En este post hablaremos de como identificar el agrietamiento y la congelación de agua en el suelo y como identificarla con datos de sensores de humedad del suelo. Este post es la ampliación del post «Cómo analizar datos de humedad del suelo».
Identificar el agrietamiento:
Si nos fijamos en la figura superior y comparamos el comportamiento de los sensores, podemos observar un patrón especialmente interesante. El sensor instalado a 20 cm de profundidad muestra un descenso gradual de la lectura después de cada evento de precipitación. Sin embargo, el segundo sensor, situado a la misma profundidad, presenta una caída mucho más pronunciada, un comportamiento que normalmente asociaríamos a un suelo arenoso.
Entonces, ¿Qué estaba ocurriendo en este suelo arcilloso para producir unas lecturas tan diferentes?
La explicación está en la elevada capacidad de expansión y contracción de la arcilla en la zona donde estaba instalado el sensor que presenta la curva más pronunciada. A medida que el suelo se secaba, la arcilla se contraía y se separaba progresivamente de la superficie del sensor, generando pequeñas grietas con espacios de aire alrededor de este.
Estas grietas afectan a la medida del sensor. Al no existir un contacto adecuado entre el suelo y el sensor, la lectura de humedad del suelo resulta ser inferior a la que cabría esperar para las condiciones reales del suelo.
La figura anterior muestra claramente este fenómeno. La caída brusca de la señal no representa necesariamente un secado rápido del suelo, sino que es un indicio de que el suelo se ha contraído y ha comenzado a formar grietas alrededor del sensor.
Este ejemplo muestra la importancia de tener en cuenta las propiedades físicas del suelo al interpretar los datos de los sensores de humedad. En suelos arcillosos con una elevada capacidad de expansión y contracción, la formación de grietas y los cambios en el contacto entre el suelo y el sensor pueden tener un impacto significativo en las lecturas.
Identificar la congelación de agua en el suelo:
La figura superior, muestra una parcela con un suelo de textura franco-arenosa que contiene especies invasoras que habían muerto debido a las bajas temperaturas. A medida que se producía cada evento de lluvia, se puede observar cómo las medidas de la humedad del suelo aumentaban bruscamente y, posteriormente, descendían formando una especie de escalones irregulares. ¿Podría deberse a que estos sensores se habían parcialmente enterrados? ¿Qué puede explicar las fluctuaciones que se muestran en estos datos? Si añadimos las medidas de temperatura al gráfico, queda claro qué estaba ocurriendo.
La línea horizontal negra y gruesa de la figura superior, indica los 0 °C, es decir, el punto de congelación. Al incorporar las medidas de temperatura y marcar el punto de congelación, quedó claro que, cuando las condiciones se encontraban por debajo del punto de congelación, las lecturas de humedad del suelo descendían y parecían fluctuar. Cuando las temperaturas volvían a situarse por encima del punto de congelación, las medidas de humedad del suelo aumentaban de nuevo hasta alcanzar un intervalo esperable.
Esta relación tiene sentido. Cuanta más agua se congela, más moléculas de agua dejan de estar disponibles para el campo electromagnético que utilizan los sensores para detectar la presencia de agua. No toda el agua se congeló, por lo que la cantidad de agua medida no llegó a cero, pero sí experimentó un descenso significativo.
Una vez que se produjo el deshielo, los datos mostraron cómo los niveles de contenido de agua del suelo se estabilizaban y volvían a los valores que presentaban antes de la congelación. Este es el patrón que cabría esperar en situaciones de congelación.
La figura superior muestra el mismo conjunto de datos, pero en el contexto de un año completo. Se puede observar cómo los episodios de congelación presentan un comportamiento claramente diferente del flujo más suave de aumento y disminución que se observa en los datos de verano. La línea de puntos durante los meses de invierno representa el patrón que cabría esperar en los datos de humedad del suelo si no se hubiera producido el episodio de congelación.