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Sanz, EAutor (correspondencia)Diaz-Ambrona, CghAutor o CoautorTarquis, AmAutor o Coautor

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19 de diciembre de 2024
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Joint multiscale dynamics in soil-vegetation-atmosphere systems: Multifractal cross-correlation analysis of arid and semiarid rangelands

Publicado en:Vadose Zone Journal. 24 (1): - 2025-01-01 24(1), DOI: 10.1002/vzj2.20374

Autores: Sanz, E; Almeida-Ñaulay, AF; Díaz-Ambrona, CGH; Mínguez, SZ; Tarquis, AM

Afiliaciones

Univ Politecn Madrid, AgSyst, ETSI Agron Alimentaria & Biosistemas - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Ingn Agroforestal, ETSI Agron Alimentaria & Biosistemas - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Grp Sistemas Complejos - Autor o Coautor
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Resumen

Understanding the dynamics of the soil-vegetation-atmosphere (SVA) system, particularly in arid and semiarid regions, remains challenging due to its intricate and interdependent nature. This system creates problems for rangeland administration, such as insurance and risk management. This paper focuses on the complex interactions within the SVA system, particularly on rangeland ecosystems in Spain's semiarid and arid regions. By employing multifractal detrended cross-correlation analysis (MFCCA), we explore the joint behavior of key variables, including precipitation (PCP), evapotranspiration (ETP), aridity index (Arid. I.), soil water availability (SWA), biomass (Bio), and normalized difference vegetation index (NDVI). Analyzing a 20-year data series from Madrid and Almeria provinces, we reveal distinct patterns in the studied variables' persistence, multifractality, and asymmetry. Notably, the differences in the generalized Hurst exponents (hxy${{{\mathrm{h}}}_{xy}}$(q)) between Madrid and Almeria for SWA with NDVI, SWA with Bio, and NDVI with Bio underscore distinct interactions in these regions. Moreover, multifractal analyses unveil differences in the complexity of joint variables' behaviors in the two regions. Almeria exhibits higher multifractality across variables, indicating more complex and variable environmental interactions, likely due to its more arid conditions. These findings suggest that Almeria has more sensitivity to changes, requiring adaptive management strategies, while in Madrid, water availability and related variables play a more dominant role in driving vegetation dynamics. These findings shed light through MFCCA on the nuanced dynamics of rangeland ecosystems in semiarid and arid regions, emphasizing the importance of considering complexity-based approaches to understand the intricate interplay among key variables in the SVA system. We show multifractal detrended cross-correlation analysis as a tool to describe joint and complex dynamics. Differences are found in the ecological interaction between arid and semiarid rangelands. Cross-correlated and average univariate analyses provide differences in multifractal parameters. Almeria shows higher multifractality, indicating more complex and variable environmental interactions. Soil water availability patterns influence normalized difference vegetation index and biomass dynamics more in Madrid than in Almeria. Ecosystems are highly interacting systems, where some changes can produce surprising outcomes (complex systems). This study explores the relationships among various ecological components of rangelands in Madrid and Almeria (Spain) to aid rangeland managers. Using multifractal analysis, which studies the behavior of time series, we compare the behavior and the influence of different environmental factors like precipitation or biomass. Our findings show that Almeria, with its more arid conditions, has more complex and variable environmental interactions and is more sensitive to small changes. While in Madrid, soil water availability has a stronger influence on vegetation growth. These insights suggest that rangeland management strategies should be tailored to the specific conditions of each region to improve sustainability and productivity. Almeria should prioritize enhancing soil water retention and in Madrid, managers should focus on monitoring larger scale climatic events.

Palabras clave

CarbonChinaDetrended fluctuation analysisPatternsPulses

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Vadose Zone Journal debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Soil Science.

2025-11-03:

  • WoS: 2
  • Scopus: 3

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-11-03:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 7.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 7 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 0.5.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 1 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (SANZ SANCHO, ERNESTO) y Último Autor (TARQUIS ALFONSO, ANA MARIA).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido SANZ SANCHO, ERNESTO.