Un equipo de investigadores del Instituto de Ecología Aplicada de la Academia China de Ciencias ha desarrollado un nuevo método para cuantificar la complejidad tridimensional del terreno montañoso. Esta herramienta innovadora, denominada índice de complejidad del terreno (ICT), ofrece una forma más precisa de comprender y predecir factores ecológicos clave como la erosión del suelo y la biodiversidad de las plantas en paisajes difíciles de estudiar.
Los hallazgos, publicados en la revista Science of Remote Sensing, se espera que proporcionen nuevas perspectivas para científicos en campos que van desde la ecología hasta la meteorología. La complejidad del terreno se refiere a la intrincada y a menudo caótica estructura física de un paisaje. Históricamente, cuantificar esta complejidad ha sido un desafío, ya que las características del terreno pueden variar dependiendo de la escala a la que se midan. Por ejemplo, una pequeña colina puede parecer suave de cerca, pero forma parte de una cadena montañosa más grande y irregular.
Un enfoque innovador para la medición del terreno
El nuevo método ICT aborda este problema al combinar cinco características diferentes del terreno en un único índice integral. Estas características incluyen la dimensión fractal, que mide cómo cambia la estructura de autosimilitud de una superficie con la escala; la entropía, que describe el desorden o la aleatoriedad de los elementos del terreno; y la rugosidad, que es una métrica de la aspereza de la superficie. También se incluyen el índice de llenado de volumen, que cuantifica qué tan bien está lleno el volumen de un terreno, y la pendiente, que mide la inclinación del suelo.
Dirigidos por el académico Zhu Jiaojun, los investigadores desarrollaron el ICT utilizando modelos digitales de elevación (MDE), que son archivos digitales que contienen datos de elevación para un área específica. Al analizar estos datos, los investigadores descubrieron que las características individuales del terreno estaban influenciadas por el tamaño de la unidad de terreno que se medía.
A medida que aumentaba el tamaño de la unidad de terreno, los valores de estas características crecían y eventualmente se estabilizaban. Se determinó que el tamaño mínimo de la unidad de terreno necesario para caracterizar con precisión estas características estaba directamente relacionado con la resolución del MDE utilizado. Por ejemplo, un MDE de alta resolución de 0,5 metros requería un tamaño mínimo de unidad de terreno de 140 m por 140 m, mientras que un MDE de menor resolución de 120 metros necesitaba una unidad mucho más grande de 7,56 km por 7,56 km.
Utilizando un MDE de 30 metros de resolución, el estudio demostró el poder predictivo del ICT. Las características individuales del terreno podían explicar entre el 7% y el 21% de la variación en la erosión anual del agua del suelo (EAWS) y entre el 9% y el 24% de la variación en la diversidad de plantas vasculares. Sin embargo, cuando se utilizó el nuevo ICT, su capacidad predictiva fue superior, superando cualquier característica individual entre un 2% y un 10% tanto en la erosión del suelo como en la diversidad de plantas.
Estos resultados demuestran que el ICT es una herramienta poderosa para prever cómo el terreno influye en las interacciones ecológicas complejas y en los patrones espaciales. La investigación proporciona una nueva métrica valiosa para que los científicos cuantifiquen y comprendan mejor las estructuras tridimensionales de las áreas montañosas, allanando el camino para una comprensión más profunda de sus ecosistemas.
Más información:
Dexiong Teng et al, Índice de complejidad del terreno: una métrica novedosa para estimar la estructura tridimensional multiescalar del terreno de áreas montañosas basada en el modelo digital de elevación, Science of Remote Sensing (2025). DOI: 10.1016/j.srs.2025.100265
