual para llevar a cabo estos proyectos con rigurosidad en términos de diseño, planeación y ejecución.
A partir de las problemáticas ambientales identificadas por el trazado vial Troncal del Caribe, tramo Ciénaga-Barranquilla, se considera necesario realizar el seguimiento oportuno de las obras viales que se desarrollen en la región, en este contexto se deben hacer estudios de impacto ambiental (EIA) rigurosos. Pero lo más importante es darle cumplimiento estricto a estos estudios, dado que la percepción es que efectivamente se desarrollan estudios técnicos para la aprobación de los proyectos pero desafortunadamente su cumplimiento, ejecución y seguimiento no se llevan a cabo.
La compresión de las dinámicas ambientales a partir del análisis de productos de sensores remotos, sumado al uso del SIG crea un fuerte instrumento para la gestión territorial y el ordenamiento ambiental. Los resultados de estos análisis son importantes insumos que deberán beneficiar al máximo a los planificadores del territorio y tomadores de decisiones con el objetivo de esclarecer los errores presentados en la construcción del trazado vial en el área protegida.
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