Long-Term Spatio-Temporal Assessment of Land Use Dynamics and Ecosystem Service Values in Wadi Jazan, Saudi Arabia, Using GIS and Remote Sensing

Resumen Técnico: Evaluación Espacio-Temporal a Largo Plazo de la Dinámica del Uso del Suelo y los Valores de los Servicios Ecosistémicos en el Wadi Jazan, Arabia Saudita

Planteamiento del Problema
Los ecosistemas costeros y fluviales en regiones semiáridas enfrentan presiones significativas debido a la rápida urbanización, la intensificación agrícola y la variabilidad climática, lo que a menudo conduce a la degradación ecológica. Si bien la valoración de los servicios ecosistémicos (VSE) es una herramienta reconocida para la toma de decisiones, la literatura existente se centra predominantemente en regiones húmedas o templadas, dejando subrepresentados a los sistemas costeros-fluviales semiáridos como el Wadi Jazan. Además, muchos estudios dependen de evaluaciones estáticas o de corto plazo, fallando en capturar las dinámicas espacio-temporales a largo plazo, los impactos antropogénicos acumulativos y la heterogeneidad espacial de la degradación de los servicios ecosistémicos. Este estudio aborda estas brechas investigando los cambios en el uso y cobertura del suelo (LULC) y las dinámicas asociadas de los VSE en el Wadi Jazan, suroeste de Arabia Saudita, durante un período de 22 años (2000–2022).

Metodología
El estudio empleó un enfoque integrado utilizando Sistemas de Información Geográfica (SIG), Teledetección (RS) y un enfoque de transferencia de valor para evaluar la dinámica del LULC y los VSE.

• Fuentes de Datos: Se utilizó imágenes multitemporales de Landsat (Landsat-5 TM para 2000, Landsat-7 ETM+ para 2011 y Landsat-8 OLI/TIRS para 2022). Todas las imágenes fueron adquiridas en julio para capturar las condiciones máximas de vegetación y fueron corregidas geométricamente y atmosféricamente. Los datos topográficos se derivaron de un Modelo Digital de Elevación (DEM) SRTM de 30 m.
• Clasificación de LULC: Se aplicó una clasificación supervisada utilizando el clasificador de Máxima Verosimilitud para generar mapas de seis clases de LULC: Cuerpos de Agua, Áreas Cultivadas, Vegetación Natural, Áreas Urbanizadas, Suelo Desnudo y Afloramientos Rocosos. La precisión de la clasificación fue validada mediante imágenes de alta resolución y datos de campo, logrando precisiones globales del 81% (2000), 82% (2011) y 87% (2022).
• Detección de Cambios: Se utilizaron técnicas de comparación post-clasificación para cuantificar las transiciones entre las clases de LULC a través de los dos subperíodos (2000–2011 y 2011–2022) y la duración total del estudio.
• Evaluación de VSE: Los Valores de los Servicios Ecosistémicos se estimaron utilizando un enfoque de transferencia de valor, aplicando coeficientes monetarios estandarizados (USD/ha/año) derivados de estudios globales (p. ej., Costanza et al.) y ajustes regionales. El VSE total se calculó multiplicando el área de cada clase de LULC por su coeficiente correspondiente. Se realizaron análisis de sensibilidad (ajustes de ±25% y ±50%) para evaluar la robustez de los resultados de la valoración.

Resultos Clave

• Dinámica de LULC: El estudio identificó dos fases distintas de transformación del paisaje.
  • 2000–2011: Caracterizada por la expansión agrícola. La tierra cultivada aumentó del 3.31% al 10.09% del área total, convirtiendo principalmente Suelo Desnudo y Vegetación Natural.
  • 2011–2022: Marcada por una rápida urbanización. Las áreas urbanizadas aumentaron casi nueve veces, pasando de 0.61% (1,570 ha) en 2000 a 5.56% (14,269 ha) en 2022. Esta expansión ocurrió en gran medida a expensas de la tierra cultivada (que disminuyó del 10.09% al 3.54%) y el Suelo Desnudo.
  • Tendencias de la Vegetación: La vegetación natural mostró un aumento constante, pasando del 10.67% (27,394 ha) en 2000 al 19.29% (49,538 ha) en 2022, observándose una recuperación significativa en las zonas altas. Por el contrario, el Suelo Desnudo disminuyó continuamente del 15.08% al 5.24%.
• Valor de los Servicios Ecosistémicos (VSE):
  • El VSE total aumentó de 170.1 millones de USD/año en 2000 a 348.89 millones de USD/año en 2022 (un incremento de ~105%).
  • Sin embargo, esta ganancia agregada enmascaró una redistribución estructural significativa. El valor asociado con la Vegetación Natural creció un 80.8%, y las Áreas Urbanizadas aumentaron un 809.7% (impulsado por los coeficientes económicos asignados a las áreas urbanas).
  • Las Áreas Cultivadas experimentaron un aumento neto de solo un 6.7% durante todo el período, con una fuerte disminución del 65% en el VSE entre 2011 y 2022.
  • Los cuerpos de agua, a pesar de tener el coeficiente de VSE por unidad más alto (12,512 USD/ha/año), contribuyeron mínimamente al valor total del sistema debido a su pequeña extensión (<0.2%).
• Desigualdad Espacial y Degradación: El análisis espacial reveló que, si bien el VSE total aumentó, los puntos críticos de degradación se concentran en las llanuras costeras y las secciones bajas del wadi. Estas áreas experimentaron la conversión de tierras agrícolas productivas y vegetación natural en áreas urbanizadas, lo que provocó una pérdida de servicios de regulación (mitigación de inundaciones, conservación del suelo) y un aumento de la vulnerabilidad ecológica.

Contribuciones Clave

• Análisis Espacio-Temporal a Largo Plazo: El estudio proporciona una de las primeras evaluaciones espaciales de largo plazo (22 años) de la dinámica de los servicios ecosistémicos en una cuenca costera-fluvial semiárida, yendo más allá de las instantáneas estáticas para capturar cambios decenales.
• Identificación de Compensaciones (Trade-offs): Cuantifica las compensaciones entre el desarrollo y la resiliencia ecológica, demostrando que las ganancias agregadas de VSE pueden ocultar la degradación ecológica localizada, particularmente en las zonas costeras de alta presión.
• Aplicación Metodológica: La investigación aplica con éxito un enfoque de transferencia de valor en un entorno semiárido con escasez de datos, destacando la utilidad de SIG y RS para identificar puntos críticos de degradación e informar la planificación del uso del suelo.
• Relevancia Política: Los hallazgos vinculan transiciones específicas de uso de la tierra (p. ej., conversión de agrícola a urbano) con pérdidas específicas de servicios ecosistémicos, ofreciendo información basada en evidencia para la gestión sostenible del suelo bajo la Visión 2030 de Arabia Saudita.

Significado y Afirmaciones
El artículo afirma que el aumento observado en el VSE total en el Wadi Jazan refleja una redistribución de los valores de los servicios en lugar de una mejora uniforme de la condición ecológica. El estudio enfatiza que la fase de rápida urbanización (2011–2022) ha llevado a un cambio estructural donde los servicios económicos y culturales (asociados con las áreas urbanizadas) dominan cada vez más a expensas de los servicios de regulación y provisión.

Los autores sostienen que, sin una evaluación espacialmente explícita, las métricas agregadas pueden enmascarar compensaciones ecológicas críticas. La concentración de la degradación en zonas costeras-fluviales socioeconómicamente críticas resalta la creciente desigualdad espacial en la provisión de servicios ecosistémicos. El estudio concluye que la gestión sostenible en tales entornos semiáridos requiere una planificación a escala de cuenca basada en ecosistemas que equilibre el crecimiento económico con la protección de las funciones reguladoras (p. ej., mitigación de inundaciones, recarga de acuíferos) y la restauración de los corredores ecológicos degradados. Los hallazgos subrayan la necesidad de integrar la heterogeneidad espacial y las compensaciones de los servicios ecosistémicos en la planificación del uso del suelo para asegurar la resiliencia regional a largo plazo frente a las presiones antropogénicas y climáticas.