Estimación del balance hídrico y de la recarga en el acuífero Ventós-Castellar (SE España). Efectos del cambio climático

Resumen

INTRODUCCIÓN La presente investigación se enmarca dentro de la línea de trabajo que desde la década de los años ochenta viene desarrollando el Grupo de Investigación Gestión de Ecosistemas y de la Biodiversidad perteneciente al Departamento de Ecología de la Universidad de Alicante, en colaboración con otros investigadores de la UA y de otros centros, en el espacio geográfico de la Cuenca Hidrológica del Ventós. A continuación, se sintetiza por orden cronológico, los antecedentes de mayor interés en relación a la zona a objeto de la presente tesis doctoral. Los primeros trabajos realizados en la cuenca del Ventós tenían dos enfoques principales: el primero consiste en estudiar los procesos hidrológicos, biogeoquímicos y eco-fisiológicos que controlan el funcionamiento del ecosistema de la cuenca, y el segundo orientado a estudiar el sistema suelo-planta en un ecosistema forestal. A partir de 1985 el grupo de investigación también centró sus esfuerzos sobre el estudio de los procesos erosivos en parcelas experimentales (Sánchez et al., 1994; 1995) en los que se comprobó que la producción de escorrentía dependía de diversos factores entre ellos, el tipo de cubierta vegetal (Derouiche, 1996; Hernández, 1998). En los últimos años, los estudios han estado orientados de forma más específica en aspectos como el efecto de las precipitaciones y de la cubierta vegetal en la reserva de agua en el suelo (Chirino, 2003), el papel de la dinámica fuente-sumidero en la respuesta hidrológica a varias escalas (Mayor, 2008) y el funcionamiento hidrogeológico del acuífero Ventós-Castellar (Andreu et al., 2002, 2003; Touhami, 2007). El desarrollo de estas líneas específicas han utilizando la modelización hidrológica a escala de cuenca, micro-cuencas y acuífero. La experiencia obtenida durante estos años dio como fruto la generación de un primer modelo de balance hídrico en el suelo (Ventós), que posteriormente ha sido actualizado y ampliado hasta lograr una nueva versión denominada HYDROBAL (Bellot et al., 1999; Bellot y Chirino, 2013). Se trata de un modelo de balance de agua en el suelo que permite integrar numerosos parámetros ambientales, edáficos, de vegetación, etc. La presente investigación se enmarca de forma específica en la línea de funcionamiento del acuífero Ventós-Castellar, acuífero que se encuentra dentro de la cuenca del Ventós. En este contexto, este proyecto de tesis se centra en el estudio de la recarga, el papel que juega la vegetación y la humedad del suelo en dicho proceso, así como en la evaluación de los efectos del cambio climático bajo diversos escenarios climáticos sobre el balance hídrico y la recarga del acuífero. Los objetivos generales que ha perseguido esta tesis son: 1. Realizar un análisis comparativo entre métodos de balance hídrico en el suelo con diferente grado de complejidad con el fin de determinar el grado de precisión con el que estiman la recarga en el acuífero Ventós-Castellar. 2. Establecer y cuantificar la tasa de recarga y avanzar en el grado de conocimiento del modelo conceptual de funcionamiento del acuífero Ventós-Castellar, utilizando el modelo HYDROBAL. 3. Evaluar, bajo dos escenarios diferentes de desarrollo socioeconómico y medioambiental, el impacto de las previsiones de cambio climático (periodo 2011-2099) en el balance hídrico del suelo y la recarga de agua subterránea natural en el acuífero Ventós-Castellar. DESARROLLO TEÓRICO La memoria está organizada en 7 capítulos. A continuación, se describe muy brevemente el contenido de cada capítulo: En el Capítulo 1, Introducción, se enmarca la presente investigación y se presentan los antecedentes y el estado actual de los conocimientos científico-técnicos del tema de trabajo en la zona de estudio. Este capítulo incluye también los objetivos planteados en esta tesis. En el Capítulo 2, Área de estudio, se presenta una breve descripción de la zona de estudio, en la cual se incluyen los siguientes epígrafes: localización geográfica, el régimen climático, geología, relieve, suelos, la vegetación y las características hidrogeológicas del acuífero. En el Capítulo 3, Comparación entre varios métodos de balance de agua en el suelo para la estimación de la recarga del acuífero Ventós-Castellar; en este apartado se comparan varios métodos de balance de agua en el suelo para la mejor estimación de la recarga del acuífero Ventós-Castellar. En el Capítulo 4, Aplicación del modelo hidrológico HYDROBAL en la estimación de la recarga del acuífero Ventós-Castellar (clima semiárido): efecto de la humedad del suelo y de la cubierta vegetal en la recarga; se ha realizado un balance hídrico para años húmedos, medios y secos, durante período 2002-2008, profundizando en el proceso de recarga y evaluando la contribución de los distintos tipos de cubierta vegetal y las condiciones del suelo sobre el balance hídrico y la recarga del acuífero Ventós-Castellar. En el Capítulo 5, Evaluación del impacto del cambio climático en el balance hídrico y la recarga natural del acuífero Ventós-Castellar; en este caso se ha realizado una evaluación del efecto del cambio climático sobre el balance hídrico y la recarga del acuífero Ventós-Castellar para distintos escenarios futuros. En el Capítulo 6, Resumen y discusión de los resultados; en este apartado se presenta una discusión general de los principales resultados obtenidos en esta tesis. En el Capítulo 7, Conclusiones y recomendaciones finales, se sintetizan los principales resultados obtenidos en este trabajo de investigación. En los Apéndices 1, 2 y 3 quedan recogidos otros trabajos científicos que se han realizado dentro del contexto de esta tesis, y que aportan información complementaria sobre la evaluación de la recarga y los efectos del cambio climático en el acuífero Ventós-Castellar. CONCLUSIÓN Las principales conclusiones obtenidas en el presente trabajo de tesis doctoral, que se presenta por compendio de publicaciones, se resumen a continuación: 1. El modelo hidrológico HYDROBAL contribuye a la sistematización del conocimiento respecto al efecto de las precipitaciones y de la cubierta vegetal en el balance hídrico y la recarga del acuífero. Los resultados alcanzados mediante su aplicación, evidentemente mejorables, representan una contribución a la gestión de los recursos hídricos. La principal ventaja que aporta el modelo HYDROBAL es su independencia respecto al mecanismo de desplazamiento del agua en la zona no saturada. Esto implica evitar la difícil estimación y calibración de los parámetros y variables que intervienen en dicho proceso. 2. Se ha podido constatar, que debido a su emplazamiento climático (región semiárida), el acuífero Ventós-Castellar recibe un número reducido de eventos de lluvia anual capaces de general precipitaciones eficaces, lo que produce una baja tasa de recarga. Las características semiáridas de la región, así como el tipo de precipitaciones (alta estacionalidad), controlan la escasa recarga de este acuífero. De igual forma, existen periodos sin recarga que pueden llegar a superar un año hidrológico. Por lo que la existencia de periodos secos se traducen en descensos en los niveles piezométricos que no se recuperan a corto ni a largo plazo. Por eso, las extracciones de agua en este tipo de acuíferos han de realizarse de forma controlada. 3. La aplicación del modelo HYDROBAL ha mostrado con claridad que, el volumen de recarga que genera cada evento de lluvia depende en gran medida del estado de humedad que presenta el suelo en el momento en que se produce la precipitación. A pesar de la escasa cobertera vegetal existente sobre este acuífero, el papel que juega la cubierta vegetal en la reducción de la precipitación neta y, por consiguiente, en el proceso de recarga parece tener bastante importancia. 4. Los resultados obtenidos respecto a las previsiones futuras del cambio climático en el acuífero Ventós-Castellar revelan una tendencia generalizada a una menor precipitación anual y un incremento de la temperatura máxima y mínima en los escenarios estudiados (A2 y B2). Los cambios de precipitación tienden a ser más significativos en el escenario A2. Por otra parte, se puede concluir que hay un incremento de la duración del periodo de sequía y de la aridez del clima en la zona de estudio a finales del siglo XXI. Esto afectará negativamente a las disponibilidades de agua y, en consecuencia, al tipo de cubierta vegetal, incrementando el estrés hídrico y la competencia de las plantas respecto al recurso agua. 5. Finalmente, la modelación del funcionamiento y la recarga del acuífero Ventós-Castellar bajo diversos escenarios según los efectos que el cambio climático pueda tener en esta región, muestra una clara disminución de la recarga a finales del siglo XXI, ya que los eventos de lluvia capaces de generar recarga o entradas significativas al acuífero experimenta una clara disminución en ambos escenarios respecto al periodo base 1961-1990.