The Surface Hydrology, Ecology and Erosion group is oriented towards the study of the hydrological dynamics of Mediterranean mountain areas using a multidisciplinary and multiple-scale approach. Several aspects of the hydrological cycle are investigated, utilising the Vallcebre Research Catchments (NE Spain) as a field laboratory to observe, quantify and model hydrological processes at the plot and catchment scale. The role of forests on hydrological processes and balances, the societal challenges induced by intense erosion processes and the regime of temporary rivers are among the main research subjects studied by this unit.
- Ecohydrology
- Ecohydrological research in the Vallcebre research catchments started, 20 years ago, with the quantification and modelling of both rainfall interception and evapotranspiration of representative Mediterranean forest. Ongoing investigations focus on the study of: (a) the effect of spatial and temporal variability of throughfall on the variability of soil moisture, (b) the role of stemflow as a hotspot of preferential flow and (c) the spatio-temporal variability of throughfall and stemflow isotopic composition in relation with atmospheric conditions and rainfall characteristics.
- Hydrological changes
- This research line started with the assessment of the effects of climate variability and land use and cover changes on the flow response, in a range of medium-sized catchments (up to few thousands km2). Recently, we developed a new investigations related with the effect of forest management practices, carried out in the Vallcebre research catchments, on the hydrological response and groundwater recharge dynamics.
- Rainfall-runoff dynamics and runoff processes
- In the Vallcebre research catchments, the rainfall-runoff dynamics and runoff generation processes have been studied since 1989, using a hydrometric approach, and environmental tracers (since 2011). Ongoing investigations are focused on improving our understanding of the spatio-temporal variability of the hydrological response and of the dynamics of water fluxes and residence times at the plot and catchment scale. We also combined empirical and modelling approaches at different spatio-temporal scales in order to test hydrological models in Mediterranean conditions and to investigate the hydrological functioning of Mediterranean headwater catchments and their potential alteration due to future land-use and climate changes.
- Soil erosion
- Vallcebre is internationally recognized as a reference site for badland research, particularly under montane Mediterranean conditions, where the occurrence and dynamics of these highly erosive landforms are driven by the combined biological and geomorphic effects of winter freezing and intense rainstorms in summer. The large spatiotemporal variations of erosion and basin sediment transport rates justify the importance on long-term studies on these processes.
- Temporary rivers
- The aquatic life in temporary stream reaches is strongly dependent on the temporal changes of the aquatic habitats, determined by the hydrological conditions. This axis is done within the multi-disciplinary consolidated research group FEHM (Freshwater Ecology and Management lab). This is providing the European River Basin Authorities and relevant stakeholders with advice and operational tools for sound implementation of the Water Framework Directive to this kind of water bodies.
De la respuesta hidrológica a los procesos (eco)hidrológicos: Desentrañando el futuro de las cuencas de cabecera mediterráneas en un contexto de cambio global
PID2025-174507NB-I00
Proyecto PID2025-174507NB-I00n financiado por MICIU/AEI /10.13039/501100011033 y por FEDER, UE
Start Date: 01/11/2026 – End Date: 31/10/2029
Landscape Hydro-Physiology – emergent processes and their global relevance. Integrating plant hydraulics, soil-plant-groundwater interactions and remote sensing to understand how water constrains vegetation structure, function and resilience across scales.
RYC2024-050582-I
Ayuda RYC2024-050582-I financiada por MICIU/AEI /10.13039/501100011033 y por el FSE+
Start Date: 01/09/2026 – End Date: 31/08/2031
Toward a biome-scale monitoring of the Congo basin forest functional composition
PCI2023-146002-2
Expected strong climate, demographic and economic changes in Central Africa threaten the sustainability of ecological, social and economic services Congo Basin Forests (CBF) provide to humanity. In addition to deforestation, anthropogenic environmental impacts will lead to dramatic changes in forest tree functional composition with potential deleterious feedbacks on carbon and water cycles among other services.
Our project aims at developing an integrated approach for the monitoring of tree functional diversity of the CBF to support biome-scale assessment of their vulnerability to global changes.
Achieving such aim faces several challenges that define the specific objectives of the project:
(1) Gather, harmonize and share existing data to provide ground-truth estimates of multiple dimensions of tree diversity in the CBF.
(2) Connect existing forest plots to develop a regional network of observatories for a consistent monitoring of functional dynamics.
(3) Characterize variation in functioning of canopy species along environmental gradients, combining proximal sensing of tree phenology and ground ecophysiological and functional trait measurements.
(4) Develop an up-scaling chain from field data, to proximal and intermediate high-resolution (Sentinel-1 and Sentinel-2) and coarse-resolution remote sensing data captured by time-series of satellite data of various types and resolutions provided by recent and upcoming Earth Observation Systems to quantify biomescale Essential Biodiversity Variables (EBVs).
(5) Combine biome-scale EBVs and environmental drivers to assess CBF vulnerability to expected changes (based on trend analyses and space-for-time substitution approaches).
(6) Disseminate the project outcome to forest stakeholders, and by technology transfer and capacity development of students and staff in the academic and operational African partner institutions of the project.
International Collaboration Projects PCI2023-2, call 2023. Project PCI2023-146002-2 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and co-funded by the European Union.
Start Date: 01/01/2023 – End Date: 31/12/2026
USO DE AGUA Y RESPUESTA A LA SEQUIA EN ARBOLES: CONTRIBUCIONES DE LA ALOMETRIA, ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE DE AGUA BAJO EL CAMBIO CLIMATICO
PID2022-137270NB-I00
El aumento de los valores medios y extremos de las temperaturas y los déficits de presión de vapor están incrementando el riesgo de desecación de las plantas en todo el mundo. Las plantas afrontan el estrés por sequía mediante la coordinación de los rasgos de transporte y almacenamiento de agua (conductancia y capacitancia hidráulicas). Estos rasgos se han medido en ramas terminales o en hojas, pero no se conoce bien cómo se coordinan y escalan a nivel de toda la planta. Dado que los rasgos a nivel de planta pueden comportarse de manera muy diferente a los rasgos a nivel de tejido, es esencial comprender cómo las propiedades hidráulicas a nivel de planta varían tanto globalmente como a escala local. Además, los árboles altos varían drásticamente en sus propiedades hidráulicas a lo largo de su eje vertical. El escaneado láser terrestre (TLS) permite reconstruir la arquitectura 3D de los árboles y puede utilizarse para escalar los rasgos a nivel de tejido con el fin de obtener las propiedades hidráulicas de toda la planta.
El proyecto DRASTIC combinará bases de datos globales con nuevos conjuntos de datos in situ para testar las siguientes hipótesis: a) la conductancia hidráulica y la capacitancia de todo el árbol varían a escala global en función del clima, el tipo funcional de planta y las propiedades del árbol, b) en árboles maduros de tres especies mediterráneas, las respuestas del uso del agua a una sequía experimental severa están determinadas menos por la vulnerabilidad al embolismo de sus ramas terminales que por la respuesta a la sequía de todo el árbol, y c) la capacitancia de la corteza y la hoja controlan las primeras fases de la disminución del potencial hídrico durante la sequía, mientras que la capacitancia del xilema y las pérdidas residuales por evaporación controlan las fases posteriores. Aquí, ampliaremos un conjunto de datos globales sobre el uso del agua en los árboles, SAPFLUXNET, que hemos creado y seguimos manteniendo. Estimaremos la capacitancia y la conductancia de todo el árbol combinando SAPFLUXNET con datos de potenciales hídricos y compararemos estos valores con rasgos hidráulicos de hojas y tallos. Estableceremos un experimento de campo de exclusión de lluvia en árboles maduros de tres especies, un pino y dos quercíneas (una de hoja perenne y otra de hoja caduca) en un bosque mediterráneo. Monitorizaremos el uso del agua de los árboles, el contenido de agua y los potenciales hídricos durante 2 años en hojas, ramas y tallos. Utilizando TLS, determinaremos la arquitectura 3D de los árboles e integraremos rasgos a nivel de tejidos y órganos para cuantificar los cambios en la capacidad hidráulica y la conductancia de todo el árbol en función de la especie, el tratamiento y la estación. Se parametrizará un nuevo modelo analítico con el fin de cuantificar la importancia relativa de las propiedades alométricas y los rasgos de los tejidos a la hora de determinar las diferencias en las respuestas a la sequía impuesta. Los resultados de esta propuesta contribuirán a mejorar nuestra comprensión de los patrones y mecanismos de las respuestas de los árboles a la sequía a escala local y global, y por lo tanto serán de interés para la ecología funcional y la biología del cambio global. Asimismo, los resultados y metodologías serán de interés para los gestores forestales y para el público en general interesado en los efectos del cambio global en los bosques mediterráneos.
Proyecto PID2022-137270NB-I00 financiado por MICIU/AEI /10.13039/501100011033 y por FEDER, UE
Start Date: 01/01/2024 – End Date: 31/12/2027
La huella de las sequías en las aguas de alta montaña: implicaciones pasadas, presentes y futuras
CNS2025-166501
Las sequías son una de las consecuencias más graves del cambio global, con impactos ecológicos y socioeconómicos de gran alcance. Sin embargo, aunque las regiones de alta montaña sean ampliamente reconocidas como "torres de agua" por su papel en el suministro hídrico global, todavía se dispone de un conocimiento limitado sobre cómo las sequías, cada vez más frecuentes y severas, afectan a la biogeoquímica de sus cuencas y la calidad de sus aguas.
LED busca llenar esta brecha de conocimiento investigando cómo los episodios de sequía alteran la movilización del conjunto de elementos y compuestos, tanto naturales como antropogénicos, que conforman la «calidad del agua» a lo largo del continuo suelo-río en zonas de alta montaña. El proyecto integra tres enfoques de investigación interconectados: un análisis retrospectivo del impacto de las sequías pasadas en la calidad del agua (en el paquete de trabajo PASADO), el desarrollo de una red de sensores para evaluar efectos contemporáneos de las sequías en la dinámica de la calidad del agua (en el paquete de trabajo PRESENTE), y un experimento de simulación de sequía en condiciones controladas (en el paquete FUTURO).
LED generará conocimiento científico clave para anticipar y mitigar los efectos en cascada de la sequía sobre la estabilidad del suelo, los ciclos biogeoquímicos y la calidad del agua dulce en cuencas hidrográficas de alta montaña. Además, proporcionará información innovadora sobre la movilización del legado de contaminantes, incluidos metales pesados, en ciclos de sequía y rehidratación, con implicaciones para la salud de los ecosistemas y humana. Este conocimiento permitirá desarrollar estrategias adaptativas para la gestión sostenible del agua, el control de la contaminación y la mitigación del cambio climático en ecosistemas montañosos vulnerables, alineándose con las prioridades ambientales.
Ayuda CNS2025-166501 financiada por MICIU/AEI /10.13039/501100011033.
Start Date: 01/04/2026 – End Date: 31/03/2028
Hydrological dynamics and ecohydrological processes in Mediterranean headwater catchments.(HydroMed)
202530E292
PROYECTOS INTRAMURALES CSIC(2022)
Start Date: 01/12/2025 – End Date: 30/11/2026
Identificación y caracterización de los cursos de agua de la Islas Canarias y su biodiversidad asociada.
202680E023
PROYECTOS INTRAMURALES CSIC(2025)
Start Date: 01/01/2026 – End Date: 31/12/2026
Alteraciones en los ciclos biogeoquímicos de cuencas hidrográficas de alta montaña en un contexto de cambio global: Implementación de un plan de seguimiento
20243MAX010
Ayuda 20243MAX010 (Ayuda Extraordinaria de Excelencia RYC-MaX 2023) financiada por MICIU/AEI /10.13039/501100011033 y por el FSE+
Start Date: 01/09/2024 – End Date: 31/08/2027
Dinàmica hidrogeomorfològica i impactes en la capacitat de grans embassaments sota el canvi climàtic (DINAICLIM)
RDI001/24/000026
Els efectes del canvi climàtic a Catalunya, molt probablement, es caracteritzaran per una intensificació de les sequeres, una disminució de les precipitacions, però també per esdeveniments extrems de precipitació, així com onades de calor i fred. Aquestes condicions tindran conseqüències importants per a la gestió dels recursos hídrics. L’objectiu del projecte DINAICLIM és avaluar l'impacte del canvi climàtic i els canvis en l'ús del sòl en la sedimentació dels embassaments. El projecte se centrarà en la conca alta del riu Llobregat, en particular en l'embassament de la Baells, un dels més importants de Catalunya. El projecte utilitzarà una combinació d'anàlisi de dades històriques sobre clima passat i futur, ús del sòl i sedimentació, treball de camp per mesurar la taxa d'erosió i el transport de sediments i models hidrològics avançats per simular l'impacte del canvi climàtic en els sediments que arriben als embassaments en diversos escenaris futurs. Els resultats d'aquest projecte tindran aplicacions directes en la gestió dels embassaments, la planificació hidrològica i les polítiques públiques relacionades amb l'aigua. L'objectiu és optimitzar la capacitat dels embassaments i reduir l'impacte de la sedimentació. La rellevància del projecte es centra en la seva contribució a la comprensió dels impactes del canvi climàtic en la gestió dels recursos hídrics a Catalunya, així com en el desenvolupament d'eines i estratègies per a la mitigació d'aquests impactes i l'adaptació a un futur probablement més sec.
Aquest projecte, amb referència RDI001/24/000026, ha estat finançat per la Generalitat de Catalunya en el marc de la convocatòria ACC/1362/2024, gestionada per l'Agència Catalana de l'Aigua (ACA)
Start Date: 05/07/2025 – End Date: 04/07/2028
BIOGEOMONT
Alterations in the biogeochemical cycles of high-mountain watersheds in the context of global change: Implementation of a monitoring plan
Unlike the highly humanized areas of the planet, where societal activities directly influence local biogeochemical cycles, high-mountain areas, which are regions with limited industrial or agricultural activity, are preferred locations to study the modification of biogeochemical cycles at the global scale. High-mountain areas are excellent for monitoring global change, as they are among the regions where atmospheric influence on nature is most clearly manifested. In fact, high-mountain aquatic ecosystems are considered 'sensors' (or 'sentinels') of environmental change, as they integrate signals from both natural and anthropogenic disturbances occurring in the atmosphere and watersheds, ultimately influencing the ecology and chemistry downstream. Despite the evident effects of global change on high-mountain ecosystems, current knowledge is severely limited by: i) the lack of studies and/or monitoring plans that adopt a comprehensive landscape approach (considering processes in the atmosphere-soil-water continuum), ii) the lack of data collected at relevant spatial-temporal scales (e.g., high-frequency data or multi-watershed sampling), and iii) the lack of hydro-biogeochemical studies that consider the coupling (and interaction) between different biogeochemical elements (e.g., C and N), taking into account the magnitude of mutual influences.
This project aims to implement a monitoring plan (or observation network) that will enable the analysis of new evidence on the directional responses of high-mountain watersheds to environmental change and, consequently, generate new knowledge about the modification of biogeochemical cycles at regional and global scales. From this general objective, three specific objectives are derived, related to possible alterations in the biogeochemical cycles in high-mountain areas as a result of global change.
Funding: Ayudas Excelencia RYC-MaX (CSIC) para investigadores Ramón y Cajal de la convocatoria 2022 de la AEI. Proyecto Intramural Especial (CSIC).
Start Date: 01/09/2024 – End Date: 31/08/2027
Funding: National Project, Regional Project
Staff
Permanent Researchers
PhD Students
Postdoc Researchers
Technical








