Download evaluación del balance hídrico futuro mediante la utilización

EVALUACIÓN DEL BALANCE HÍDRICO FUTURO
MEDIANTE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE
MODELOS CLIMÁTICOS E HIDROLÓGICOS
FERNÁNDEZ CARRASCO Pedro1, MATEOS IGUACEL Cristobal2, ESTRELA MONREAL
Teodoro3.
1
Profesor Titular Interino, Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.I. Caminos, Canales y
Puertos, Dpto. Ingeniería Civil: Urbanismo, Ordenación del Territorio y Medio Ambiente,
C/Profesor Aranguren s/n. 28040 Madrid, pfernandez@caminos.upm.es
2
Director del Laboratorio de Hidráulica del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX. Pº
Bajo Virgen del Puerto 3, 28005 Madrid, cristobal.mateos@cedex.es
3
Jefe la Oficina de Planificación Hidrológica de la Confederación Hidrográfica del Júcar. Mº de
Medio Ambiente. Av. de Blasco Ibáñez 48, 46010 Valencia. teodoro.estrela@chj.mma.es
RESUMEN
La evaluación de los recursos futuros de agua ha venido utilizando, en general, series
meteorológicas pasadas, considerando el periodo pretérito registrado representativo del clima
de la región a estudiar. Esta representatividad se pierde al admitir las hipótesis o evidencias,
según los autores, de cambio climático. Por lo tanto, parece lógico introducir en la cadena de
evaluación de los recursos hídricos futuros, los resultados obtenidos mediante los modelos
climáticos. En este sentido se presenta en este artículo, el resultado de evaluar los recursos
futuros mediante la utilización conjunta de un modelo climático regional y un modelo
hidrológico. Para ello se han empleado los campos climáticos elaborados para la Península
Ibérica por el modelo climático regional PROMES, modelo regional que calcula las
condiciones de contorno e iniciales a partir de las salidas del modelo de circulación general
HADCM2. Se estima la vulnerabilidad al cambio climático de los recursos hídricos en
diecinueve pequeñas cuencas y en las diez grandes cuencas españolas, en su aspecto
cuantitativo, al comparar la evaluación hidrológica, en régimen natural, para el año 2050
frente a la evaluación hidrológica de un periodo base sin modificar, de 50 años, comprendido
entre 1945 y 1995. Para las simulaciones hidrológicas se ha empleado el modelo hidrológico
SIMPA (Sistema Integrado para la Modelización de la Precipitación-Aportación) desarrollado
en el Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX. El modelo simula, a escala mensual, los
procesos del ciclo hidrológico en su fase terrestre mediante ecuaciones de balance y
transferencia, que se aplican en un mallado regular compuesto por celdas de igual tamaño en
el que se divide la cuenca. Mediante el empleo de un sistema de información geográfica de tipo
matricial, el modelo ejecuta las ecuaciones del ciclo hidrológico y estima los recursos hídricos
subterráneos y superficiales, mostrando una información distribuida y agregada de las
principales variables hidrológicas. Para cada una de las cuencas estudiadas se ha llevado a
cabo dos simulaciones hidrológicas con el modelo SIMPA. La primera de ellas utiliza datos
mensuales de precipitación y temperatura del periodo 1945 a 1995. La segunda simulación
emplea los datos de precipitación y temperatura mensual del mismo periodo modificado por los
campos climáticos para el año 2050 obtenidos en las simulaciones 1xCO2 y 2xCO2 del Modelo
Climático Regional PROMES.
1
INTRODUCCIÓN
Los diferentes agentes naturales que actúan en la Tierra han venido generando desde siempre
modificaciones en las características que definen un determinado periodo de la misma, y que
han permitido, mediante cambios abruptos, el paso a otro nivel dentro del cual las características
de la Tierra fluctuaban definiendo el nuevo periodo. El Cambio Global en el que la Tierra
siempre ha estado inmersa, inicio un cambio de rumbo hace unos 200 años debido a las nuevas
actividades humanas, proceso que se viene acelerando en el pasado siglo y en el actual por
cambios drásticos en la superficie, en su atmósfera, cambios en el uso de la tierra, en el agua, en
el mar y en las zonas costeras, así como en la biodiversidad al eliminar o modificar ecosistemas
e introducir especies no autóctonas. Como consecuencia de este Cambio Global que se ha
producido y que sigue produciéndose es razonable pensar que se estén originando cambios en el
clima. Parte de los estudios realizados sobre la evolución del clima evidencian que el cambio en
la composición de los gases de la atmósfera, como consecuencia del uso de combustibles
fósiles, los cambios de la cubierta vegetal, o el cambio del uso del suelo, así como la emisión de
clorofluorocarbonos, están produciendo un calentamiento global, así como modificaciones a
escalas regionales de los patrones de temperatura y lluvia.
La temperatura global de la superficie de la tierra viene incrementándose desde el siglo XIX. En
Europa la temperatura media anual ha aumentado en unos 0.8ºC durante el siglo XX, siendo la
década de1990 a1999 la más caliente registrada hasta ahora, tanto en las temperaturas medias
anuales como las temperaturas durante el invierno. Las temperaturas nocturnas han aumentado
más que las diurnas, probablemente debido al aumento de la nubosidad. La precipitación sobre
el norte de Europa ha aumentado entre un 10 y un 40 por ciento durante el siglo XX, mientras
que en algunas partes del sur de Europa la precipitación ha disminuido hasta un 20 por ciento de
acuerdo con el informe ACACIA (ACACIA, 1999). Las estimaciones de temperaturas globales
realizadas por el IPCC (IPCC, 2001) en función de diferentes escenarios de emisiones, estiman
para el año 2100, unas temperaturas entre uno y cuatro grados por encima de la actual.
Naturalmente no serán únicamente las temperaturas las que sufrirán cambios, los patrones de
precipitación van a cambiar considerablemente, dando lugar a que algunas zonas sean más
húmedas y otras más secas de lo que son hoy en día.
Los efectos probables del cambio climático afectarán a los extremos meteorológicos, en algunas
regiones se acentuarán las presiones futuras sobre los recursos hídricos y su gestión, se
ocasionarán cambios en los ecosistemas naturales, pérdida de algunos hábitats críticos, mayor
riesgo de sequías e incendios en las zonas mediterráneas, cambios en la fauna acuática y la
biodiversidad de moluscos, así como reducción de los glaciares de montaña, dentro de los
aspectos positivos se pueden incluir el aumento de la productividad neta de los ecosistemas, de
la productividad de bosques comerciales en el norte y de la productividad de las cosechas.
Estos cambios es necesario tenerlos en cuenta como parte integral de la gestión del agua. Las
consecuencias potenciales del cambio climático sobre los recursos hídricos sugieren, que el
amplio esfuerzo que se ha invertido en programas de cambio climático, y en especial en el
trabajo de desarrollar futuros escenarios climáticos, se debe usar de forma más activa en el
campo de la gestión hídrica. Los planificadores y los políticos deben valorar y comprender
mejor las posibles implicaciones de un cambio climático sobre la disponibilidad de agua.
No se debe olvidar, lamentablemente, las grandes incertidumbres asociadas a los modelos
actuales de circulación general, haciendo que las estimaciones futuras no carezcan de cierto
grado de imprecisión. Además debe valorarse la dificultad de trasladar los resultados de los
modelos climáticos a una escala adecuada para la modelización hidrológica. Los errores
introducidos a través de los datos, tanto climatológicos como hidrológicos, que se usan para
validar ambos modelos, para convertir las entradas climatológicas en respuestas hidrológicas, no
deben impedir emitir una valoración objetivamente plausible sobre los previsibles impactos que
sobre los recursos hídricos pueden estar sucediendo.
Para dar respuesta en el sector del agua a las implicaciones derivadas del impacto del cambio
climático, que está teniendo lugar, ya no es suficiente evaluar los recursos de agua futuros a
través de la modelización hidrológica apoyada en series temporales pretéritas, es necesario,
además, introducir esquemas basados en los escenarios futuros planteados por el IPCC, de tal
forma que los estudios hidrológicos en el contexto de la variabilidad y del cambio climático
permitan la aplicación de la información climatológica e hidrológica en la planificación, el
diseño y el funcionamiento de los sistemas de recursos hídricos. En este artículo, se presentan
los resultados de evaluar el impacto del cambio climático sobre los recursos hídricos, partiendo
de campos climáticos distribuidos, procedentes de modelos regionales de clima y evaluación
hidrológica a escala mensual. Se aplica la metodología establecida por un lado a diecinueve
pequeñas cuencas distribuidas por la Península Ibérica, así como a las grandes cuencas de los
ríos españoles, evaluando el impacto sobre los recursos hídricos en las mismas debidas al
cambio climático que se produciría de cumplirse los campos climáticos seleccionados para
España.
2
CAMPOS CLIMÁTICOS
Los campos climáticos que se han utilizado para la evaluación de los recursos hídricos se
pueden clasificar tres clases:
Análisis de sensibilidad a variaciones climáticas. Consisten en simples variaciones
arbitrarias de las variables climáticas. Habitualmente se hacen estos análisis con la
temperatura y la precipitación.
Escenarios climáticos generales. Modelo de circulación general UKMO del Hadley Center
for Climate Research de Bracknell, Reino Unido.
Escenarios climáticos regionales. Resultantes de los modelos de clima regional, PROMES.
3
MODELO DE CIRCULACIÓN GENERAL UKMO
El período elegido para realizar la comparación entre el experimento de “control” (que
representa las condiciones de clima actual) y el de “anomalía” (que es el de escenario de clima
futuro) abarca desde el año 2040 al 2060, con el supuesto de que las emisiones de estos
elementos aumentarán a un ritmo similar al que han tenido en los últimos años. Se parte de una
malla de 280 Km por 320 Km, cuyas dimensiones en grados son 2.5º (Lat.) y 3.75º (Long.). La
Península Ibérica queda contenida en diez de estas cuadrículas. Los datos proceden de dos
escenarios de clima futuro: clima con las condiciones de CO2 actuales (1xCO2) y clima con
condiciones de doble CO2 equivalente (2xCO2). Frente al aumento general de la temperatura, la
precipitación, sin embargo, aumenta en unos casos y disminuye en otros, con diferencias
estacionales, dándose en general una reducción de la pluviometría durante los meses de verano
y un aumento en el resto del año.
4
MODELO REGIONAL DE CLIMA PROMES
El dominio donde se ha aplicado el modelo comprende una zona de 2250 × 1950 Km2 centrada
en la Península Ibérica, la resolución horizontal utilizada en este trabajo es uniforme y de 50
Km, en el sentido vertical el dominio se ha dividido en 25 capas. Para asignar las alturas
topográficas de las bases de las celdillas inferiores de la malla del modelo se ha partido de la
base de datos de topografía y batimetría suministrada por el National Geophysical Data Center,
perteneciente al National Oceanic and Atmospheric Administration de los Estados Unidos.
Estos datos tienen una resolución de 5 minutos en latitud-longitud, que equivale,
aproximadamente, a entre 6 y 9 Km en las latitudes donde se sitúa el dominio estudiado. Las
condiciones iniciales y de contorno asignadas a los puntos de la malla del modelo PROMES se
calcularon partiendo de los campos de salida del GCM del Hadley Centre for Climate Prediction
and Research conocido como HadCM2. Se ha dispuesto de los datos diarios a las 0, 6, 12 y 18
horas (UTC) en una malla de latitud-longitud con un espaciado de 2.5º × 3.75°. Se ha dispuesto
de estos datos de salida para dos experimentos del HadCM2: simulación del clima presente
(1×CO2) y escenario con doble concentración de dióxido de carbono que la actual (2×CO2).
Las simulaciones de clima actual se han comparado con la climatología CRU (CRU, 1998)
obtenida a partir de datos facilitados por el Instituto Nacional de Meteorología. Precipitación:
de las diferencias entre las precipitaciones simuladas para 1×CO2 y 2×CO2 se puede comentar
que en invierno se prevé un aumento de las precipitaciones, en la primavera no se observan
diferencias significativas entre las dos simulaciones, en verano y otoño la simulación 2×CO2 es
más seca que la de clima actual. Los resultados de variabilidad más destacables son los de
verano y los de otoño. Para estas estaciones podemos ver como, siendo la simulación de 2×CO2
más seca que la de 1×CO2, la variabilidad de la primera es mayor que la de la segunda en
bastantes zonas. Esto nos indica el aumento de los años extremadamente secos en el escenario
de 2×CO2. La variabilidad interanual es bastante más alta en el escenario 2xCO2, especialmente
en las zonas áridas, donde el coeficiente de variación muestra valores de más del 60 %. La
variabilidad espacial es alta (coeficiente de variación de 52%), oscilando desde menos de 300
mm hasta más de 2500 mm de precipitación anual. Temperatura media diaria a 2 metros
sobre el suelo: la simulación 2×CO2 es 3 grados más cálida en invierno que la 1×CO2, la
variabilidad es menor en 2×CO2. En primavera el comportamiento es muy parecido al del
invierno. En verano también se prevé un aumento de 3 grados en las temperaturas al doblar la
concentración de dióxido de carbono, sin embargo en esta estación la variabilidad aumenta
ligeramente. Para finalizar, en otoño la temperatura es unos 3 grados mayor en la simulación
2×CO2 que en la 1×CO2, y con variabilidad muy similar.
5
EVALUACIÓNES HIDROLÓGICAS CONSIDERADAS
Los escenarios climáticos futuros adoptados se han obtenido modificando la precipitación y la
temperatura mensual del periodo comprendido entre 1945 y 1995 con la diferencia de resultados
en precipitación y temperatura por el modelo climático regional PROMES en las simulaciones
1xCO2 y 2xCO2 para los valores medios del periodo 2040 a 2049. Se han tenido en cuenta otras
simulaciones, como las realizadas para Libro Blanco del Agua (MIMAM, 2000a), estudios
específicos desarrollados para evaluar el impacto del cambio climático sobre los recursos
hídricos (MIMAM, 1998b), así como otras simulaciones, que se han considerado de interés
realizar para analizar los resultados obtenidos. Se dispone por tanto de 15 simulaciones
hidrológicas, en las que se presentan dos grupos principales: a) Nueve simulaciones anuales
según Budyko (BUDYKO y DROZDOV, 1953) y b) Seis simulaciones mensuales mediante el
modulo mensual del modelo hidrológico SIMPA.
a) Simulaciones anuales según Budyko: Hipótesis H10: Simulación de la aportación media
interanual en las diecinueve pequeñas cuencas estudiadas para el periodo 1940 a 1995. A partir
de la simulación para el Libro Blanco del Agua (MIMAM, 2000), y mediante el procesado de la
información en los mapas matriciales de resultados en los ámbitos de la planificación
hidrológica sobre los mapas de las diecinueve pequeñas cuencas. Hipótesis H11: Simulación de
la aportación media interanual en las diecinueve pequeñas cuencas estudiadas para el periodo
1940 a 1995 con la primera hipótesis considerada en el Libro Blanco del Agua: aumento de 1ºC
la temperatura media anual y sin cambios en la precipitación del periodo 1940-95. A partir de la
simulación para el Libro Blanco del Agua (MIMAM, 2000), y mediante el procesado de la
información en los mapas matriciales de resultados en los ámbitos de la planificación
hidrológica sobre los mapas de las diecinueve cuencas. Hipótesis H12: Simulación de la
aportación media interanual en las diecinueve pequeñas cuencas estudiadas para el periodo 1940
a 1995 con la segunda hipótesis considerada en el Libro Blanco del Agua: aumento de 1ºC la
temperatura media anual y descenso de la precipitación media anual del periodo 1940-95 en un
5%. A partir de la simulación para el Libro Blanco del Agua (MIMAM, 2000), y mediante el
procesado de la información en los mapas matriciales de resultados en los ámbitos de la
planificación hidrológica sobre los mapas de las diecinueve cuencas. Hipótesis H13:
Simulación de la aportación media interanual en las diecinueve pequeñas cuencas estudiadas
para el periodo 1940 a 1995, aumento de 4º C la temperatura media anual y descenso de la
precipitación media anual del periodo 1940 a 1995 en un 15%. Hipótesis H20: Simulación de
la aportación media interanual en las diecinueve pequeñas cuencas estudiadas para el periodo
1945-95 a partir de los valores medios anuales obtenidos en la simulación mensual del periodo
1945-95. Hipótesis H21: Simulación de la aportación media interanual en las diecinueve
pequeñas cuencas estudiadas para el periodo 1945 a 1995 modificadas a partir de los valores
del periodo 2040 a 2049, resultantes de los campos climáticos PROMES, y a partir de los
valores medios anuales obtenidos en la simulación mensual de cambio climático con base en
PROMES. Hipótesis H30: Simulación de la aportación media interanual por ámbitos del Libro
Blanco del Agua para el periodo 1940 a 1995. (MIMAM, 2000). Hipótesis H31: Simulación de
la aportación media interanual por ámbitos del Libro Blanco del Agua para el periodo 1940 a
1995. Primera hipótesis del Libro Blanco del Agua: aumento de 1ºC la temperatura media anual
y sin cambios en la precipitación del periodo 1940 a 1995. (MIMAM, 2000). Hipótesis H32:
Simulación de la aportación media interanual por ámbitos del Libro Blanco del Agua para el
periodo 1940 a 1995. Segunda hipótesis del Libro Blanco del Agua: aumento de 1ºC la
temperatura media anual y descenso de la precipitación media anual del periodo 1940 a 1995 en
un 5% (MIMAM, 2000).
b) Simulaciones mensuales mediante el modelo hidrológico SIMPA: Hipótesis H40:
Simulación de la aportación mensual en los ámbitos territoriales de la planificación hidrológica
para el periodo 1940 a 1995 (MIMAM, 1998). Hipótesis H41: Simulación de la aportación
mensual en los ámbitos territoriales de la planificación hidrológica para el periodo 1940 a 1995,
al modificar los mismos con los valores medios mensuales de la diferencia 2xCO2-1xCO2 de los
campos climáticos del modelo climático global UKMO, para el periodo 2040 a 2049 (MIMAM,
1998). Hipótesis H42: Simulación de la aportación mensual en los ámbitos territoriales de la
planificación hidrológica para el periodo 1940 a 1995, al modificar la temperatura media de
cada mes con los valores medios mensuales de la diferencia 2xCO2-1xCO2 de los campos
climáticos del modelo climático regional PROMES, para el periodo 2040 a 2049, y sin
modificar los valores de la precipitación mensual del periodo 1940 a 1945 (MIMAM, 1998).
Hipótesis H43: Simulación de la aportación mensual en los ámbitos territoriales de la
planificación hidrológica para el periodo 1940 a 1995 al modificar la temperatura mensual a
partir de los valores del periodo 2040 a 2049, mediante los resultados de los campos climáticos
del modelo climático regional PROMES (FERNÁNDEZ, 2000). Hipótesis H50: Simulación de
la aportación mensual en las diecinueve pequeñas cuencas para el periodo 1945 a 1995
(FERNÁNDEZ, 2002). Hipótesis H51: Simulación de la aportación mensual en las diecinueve
pequeñas cuencas para el periodo 1940 a 1995 al modificar la temperatura mensual a partir de
los valores del periodo 2040 a 2049, mediante los resultados de los campos climáticos del
modelo climático regional PROMES (FERNÁNDEZ, 2002)
HIPÓTESIS
ZONA
ESCALA
TEMPORAL
PERIODO
BASE
CAMBIO
PRECIPITACIÓN
CAMBIO
TEMPERATURA
MODELIZACIÓN
HIDROLÓGICA
1:H10
2:H11
3:H12
4:H13
5:H20
6:H21
7:H30
8:H31
9:H32
10:H40
11:H41
12:H42
13:H43
14:H50
15:H51
19 cuencas
19 cuencas
19 cuencas
19 cuencas
19 cuencas
19 cuencas
Anual
Anual
Anual
Anual
Anual
Anual
Anual
Anual
Anual
Mensual
Mensual
Mensual
Mensual
Mensual
Mensual
1940-95
1940-95
1940-95
1940-95
1945-95
1945-95
1940-95
1940-95
1940-95
1940-95
1940-95
1940-95
1940-95
1945-95
1945-95
0
0
-5%
-15%
0
0
+1ºC
+1ºC
+4ºC
0
PROMES
PROMES
0
0
-5%
0
UKMO
0
0
+1ºC
+1ºC
0
UKMO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
BUDYKO
SIMPA
SIMPA
SIMPA
SIMPA
SIMPA
SIMPA
ámbitos
ámbitos
ámbitos
ámbitos
ámbitos
ámbitos
ámbitos
19 cuencas
19 cuencas
PROMES
0
PROMES
PROMES
PROMES
0
PROMES
Tabla 2. Simulaciones hidrológicas utilizadas.
OCT NOV DIC
ENE FEB MAR ABR MAY JUN
LLUVIA (mm) -29 10 -29 68
TEMP. (ºC)
4
4
3
3
25
4
11
3
-2
3
7
2
JUL AGO SEP
-17 -39 -21 -36
3
5
4
4
MEDIA
-4
3
Tabla 3. Cambio media mensual de las precipitaciones y las temperaturas, años 2040 al 2049, en la
Península de acuerdo con el modelo PROMES.
Los campos climáticos adoptados para las diecinueve pequeñas cuencas evaluadas (rombos
amarillos), figura 3, presentan un aumento en la temperatura de 2 a 3ºC más que las hipótesis
del Libro Blanco (triángulos rojos). En seis de estas cuencas se produce descenso de la
precipitación, con valores por debajo del 10% en cuatro de ellas y hasta el 22% en la de mayor
descenso.
% DE CAMBIO EN LA PRECIPITACIÓN
15
10
5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
-5
-10
-15
-20
-25
AUMENTO DE LA TEMPERATURA ºC
Figura 3. Situación relativa del cambio en los campos climáticos anuales.
6
RESULTADOS DEL ESTUDIO SOBRE LOS RECURSOS
HÍDRICOS
De acuerdo con la simulación hidrológica mensual, en doce de las diecinueve pequeñas cuencas
evaluadas se presentan para los campos futuros ligeros aumentos de la precipitaciones anuales,
por debajo del 15% anual, ocasionando en general aumentos en las aportaciones en dichas
cuencas. En las seis cuencas con disminución en la precipitación anual, presentan aumentos de
la aportación anual en dos de ellos y descensos en el resto. Finalmente la cuenca del río Jalón,
sin variaciones en la precipitación anual, presento aumentos en la aportación anual. Los
aumentos a escala anual de las aportaciones, en general, responden al esquema de aumento de la
aportación en los meses típicamente más húmedos y disminución acentuada en los meses más
secos.
Los resultados de la variación de la aportación anual del escenario PROMES con respecto a la
simulación para el periodo comprendido entre 1945 y 1995, al aplicar la ley de Budyko, supone
en 18 de las 19 cuencas, disminuciones importantes, con valores comprendidos entre el 52% y
5% de reducción, a pesar de haberse producido aumento de las precipitaciones en algunas de
ellas. Valores que concuerdan con los resultados obtenidos en simulaciones anuales de los
recursos de la Península Ibérica como la realizada para el Libro Blanco del Agua en España
(MIMAN, 2000) y que no tienen en cuenta la distribución de la precipitación a lo largo del año.
Son importantes las grandes discrepancias que presenta el análisis anual descrito, a partir de los
valores mensuales, con los resultados que podríamos obtener al aplicar a los valores medios
anuales de la precipitación y la evapotranspiración potencial una ley de carácter regional, como
por ejemplo la ley de Budyko, tabla 3
Cuenca
P
P1 ETP ETP1 ET ET1 As As1 %VAR %VAR %VAR %VAR Budyko Budyko1
(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
PRE
ETP
ET
As A(mm) A1(mm)
1107 2147 1880 731 836 730 821 1413 1057
-12
14
12
-25
1527
1205
9063 1156
%VAR
A
-21
961
717
822
619
594
535
365
-17
15
-4
-32
622
409
1765 1189 1344
732
842
578
582
612
762
13
15
1
25
642
718
12
9006
636
712
818
550
479
265
156
-22
15
-13
-41
341
176
-48
10009
816
-34
966 1031
813
986
701
663
265
368
7
21
-5
39
416
396
-5
2049
568
543
736
869
453
422
116
122
-4
18
-7
5
155
110
-30
10028
529
568
806
956
470
487
58
80
7
19
4
38
115
106
-8
9058
505
504
748
898
423
393
77
105
0
20
-7
37
115
85
-26
8028
475
411
691
838
435
342
40
69
-13
21
-21
74
111
53
-52
3001
850
770
722
870
547
499
301
269
-9
20
-9
-11
364
249
-32
8087
536
581
762
918
422
424
112
155
8
20
0
38
129
120
-7
4251
977 1026 1032 1245
575
570
402
456
5
21
-1
13
340
305
-10
4206
450
457
919 1117
408
411
43
47
2
22
1
9
58
40
-32
4101
475
490
921 1122
393
408
82
81
3
22
4
-1
68
50
-27
4160
845
913
995 1198
570
575
276
338
8
20
1
22
260
246
-6
6005
472
508
881 1046
413
427
58
81
8
19
3
40
73
65
-11
6011
703
714
975 1172
474
471
230
242
2
20
-1
5
176
138
-21
6015
789
810
985 1191
517
524
271
284
3
21
1
5
226
186
-18
6052
662
703 1043 1268
460
468
200
232
6
22
2
16
137
116
-15
Tabla 3. Cambio anual en la simulación mensual frente al cambio de la aportación anual según Budyko.(1
(P: Precipitación; ETP: Evapotranspiración Potencial; ET: Evapotranspiración
Real; As: Aportación total simulada; %VAR:variación, A: aportación según Budyko).
valores del escenario PROMES).
74,24
38,26
38,79
24,56
39,76
38,38
22,48
36,58
16,01
13,35
4,88
1,35
20,21
20,91
1,56
-0,63
2,66
6,19
E6
05
2
7,63
1,74
21,57
E6
01
5
8,05
5,49
18,73
E6
00
5
3,16
-0,61
3,39
E6
01
1
21,82
E4
16
0
-8,78
1,56
E4
20
6
E8
08
7
-9,41
5,02
-0,87
0,88
20,40
21,55
E4
10
1
20,50
E3
00
1
-13,47
E8
02
8
9
8
-4,40
-6,84
E9
05
8
-22,06
21,27
8,40
-0,20
-7,09
E1
00
2
-5,42
E2
04
9
-16,87
20,64
20,05
7,37
6,73
3,82
20,47
18,61
18,07
14,89
E1
00
0
13,04
E1
76
5
E9
06
3
-12,44
14,64
8,88
0,74
E4
25
1
21,28
14,36
0,47
3,62
5,28
15,03
E9
00
6
PRE_ETP_ET_APORTACIÓN
E1
10
7
0,69
12,47
VAR_APOR
VAR_ET
VAR_ETP
VAR_PRE
-4,04
-21,38 -10,76
-25,24
-12,91
-31,71
-41,01
% de VARIACIÓN
Figura 3. Variación media anual entre el periodo 1945-95 y el periodo PROMES de las variables
hidrológicas más características. PREcipitación, EvapoTranspiración Real, EvapoTranspiración
Potencial y Aportación.
Los resultados son simulares en las grandes cuencas peninsulares, como se pone de manifiestos
en la tabla 4. En los escenarios 1 y 4 se mantienen los patrones de lluvia existentes por lo que
los resultados vienen condicionados con respecto al clima histórico por el aumento de la
evapotranspiración potencial en el escenario 1 y por el aumento de la evapotranspiración real
en el escenario 4 en todos los ambitos territoriales, lo que da lugar a una disminución de la
aportación en todos los casos. En el escenario 2 se acentúan las disminuciones en la aportación
anual debido a estar condicionada por la evapotranspiración potencial que se mantiene como en
el escenario 1 agravada por la disminución en las precipitaciones.
En los escenarios 3 y 5 no se mantienen los patrones de lluvia existentes por lo que los
resultados vienen condicionados con respecto al clima histórico, por la ratio mensual entre la
precipitación y la evapotranspiración real, que permite moderar el impacto del cambio
climático, debido a que los aumentos de la precipitación se producen en los meses de invierno
donde si bien se produce un aumento de la evapotranspiración potencial no se produce un
aumento en la evapotranspiración real, de rango inferior, produciéndose descensos en las
precipitaciones en los meses de verano donde el aumento de la evapotranspiración real se ve
más limitada. Los resultados del escenario 3, vienen muy condicionados por la resolución
adoptada así como por el mar en las celdas de borde, lo que resta validez.
AMBITO
Escenario
previsible 1
(H31)
-2
Escenario
previsible 2
(H32)
-9
Norte I
-3
-10
Norte II
-2
Norte III
-2
Galicia costa
AMBITO
Escenario
general 3
(H41)
-15
Escenario
regional 4
(H42)
-5
Escenario
regional 5
(H43)
6
Norte I
-12
-6
24
-10
Norte II
1
-8
-4
-9
Norte III
4
-8
-21
Galicia costa
Duero
-6
-16
Duero
23
-17
38
Tajo
-7
-17
Tajo
14
-14
38
Guadiana I
-11
-24
Guadiana I
59
-20
25
Guadiana II
-8
-19
Guadiana II
100
-22
30
Guadalquivir
-8
-20
Guadalquivir
82*
-17
5
Sur
-7
-18
Sur
76
-18
4
Segura
-11
-22
Segura
35
-16
-22
Júcar
-9
-20
Júcar
-20
-15
19
Ebro
-5
-15
Ebro
-9
-14
-5
C.I. Cataluña
-5
-15
C.I. Cataluña
-40
-20
39
Baleares
-7
-18
Baleares
Sin evaluar
Sin evaluar
Sin evaluar
Canarias
-10
-25
Canarias
Sin evaluar
Sin evaluar
Sin evaluar
España
-5
-14
España
Peninsular
10
-14
13
Tabla 4. Disminución (-) o aumento de la aportación total (100*(Aportación actual-Aportación escenario
i)/Aportación actual)).
7
CONCLUSIONES
Bajo los supuestos planteados, las diecinueve pequeñas cuencas evaluadas presentan aumentos
futuros en las temperaturas. En doce de las mismas se presentan para los campos futuros ligeros
aumentos de la precipitaciones anuales, por debajo del 14% anual, ocasionando en general
aumentos en las aportaciones en dichas cuencas. Las seis cuencas con disminución en la
precipitación anual, presentan aumentos de la aportación anual en dos de ellas y descensos en el
resto. Finalmente la cuenca del río Jalón, sin variaciones en la precipitación anual, presento
aumentos en la aportación anual.
Los aumentos a escala anual de las aportaciones, en general, responden al esquema de aumento
de la aportación en los meses típicamente más húmedos y disminución acentuada en los meses
más secos. Son importantes las grandes discrepancias que presenta el análisis anual, a partir de
los valores mensuales, con los resultados que podríamos obtener al aplicar a los valores medios
anuales de la precipitación y la evapotranspiración potencial una ley de carácter regional, como
por ejemplo la ley de Budyko. Discrepancia debida a que la evapotranspiración real no sigue el
mismo comportamiento ascendente que la evapotranspiración potencial, además de darse la
circunstancia de que el incremento de lluvia se ha presentado en los meses más húmedos, donde
la evapotranspiración potencial y real presentan valores muy próximos, y por tanto poco
sensibles a los aumentos de la temperatura.
Los resultados de la variación de la aportación anual del escenario PROMES con respecto a la
simulación para el periodo comprendido entre 1945 y 1995, al aplicar la ley de Budyko, supone
en 18 de las 19 cuencas, disminuciones importantes, con valores comprendidos entre el 52% y
5% de reducción, a pesar de haberse producido aumento de las precipitaciones en algunas de
ellas. Valores que concuerdan con los resultados obtenidos en evaluaciones anuales de los
recursos de la Península Ibérica como la realizada para el Libro Blanco del Agua en España
(MIMAM, 2000). Esta discrepancia de resultados entre evaluaciones hidrológicas mensuales y
anuales, demuestra claramente que las simulaciones anuales no pueden ser utilizadas para
describir la variación del cambio climático producida por un aumento de la temperatura y
cambios en la precipitación. Las evaluaciones anuales no tienen en cuenta la distribución de la
precipitación a lo largo del año, factor que se ha revelado fundamental para evaluar el impacto
del cambio climático sobre los recursos hídricos.
Estos resultados indican que la evaluación hidrológica de las consecuencias del cambio
climático sobre el agua, requiere partir de unos escenarios de desarrollo futuros establecidos por
la comunidad científica internacional y de los resultados de los modelos climáticos disponibles,
y que esta circunstancia hace que a las deficiencias correspondientes a la evaluación hidrológica
debamos unir las propias de los escenarios elegidos, así como la de los modelos climáticos
seleccionados.
Parece claro que estimar el impacto del cambio climático en el ciclo hidrológico es de vital
importancia en la gestión correcta del recurso, y que como se ha puesto de manifiesto en el
presente artículo, se debe realizar este balance con campos de variaciones de las variables
climáticas al menos a escala mensual, ya que la simulación hidrológica a escala anual, no tiene
resolución suficiente para describir las variaciones que se pueden producir. Sin olvidar que los
resultados obtenidos en las evaluaciones hidrológicas mensuales, deben hacer referencia a los
escenarios de emisiones elegidos, así como a la resolución del modelo climático seleccionado.
Estamos en el comienzo de las mejoras en las resoluciones espaciales de los modelos climáticos
regionales que permitirán campos de precipitaciones más fiables, y por lo tanto resultados
hidrológicos más próximos a la realidad, y que podrán confirmarnos o desmentirnos la
tendencia a ligeros aumentos o disminuciones de la aportación media anual, así como la
aparente concentración de esta aportación en determinados meses del año, tendiendo a dividir el
año hidrológico en dos estaciones, húmeda y seca. No debemos olvidar la fuerte dependencia de
los modelos climáticos del conocimiento real del fenómeno climático global, sometido hoy día a
incertidumbres que una vez resueltas harán cambiar la arquitectura de los modelos.
Se plantea la necesidad de continuar o iniciar entre otras líneas de investigación los estudios
relativos a la mejora en la estimación de la evapotranspiración real a nivel de cuenca y su
sensibilidad a cambios futuros en sus variables climáticas de entrada, la estimación del peso
relativo en los cambios de almacenamiento de agua en el suelo ocasionados por cambios en los
usos y en las coberturas, el papel de las aguas subterráneas y zonas húmedas en el cambio
climático. También se estima necesario evaluar los impactos del cambio climático sobre otros
aspectos asociados con el agua, como son la planificación, la gestión, la necesidad o no de
aumentar la regulación para satisfacer la misma demanda, los aspectos relativos a los sucesos
extremos, la influencia sobre la calidad del agua o la vulnerabilidad de los ecosistemas entre
otros.
8
REFERENCIAS
ACACIA, 1999. Valoración de los efectos potenciales del cambio climático en Europa. Informe
ACACIA, borrador. M. Parry, C.Parry y M. Livermore.
BUDYKO, M.I., y DROZDOV, O.A. 1953. The laws of water cycle in the atmosphere. Bull.
Acad. Sci. USRR. Scr.:Georg., 4. 167-170.
CRU, 1998. Representing twentieth century space-time climate variability. II Development of
1901-96 monthly grids of terrestrial surface climate. Authors: New, M., Hulme, M., Jones, P
Climate Research Unit. School of Enviromental Sciences, University of East Anglia. Norwich,
NR4 7TJ, Reino Unido.
FERNÁNDEZ, P. 2000. Estudio del impacto de un previsible cambio climático sobre los
recursos hídricos en España. III Congreso de Ingeniería Civil. Barcelona 2000.
FERNÁNDEZ, P. 2002. Estudio del Impacto del cambio climático sobre los recursos hídricos.
Aplicación en diecinueve cuencas en España. Tesis Doctoral. Julio 2002. E.T.S. de Ingenieros
de Caminos, Canales y Puertos. Universidad Politécnica de Madrid.
MIMAM, 1998. Estudio sobre el impacto potencial del cambio climático en los recursos
hídricos y demandas de agua de riego en determinadas regiones de España.
MIMAM, 2000. El Libro Blanco del Agua en España. Ministerio de Medio Ambiente 1998.