Development and evaluation of methodologies for monitoring droughts and their impacts on agriculture in data-scarce áreas

Abstract

[Abstract] Drought is one of the natural phenomena that causes the greatest socio-economic and environmental damage. Its impacts are of particular importance in agriculture, as this activity is closely linked to food security and quality of life in many territories. Droughts can occur in any climatic regime in the world, with arid and semi-arid areas being the most affected and prone to drought events. In regions particularly exposed and vulnerable to drought, specific drought studies are needed to help manage and mitigate its impacts. This thesis is a contribution to the management of drought and its impacts, specifically on agriculture. Several novel and bespoke methodologies were developed with the aim of increasing knowledge of drought phenomena and providing solutions for water resources and drought management. Freely available global scale hydrometeorological data sources were used, so that the methodologies can be applied to any country or region of the world. The case studies were Mozambique and Argentina, both are developing countries with significant agricultural activity (in terms of cropland extension) and prone to drought events. Methodologies focused on defining and understanding the spatio-temporal characteristics of droughts; defining and relating drought events to their triggers; validating tools for monitoring droughts and their impacts on agricultural activity; and knowledge transfer to all beneficiaries and stakeholders involved in drought management in data-scarce regions. The methodologies are of general applicability and can be replicated worldwide, providing meaningful information to the scientific, technical and management community to develop, calibrate or validate existing and new formulations. In addition, they could contribute to the creation of drought mitigation and adaptation plans aimed at reducing impacts, especially in agriculture.

[Resumen] La sequía es uno de los fenómenos naturales que mayores daños socioeconómicos y medioambientales causa. Sus impactos son de especial importancia en la agricultura, ya que esta actividad está ligada a la seguridad alimentaria y calidad de vida de muchos territorios. Las sequías pueden ocurrir en cualquier régimen climático del mundo, siendo las zonas áridas y semiáridas las más afectadas y propensas a eventos de sequía en el futuro. En las regiones particularmente expuestas y vulnerables a la sequía, se necesitan estudios específicos sobre la sequía para ayudar a controlar y mitigar sus impactos. Esta tesis es una contribución a la gestión de las sequías y sus impactos, específicamente en la agricultura. Se desarrollaron varias metodologías específicas y novedosas con el objetivo de aumentar el conocimiento de los fenómenos de la sequía y aportar soluciones para la gestión de los recursos hídricos y de la sequía. Se hizo uso de fuentes de datos hidrometeorológicos alternativos de libre acceso, de manera que las metodologías pueden aplicarse a cualquier país o región del mundo y a cualquier escala espacial. Los casos de estudio fueron países en vías de desarrollo con una importante actividad agrícola (extensión de cultivos) y propensos a eventos de sequía. Se uso Mozambique y Argentina debido a su situación económica y compleja disponibilidad de datos. Las metodologías se centraron en definir y comprender las características espaciotemporales de las sequías; en definir y relacionar los eventos de sequía con sus desencadenantes; en la validación de herramientas para el seguimiento de las sequías y sus impactos en la actividad agrícola; y, en la transferencia de conocimientos a todos los beneficiarios e implicados en la gestión de la sequía en regiones con escases de datos. Las metodologías y los resultados obtenidos pueden ser replicados en cualquier parte del mundo, proporcionando información significativa a la comunidad científica, técnica y de gestión para desarrollar, calibrar o validar formulaciones existentes y nuevas. Además, son herramientas que podrían contribuir a la creación de planes de mitigación y adaptación a la sequía destinados a reducir los impactos, especialmente en la agricultura.

[Resumo] A seca é un dos fenómenos naturais que provocan maiores danos socioeconómicos e ambientais. Os seus impactos son de especial importancia no agro, xa que esta actividade está moi ligada á seguridade alimentaria e á calidade de vida en moitos territorios. As secas poden ocorrer en calquera réxime climático do mundo, sendo as zonas áridas e semiáridas as máis afectadas e propensas a sufrir eventos de seca. Nas rexións especialmente expostas e vulnerables á seca, son necesarios estudos específicos sobre a seca para axudar a xestionar e mitigar os seus impactos. Esta tese é unha contribución á xestión da seca e os seus impactos, concretamente na agricultura. Desenvolvéronse varias metodoloxías novedosas e a medida co obxectivo de aumentar o coñecemento dos fenómenos da seca e proporcionar solucións para os recursos hídricos e a xestión da seca. Utilizáronse fontes de datos hidrometeorolóxicos a escala global de libre dispoñibilidade, de xeito que as metodoloxías poden aplicarse a calquera país ou rexión do mundo. Os estudos de caso foron países en desenvolvemento con actividade agrícola importante (extensión de terras de cultivo) e propensos a eventos de seca. Utilizáronse Mozambique e Arxentina debido á súa situación económica e á complexa dispoñibilidade de datos. Metodoloxías enfocadas a definir e comprender as características espazo-temporais das secas; definir e relacionar os eventos de seca cos seus desencadenantes; validación de ferramentas para o seguimento das secas e os seus impactos na actividade agraria; e, transferencia de coñecemento a todos os beneficiarios e partes interesadas implicadas na xestión da seca en rexións con escaseza de datos. As metodoloxías son de aplicabilidade xeral e pódense replicar en todo o mundo, proporcionando información significativa á comunidade científica, técnica e de xestión para desenvolver, calibrar ou validar formulacións existentes e novas. Ademais, poderían contribuír á creación de plans de mitigación e adaptación á seca destinados a reducir os impactos, especialmente no agro.