La conservación y el monitoreo de la cobertura terrestre representan elementos cruciales para el desarrollo regional sostenible, especialmente en ecosistemas frágiles de alta montaña andina. Este estudio evalúa los cambios espaciotemporales en el uso y la cobertura del suelo (LULC) en la cuenca de Locumba durante el período de 1984 a 2023. Se empleó un enfoque de modelado híbrido que combina redes neuronales artificiales (ANN) y autómatas celulares (CA) para proyectar cambios futuros para 2033, 2043 y 2053. Los resultados revelan una reducción significativa en glaciares y lagunas a lo largo de la cuenca de Locumba, con disminuciones notables de 1984 a 2023, mientras que las áreas vegetadas, particularmente pastizales y humedales, experimentaron una expansión sustancial. Específicamente, los pastizales aumentaron un 273.7% en relación con su cobertura inicial, creciendo de 57.87 km2 en 1984 a más de 220.31 km2 en 2023, con proyecciones que indican un crecimiento continuo a más de 331.62 km2 para 2053. Este análisis multitemporal proporciona información crucial para anticipar las dinámicas futuras del suelo y subraya la urgente necesidad de una planificación estratégica de conservación para mitigar la continua pérdida de ecosistemas estratégicos en la región alta andina de Tacna.