Impacto del cambio climático y escenarios de gestión sobre la
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1. Los resultados de la regionalizaci n estiman un descenso de la recarga natural que oscila entre un 20 y un 4 en funci n del escenario y de los usos del suelo regad o secano forestal ABSTRACT Climate change impact and natural recharge in the Inca Sa Pobla quaternary aquifer has been investigated for the 2025 year based on the IPCC outputs Climate change impacts on the hydrogeological system was based on the stochastic downscaling of the HadCM3 Hadley center General Circulation model GCM for future medium high A2 greenhouse gas scenarios Aquifer recharge was estimated by coupling Visual BALAN 2 0 to a numerical model MODFLOW Obtained results estimate a decrease on natural recharge between 20 and 4 depending on the different land use dryland irrigated and forest 1 INTRODUCCI N La evaluaci n de la recarga natural a las aguas subterr neas definida como el agua que se incorpora al acu fero a trav s de la zona no saturada constituye uno de los aspectos cr ticos en la estimaci n de los recursos h dricos y que generan gran inter s La zona vadosa es un componente muy importante del ciclo del agua al constituir una interfaz entre la atm sfera y la zona saturada en consecuencia cualquier variaci n del sistema afectar a de forma directa a los procesos que se originan en esta zona En los ltimos a os se viene registrando una preocupaci n creciente de los impactos derivados del cambio clim tico sobre los recursos naturale2. a superficial evapotranspiraci n real ETR intercepci n flujo hipod rmico y flujo subterr neo El c digo permite la calibraci n de par metros y coeficientes Los resultados se calibraron a partir de la simulaci n del nivel del piez metro de Sa Cova rea no afectada por bombeos Los datos de precipitaci n y temperatura para el periodo hist rico considerado 1980 2005 corresponden a siete estaciones meteorol gicas distribuidas en la zona fueron proporcionados por el Instituto Meteorol gico La estimaci n de la evapotranpiraci n potencial ETP se realiz a partir del m todo de Penman La escorrent a superficial fue calculada por la Ley de Horton y comparada con los datos procedentes de la estaci n de aforo existente en la zona Las dotaciones de riego aplicadas son las proporcionadas por los agricultores de la zona A partir del mapa de usos de suelo y estaciones meteorol gicas se definieron 3 reas de recarga por L Candela F J Elorza y W von Igel precipitaci n y o retornos de riego secano regad o forestal en funci n de la agricultura desarrollada y una cuarta zona sin recarga zonas urbanas Los par metros f sicos del suelo utilizados en Visual BALAN porosidad densidad profundidad del suelo ed fico composici n del suelo capacidad de campo y punto de marchitez se obtuvieron a partir de datos procedentes de la Junta d Aig es Baleares La conductividad hidr ulica del suelo se estim a partir del m todo
3. fundamental para validar la recarga en el periodo hist rico 1980 2005 2 METODOLOG A Para efectuar la estimaci n de la recarga en el acu fero considerado y su variaci n en funci n de las predicciones clim ticas y evaluar la sensibilidad del sistema se han aplicado diversas metodolog as Figura 1 En primer lugar se calcula la recarga para el periodo hist rico con Visual BALAN 1980 2005 y los resultados se validan con un modelo de flujo MODFLOW datos no presentados En una segunda fase se generan los escenarios de cambio clim tico futuro y se vuelve a evaluar la recarga obtenida mediante Visual BALAN Para una completa descripci n del modelo num rico se remite a Alonso et al 2006 Una descripci n detallada de la metodolog a empleada se muestra en Candela et al 2009b Estimaci n de la recarga Par metros entrada Visual Balan l l Calibraci n 83 03 Modelo acu fero Validaci n 03 05 Visual Modflow ESCENARIO _ Escenarios FUTURO clim ticos IPCC Figura 1 Metodolog a aplicada 2 1 Estimaci n de la recarga La recarga diaria al acu fero se estim mediante el c digo Visual BALAN 2 0 un c digo que calcula el balance diario de agua en el suelo y en la zona no saturada El programa Visual Balan realiza balances de agua en el suelo ed fico en la zona no saturada y en el acu fero Los t rminos fundamentales del balance son las entradas por precipitaci n y riego y las salidas por escorrent
4. U H de Inca Sa Pobla Se debe destacar que si bien los modelos de cambio global y su escalado regional son una herramienta ampliamente utilizada para generar datos meteorol gicos diarios los datos reales de las emisiones exceden a los escenarios te ricos En consecuencia los resultados obtenidos deben tomarse con precauci n si bien actualmente es la nica metodolog a aplicable para obtener escenarios futuros Los efectos de la disminuci n de la precipitaci n aumento de la evapotranspiraci n y disminuci n de la recarga tienen implicaciones en la zona no saturada como puede ser efectos en la calidad del agua recargada que deben igualmente ser estudiados Agradecimientos Este estudio se enmarca en un proyecto de investigaci n m s amplio MEDIS EVK1 CT 2001 00092 financiado por la Comunidad Europea y por el Plan Nacional de I D i REN2001 5255 E TECNO CGL2007 66861 REFERENCIAS L Candela F J Elorza y W von Igel Alonso Garc a A W von Igel W Bar n A Gonz lez C Elorza F J L Candela L 2006 Gesti n y planificaci n sostenible de los recursos h dricos de la u h llano de Inca Sa Pobla mediante un modelo matem tico de flujo Hidrogeolog a y Aguas Subterr neas 17 467 472 Aronica G Corrao C Amengual A Alonso S Romero R 2005 Water resources evaluation under climatic trend effects in Mediterranean catchments Geophysical Research Abstracts 7 04091 Bar n P riz A 2003 Conflictos producidos entr
5. de las curvas de Breddin Un resumen de los par metros utilizados se muestra en la tabla 1 2 2 Generaci n de escenarios clim ticos La simulaci n de los escenarios clim ticos se realiz a partir del modelo HadCM3 Hadley center para diversos horizontes temporales y con una resoluci n espacial de 278x295 km en la latitud de la zona estudiada Tabla 1 Par metros de entrada y m todos aplicados en el c digo Visual Balan Per odo 1986 2003 Referencia A ESA ae Junta d Aig es 0 3 bar Punto de marchitez WE En a Suelo lis bar 0 2 80 mm Junta d Aig es Reserva E E WE 0 1 2 mm memo Espesor de suelo Espesor de suelo m Junta d Aig es Conductividad hidr ulica vertical a a 0 009 D N Curva Breddin Recarga diferida Matoe Visual Balan l modificado Recarga potencial Flujo preferencial E Visual Balan fisuras Evapotranspiraci n potencial ETP Oooo oO Evapotranspiraci n real M todo ETR exponencial Coeficiente de agotamiento del flujo hipod rmico d Coeficiente de agotamiento de y Kv m Zona no saturada pecol da XT porosidad Visual Balan Conductividad hidr ulica 0 009 vertical mm d Los escenarios futuros considerados han sido el A2 y B2 IPCC 2001 correspondientes a concentraci n de gases de efecto invernadero media alta y media baja respectivamente En este trabajo solo se presentan los resultados correspondientes al periodo 2012 2037 al que se le ha denominado 2025 y para el escenari
6. Estudios en la Zona no Saturada del Suelo Vol IX O Silva et al Barcelona 18 a 20 de Noviembre 2009 IMPACTO DEL CAMBIO CLIM TICO Y ESCENARIOS DE GESTI N SOBRE LA RECARGA DE LA U H INCA SA POBLA Y S ALBUFERA L Candela F J Elorza y W von Igel 1 Dpto de Ingenier a del Terreno Cartogr fica y Geof sica Universidad Polit cnica de Catalu a Campus Nord Gran Capit n s n 08034 Barcelona Espa a e mail lucila candela Vupc edu 2 Dpto de Matem tica Aplicada y M todos Inform ticos Universidad Polit cnica de Madrid e mail jelorza Yydmami upm es Actualmente Amphos XXI Consulting S L Palabras clave Cambio clim tico recarga ZNS Inca Sa Pobla RESUMEN El impacto del cambio clim tico sobre la recarga natural en el acu fero cuaternario de Inca Sa Pobla se ha evaluado a partir de los escenarios clim ticos establecidos por el PICC Dado que la escala de trabajo de los modelos de circulaci n global GCM no es apta para analizar impactos del cambio clim tico sobre la hidrolog a a nivel regional se realiz un escalado estoc stico Para la cuantificaci n de los impactos se han establecido los escenarios locales de cambio clim tico mediante escalado a partir del modelo de circulaci n global HadCM3 Hadley Center para el escenario A2 medio alto y horizonte temporal 2025 Para determinar la recarga al acu fero seg n los diferentes usos del suelo se utiliz el c digo Visual BALAN 2 0 acoplado a visual MODFLOW
7. S Albufera representa un elemento regulador del drenaje al mar Bar n 2003 Las entradas al sistema acu fero se producen por recarga directa de la precipitaci n y retornos de riego aportes laterales desde la U H de Ses Ufanes entradas de agua de mar y por infiltraci n de escorrent a superficial de los torrentes aunque esta recarga es espor dica al ser de funcionamiento torrencial La descarga es a trav s de manantiales ullals que alimentan al humedal descarga directa al mar y por extracciones de pozos de bombeo agr cola y abastecimiento urbano 3 RESULTADOS Los resultados correspondientes al nivel fre tico en Sa Cova para el periodo hist rico y los obtenidos para el mismo periodo mediante Visual BALAN se muestran en la figura 3 Como se puede observar el ajuste obtenido es notable Dados los resultados se estima que es una herramienta v lida para simular la recarga en condiciones futuras SUBCUENCAS NIVEL PRECIPITACI N Fa e Observado m a de E g ri E b z o Estmado m ELETE ptimo m i e Fa Sj LLA 1 ji al Mun r OLOR LA mm Precipitaci n m a Figura 3 Comparaci n de los niveles medidos y estimados por Visual Balan para el proceso de calibraci n Piez metro Sa Cova y periodo hist rico Los resultados de la regionalizaci n efectuada para el escenario A2 y el periodo 2025 indican un ligero descenso de la precipitaci n 585mm respecto al periodo his
8. a 2 Mapa de situaci n de la Unidad Hidrogeol gica Inca Sa Pobla Mallorca Modificado de Manzano et al 2001 Las unidades de Inca y de Sa Pobla se caracterizan por la presencia de dos sistemas acu feros superficial y profundo El superior est formado por limos y gravas de edad cuaternaria y areniscas calc reas y eolianitas pliocenas El acu fero inferior es de calizas mesinienses y tortonienses Hacia la zona costera parte central de Sa Pobla y central de las dos subcuencas las capas de margas pliocenas desconectan el acu fero superior del inferior que pasa a ser confinado Los dep sitos cuaternarios constituyen un importante acu fero libre cuyo espesor varia desde varios metros hasta m s de 70 siendo incluso superior hacia el centro de la cuenca Se encuentra hidr ulicamente conectado con todas las formaciones acu feras del rea El Plioceno superior tambi n libre se asocia a los dep sitos cuaternarios y al mesiniense cuando el plioceno inferior desaparece En el NO de la zona de estudio el acu fero li sico siempre libre est compuesto por calizas y dolom as y se sit a sobre las arcillas y yesos del Keuper Se conecta de forma lateral con las formaciones plio cuaternarias de la llanura de Sa L Candela F J Elorza y W von Igel Pobla Hacia el extremo NE se sit a S Albufera un humedal costero que constituye la zona intermedia de desag e de la Unidad hidrogeol gica al mar Desde el punto de vista hidrogeol gico
9. e el humedal de S Albufera y el acu fero que lo alimenta En Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterr neas y la conservaci n de los humedales litoral mediterr neo Eds Forn s J M y Llamas M R Santander Fundaci n Marcelino Bot n 389 pp Bouraoui F Vachaud G Li L Z X Le Treut H Chen T 1999 Evaluation of the impact of climate changes on water storage and groundwater recharge at the watershed scale Climate Dynamics 15 153 161 Candela L Elorza J von Igel W 2009a Impacto del cambio clim tico y escenarios de gesti n sobre la recarga de la UH Inca Sa Pobla y S Albufera Estrategias de adaptaci n para la conservaci n del humedal Hidrolog a y Recursos Hidr ulicos XVIII 525 534 Candela L von Igel W Elorza J Aronica G 2009b Impact assessment of combined climate and management scenarios on groundwater resources and associated wetland majorca Spain Journal of Hydrology aceptada Hewiston B C Crane R G 1996 Climate downscaling techniques and application Climate Research 7 85 95 Intergovernmental Panel on climate Change IPCC 2001 Third Assessment Report The Scientific Basis Intergovernmental Panel on Climate Change Cambridge University Press Kerr R A 2005 Confronting the bogeyman of the climate system Science 310 432 433 Manzano M Custodio E Loosli H Cabrera M C Riera X Custodio J 2001 Palaeowater in coastal aquifers of Spain En Edmunds W M y Mi
10. lne C J eds Palaeowaters in coastal Europe evolution of groundwater since the late Pleistocene Geological Society London Special Publications n 189 107 138 PHIB 1999 Propuesta del Plan Hidrol gico de las Islas Baleares Govern Balear Febrero 1999 Scanlon B R Healy R W Cook P G 2002 Choosing appropriate techniques for quantifying groundwater recharge Hydrogeol J 10 18 39 Samper J Lloren H Ar s J Garc a M A 1999 Manual del usuario del programa Visual Balan C digo interactivo para la realizaci n de Balances Hidrol gicos y la estimaci n de de la recarga Enresa La Coru a Spain 132 pp
11. o clim tico A2 IPCC 2001 La regionalizaci n de los datos se obtuvo a partir de modelos Hewiston y Crane 1996 Bouraou1 et al 1999 Aronica et al 2005 que generan series estoc sticas de precipitaci n y temperatura diarias para 50 a os Componente hidrol gico Par metros Calibraci n 2 3 Zona de estudio La unidad Inca Sa Pobla est situada en el NO de Mallorca Figura 2 Est formada por una cuenca L Candela F J Elorza y W von Igel sedimentar a subsidente rellena por materiales postect nicos detr ticos y carbonatados de edad Miocena Pliocena y cuaternaria depositados sobre un substrato impermeable de edad terciaria PHIB 1999 La cuenca est formada por dos subcuencas Sa Pobla NE e Inca SO estas ltimas separadas por el Puig de Santa Magdalena Figura 2 A A Sii Cuenca de ioa Subun dad Liki Auro ira S Albuera Sia Pobla 100 0 m me e maa me A S A a en m ULIED 220 E HERRAN aes aa in i Y a a it e a a Pr oc j Fi TE A aaeeea ES SS 27 1 EL Pr o g Aa OS RN K Pae ARA Petete YES pin EA tor fa T hiser 100 A dl A A A AA e TS n AE ra RA T q a a to a a Pi EE ME E OO a ds A A A Le e I Ai iiig eeit BAFRA K e ado 200 CEEELELEEIELIE AE RRE IE ELO ECECELEREAA A 0 5 AAA PA A 35 PIPE A AA A e e AEAEE Acultando Holoceno aias Eran Acubbesro dll Phocano Superior fcalcarandas L_ Aculicro Piisioceno mones gavesy baos jf a Conbacio conoci n Figur
12. s en especial en los recursos h dricos y sus posibles medidas de adaptaci n o gesti n Seg n los modelos de circulaci n general GCM IPCC 2001 para la regi n de las Islas Baleares se prev un incremento de la temperatura entre 1 5 C y 3 6 C y un descenso de la precipitaci n entre 10 20 en 2050 Es previsible que este hecho condicione en gran manera la recarga natural de los acu feros y a los ecosistemas h dricos asociados Las proyecciones igualmente indican un incremento de los fen menos extremos inundaciones y sequ as Kerr 2005 que pueden agravar su disponibilidad Se debe destacar que dada la escala de los modelos GCM para su utilizaci n en estudios L Candela F J Elorza y W von Igel hidrol gicos de tipo regional o local es necesario realizar un escalado de los resultados obtenido Aunque existen numerosos y diversos m todos para el estudio de la recarga ampliamente aplicados y con mayor o menor aceptaci n Scanlon et al 2002 no es el objeto de este estudio su an lisis En este art culo se analiza el impacto del cambio clim tico sobre la recarga en el acu fero cuaternario de la UH Inca Sa Pobla Mallorca a partir de los escenarios de precipitaci n y temperatura derivados del escalado de un modelo de circulaci n global HadCM3 y su acople a un modelo de recarga distribuido Visual BALAN Samper et al 1999 El modelo num rico del acu fero realizado con MODFLOW Candela et al 2009a ha sido la herramienta
13. t rico 599 mm la ETP aumenta 1404 versus 1200 mm la ETR pasa de 390 mm a 431 mm y la temperatura presenta cambios poco apreciables Como se produce un aumento de la variabilidad de la precipitaci n el descenso de la recarga natural desminuye entre un 20 119 8 mm en reas de secano y un 4 220 5 mm para zonas de regad o Figura 3 El efecto de la disminuci n de la recarga a nivel mensual obtenida a partir de datos diarios de recarga con Visual BALAN se ha representado en la figura 4 Como se puede observar solo en los meses de Enero Marzo Noviembre y diciembre se produce un incremento de la recarga en el acu fero Para el resto de los meses los valores de la infiltraci n son inferiores a los del periodo hist rico L Candela F J Elorza y W von Igel Tabla 2 Estimaci n de la recarga para el periodo hist rico y para el 2025 en el acu fero plio cuaternario Cuaternario Cuaternario secano regad o 1980 2005 amano 150 9 253 2 2025 mm a o 119 8 220 5 21 13 Variaci n respecto 1980 2005 RECARGA AL ACU FERO Enero Diciembre i 25 20 15 10 dl L O 1936 2003 E2025 Figura 4 Distribuci n de la recarga mensual para el periodo hist rico y escenario simulado 4 CONCLUSIONES Al analizar los posibles impactos derivados del cambio clim tico en el acu fero se observa una importante reducci n de la precipitaci n cuya consecuencia es un descenso de la recarga natural en la
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