12. Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y. sequías en escenarios futuros

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1 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y 12. Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y Andreu Manzano Agencia Catalana del Agua Introducción, objetivo y alcance En capítulos anteriores se han abordado aspectos relacionados fundamentalmente con el impacto del cambio climático en el régimen hidrológico de los ríos catalanes en términos de valores medios, mientras que en este se profundizará en la variabilidad de este régimen medio y en la evolución de los fenómenos extremos y de sus consecuencias, descendiendo, en definitiva, a una escala temporal más detallada. Debe tenerse siempre en cuenta la complejidad de estos procesos, pues el punto de partida es un clima mediterráneo caracterizado por su gran variabilidad, a escala intraanual e interanual, y con existencia de fenómenos extremos típicos en forma de aguaceros y sequías, a menudo imprevisibles y sorprendentemente alternados, en ocasiones consecutivos y sin ningún patrón climático predeterminado. A escala global, se pronostica que una de las tendencias futuras a las que conducirán las condiciones del calentamiento global es precisamente al incremento de la variabilidad meteorológica y a la radicalización del clima, que podría ser especialmente acusada en nuestro entorno mediterráneo. Las singularidades de este clima son complejas de analizar en detalle, debido a los acontecimientos pasados y al pronóstico de los futuros. Además, es habitual que el origen de sus causas o la magnitud de sus consecuencias se enmascaren o se amplifiquen a causa de factores antropogénicos que dificultan realizar valoraciones comparativas a lo largo de los años y pueden inducir a confundir una determinada tendencia al incremento de los riesgos asociados a estos fenómenos extremos, intrínsecos a causas climáticas o meteorológicas, con una mayor vulnerabilidad a sus efectos, de índole coyuntural y determinada en buena medida por aspectos no meteorológicos, sino ligados a la ocupación indiscriminada de un mayor territorio, a la gestión insostenible de los recursos hídricos, etc. Así por ejemplo, la inundabilidad que puede producir un mismo aguacero hoy o hace 50 años en ciertos ámbitos urbanos del Maresme es totalmente distinta, del mismo modo que la ausencia de lluvias y la gravedad de la consiguiente sequía no es la misma a la hora de estudiar las afecciones sobre unos cultivos de secano o de regadío. El riesgo climático puede ser el mismo, pero, en estos casos, la vulnerabilidad cambia de manera considerable. No se conocen demasiados trabajos específicos relativos al análisis detallado de los impactos del cambio climático en las aportaciones fluviales y en el ciclo hidrológico en general, más allá de los referidos a los valores de régimen medio recogidos en capítulos anteriores. Hasta la fecha, el análisis de los cambios en la variabilidad hidrológica o incluso de fenómenos extremos como sequías y aguaceros se ha realizado tomando como base, fundamentalmente, el análisis de las variables climáticas. Se habla de una mayor tendencia a la sequía, provocada, entre otros factores, por reducciones en la pluviometría o por una subida de las temperaturas, pero lo cierto es que la hidrología integra todas estas variables y procesos y a veces puede presentar resultados y matices diferentes a los meramente climáticos a causa del peso que pueden tener en los balances de agua los componentes de evapotranspiración y/o infiltraciones o de recarga de las aguas subterráneas. Además, habida cuenta de la gran variedad climática e hidrogeológica presente en nuestro ámbito, cabe recordar que la complejidad de este tipo de análisis se multiplica en Cataluña, 153

2 con un panorama hidrológico ciertamente heterogéneo. De hecho, el principal factor en la generación de estos acontecimientos extremos será la precipitación (por ausencia o por torrencialidad), si bien, por ejemplo en el caso de las sequías, también desempeñarán un papel importante la temperatura y la evapotranspiración subsiguiente. Por el hecho de que sea la lluvia el desencadenante principal y de que esta sea una variable muy difícil de determinar en cuanto a su evolución futura con los modelos climáticos disponibles en la actualidad ya se puede intuir que estos acontecimientos serán difícilmente caracterizables, con unas incertidumbres importantes en estimaciones como las que se presentan en este documento, que solo pueden considerarse orientativas de unas posibles tendencias futuras a nivel preliminar. Puede afirmarse que las valoraciones actuales no responden tanto a una cuantificación de los impactos probables como a la determinación de unos escenarios plausibles de tendencias relativas a máximos y mínimos hidrológicos. Estos escenarios todavía no están lo bastante delimitados como para plantear elementos para la gestión, pero pueden ser adecuados para plantear preliminarmente estrategias a medio plazo, siempre bajo el criterio de precaución o cautela y teniendo presente la necesidad de iniciar un seguimiento que permita valorar, confirmar o revisar las predicciones a partir de las observaciones que vayan acumulándose en años venideros. Datos, resultados y conclusiones principales En los apartados siguientes se analizarán los resultados recogidos en diferentes trabajos previos sobre los efectos del calentamiento global en el régimen hidrológico de Cataluña en el decurso del siglo XXI. El objetivo es descender desde una perspectiva general o regional hasta el máximo detalle disponible hoy día, con estudios a escala de cuenca y profundizando en resultados que investiguen la variabilidad interanual e intraanual y la evolución de las sequías y de los aguaceros. Variabilidad interanual e intraanual Pese a no haber sido el primero, uno de los trabajos pioneros que intentó cuantificar la mayor variabilidad futura previsible del clima europeo y mediterráneo fue el proyecto europeo Mice (Modelling the Impacts of Climate Extremes, 2005), que lo hizo mediante la caracterización climática, sin entrar en aspectos propiamente hidrológicos. En sus resultados se ofrecía una imagen harto significativa de este incremento de la variabilidad intraanual y se demostraba cómo la media del número de días secos y cálidos (temperaturas máximas > 30 ºC y precipitaciones < 0,1 mm) crecería en toda Europa de manera destacada. Para el ámbito de Cataluña y para el Mediterráneo en general, este incremento se estimaba superior a la media, unos 30 días más al año, cosa que supondría en torno a un 10 % de aumento respecto al clima medio actual. A priori, estos resultados coinciden con algunas observaciones actuales y, puesto que los modelos climáticos no reflejan una reducción clara de la pluviometría media futura en nuestro ámbito, ello puede interpretarse como una concentración de los episodios de precipitación y un incremento de su intensidad. Pero debemos ser prudentes al interpretar este fenómeno, ya que el ciclo hidrológico responde a procesos complejos donde intervienen múltiples variables. Pese a ello y al margen del hecho de que se produzca una reducción media de las lluvias o no, inicialmente podría pensarse que el efecto de una mayor variabilidad general puede conducir a situaciones aparentemente contradictorias en las que la escorrentía directa llegue a crecer respecto de la situación actual, ya que por efecto de chubascos más violentos se reduciría la infiltración y, por consiguiente, en estos episodios se incrementarían los caudales de circulación superficial (figura 1). Como se verá más adelante, este fenómeno tiene un efecto directo en los aguaceros y en las inundaciones. En conjunto, no obstante, se prevé que las aportaciones totales de los ríos desciendan, como ya se ha indicado en capítulos anteriores, fruto en buena medida del efecto combinado de temperaturas y evapotranspiraciones más elevadas, en especial en verano, y de precipitaciones más reducidas, con una disminución importante de la recarga efectiva (véase el capítulo 11), que comportará reducciones destacadas de los caudales base de los ríos y, por ende, de las aportaciones medias. 154

3 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y Figura 1. Comparativa entre las aportaciones de escorrentía directa y base en la situación actual y ante un escenario climático con lluvias más variables y con un previsible incremento de su intensidad. 25 m 3 /s 20 Radicalización del régimen hidrológico a causa del cambio climático; aguaceros más intensos y reducciones de recarga y caudales base 15 Escorrentía directa procedente del drenaje inmediato de las lluvias 10 Escorrentía base procedente de la recarga de aguas subterráneas Dias Es previsible que la distribución de los caudales a lo largo de las estaciones del año o entre unos años y otros también se extreme, pero, mientras que la segunda tendencia queda bien demostrada por la mayoría de los modelos climáticos, la variabilidad estacional todavía presenta ciertas divergencias entre unas simulaciones y otras. Con algunos de los primeros trabajos de detalle realizados con modelos hidrológicos en Cataluña, en este caso con el modelo GOTILWA+ en la cuenca del Tordera en La Llavina (2007) a partir de las simulaciones climáticas globales del HadCM3, no se pudieron confirmar tendencias claras en un sentido o en otro. En este trabajo no se observan comportamientos tendenciales claros en cuanto a cambios de variabilidad interanuales y/o intraanuales, si bien sí se pone de manifiesto que los coeficientes de variabilidad de los valores mensuales dentro de un mismo año son considerablemente superiores a los de las aportaciones anuales entre años y podrían ir ligeramente al alza en el transcurso del siglo XXI. Este hecho coincide con otras observaciones relativas a los cambios estacionales, como las efectuadas por Fernández (2002), con las simulaciones mensuales con Simpa a partir de los datos climáticos del modelo regional Promes en versiones anteriores a la actualmente disponible. Estos trabajos reflejaban reducciones importantes de aportaciones en los meses otoñales (de hasta el 40 %), las cuales se compensaban con un incremento importante de las lluvias y de los caudales invernales (que llegarían a duplicar los del régimen medio actual). En el capítulo 10 se han indicado algunas características más de estos análisis, que coinciden con otros resultados de índole más general, a escala regional o continental. Más recientemente, y tal como se ha indicado también en capítulos anteriores, a partir de los diferentes escenarios climáticos regionales o locales del proyecto Prudence (para el horizonte ) y de las simulaciones de detalle con el modelo hidrológico Sacramento, los resultados indican que, en la cuenca del río Muga hasta el embalse de Boadella (2008), la aportación media (percentil 50), que actualmente es del orden de 61,5 hm 3 anuales, puede descender hasta 50 hm 3, con una reducción del 20 %. Con todo, si se observan las aportaciones de años secos, como la asociada al percentil 25 (que tiene lugar de media una vez cada cuatro años), los actuales 155

4 36,7 hm 3 /año podrían reducirse a menos de 30, lo que significa que la aportación en estos años secos disminuiría aún más: entre el 15 y el 30 % respecto al régimen actual. Este incremento de los regímenes bajos tendría una repercusión enorme en la gravedad y la intensidad de los períodos de sequía en lo relativo a la variabilidad interanual. En cuanto a la evolución de la distribución estacional de caudales, se observa que la reducción se acentuaría en los meses estivales de manera muy acusada (superior a -30 %), mientras que en la época invernal los descensos serían relativamente leves (cercanos al -10 %). En primavera se acumularían de manera destacada aportaciones bastante inferiores a las actuales, conformes a la extremización del régimen hidrológico, si bien los modelos climáticos no ofrecen un consenso en este punto. De hecho, al incrementarse ligeramente las lluvias, precisamente en los meses de temperaturas inferiores, lo que sucede es que la evapotranspiración real y la potencial tenderán a coincidir y, por tanto, la escorrentía podría incluso tender a aumentar en los meses más fríos, como insinúan parcialmente estos modelos hidrológicos, compensando de manera anual reducciones mucho más importantes en los meses primaverales y, sobre todo, estivales. En el caso de la cabecera del río Francolí, en el mismo trabajo, si bien se detecta una dispersión más elevada en los resultados de los diferentes modelos climáticos y escenarios considerados (e incluso se llegan a observar resultados a priori contradictorios entre los escenarios A2 y B2), también pueden extraerse conclusiones y órdenes de magnitud similares a los del caso del río Muga. La aportación media, hoy del orden de 12,5 hm 3 anuales, bajará hasta unos valores de 9 a 12 hm 3, con una reducción del 25 al 0 % (en función del modelo climático de referencia contemplado). Estudiando las aportaciones de los años secos, como la asociada al percentil 25 o la que tiene lugar de media una vez cada cuatro años, los actuales 5,3 hm 3 /año podrían reducirse a unos 3-4,8 hm 3, cantidad entre el 50 y el 10 % inferior a la del régimen actual. Por consiguiente, las sequías relativamente habituales asociadas a esta frecuencia (cada cuatro años) podrán redundar en unas aportaciones hasta cuatro veces inferiores a las medias, de manera que la gestión de estos recursos pasará por períodos de precariedad extrema y relativamente frecuente, que pueden fácilmente implicar el colapso de los sistemas actuales de gestión. De hecho, en el Francolí se observa la tendencia estacional a acumular el grueso de las aportaciones en los meses menos cálidos y de menor demanda de agua, cosa que contribuirá, precisamente, a dificultar también su gestión si no existen posibilidades de regular el régimen anual de las aportaciones. Mientras que las aportaciones estivales se podrán reducir entre el -30 y el -40 %, las invernales, pese a la gran dispersión de resultados entre los modelos, podrían llegar a crecer el 20 %. Además, en los ríos con un peso importante de las aportaciones nivales, es previsible que los máximos anuales asociados al deshielo se adelanten entre unas cuantas semanas y un par de meses (Rasilla, 2006), con las consiguientes complicaciones para su aprovechamiento en el período estival. Es fundamental señalar estos efectos y estos riesgos, pero también conviene recordar que el horizonte temporal de estos escenarios se sitúa, en principio, más allá del año 2070, ya que el proyecto Prudence, que define las proyecciones climáticas, no observa tendencias significativas en horizontes más cercanos. Todo apunta a que se contará con tiempo suficiente para prever medidas de adaptación, y quizá también de mitigación, y será fundamental llevar un seguimiento preciso en el futuro a corto y medio plazo. Con carácter orientativo, en la figura 2 se muestra una evolución probable de las aportaciones anuales al conjunto de embalses de los ríos Ter y Llobregat, que abastecen la región metropolitana de Barcelona, a lo largo del siglo XXI y comparadas con las observadas durante el siglo XX. Se detecta una tendencia a la baja, de forma ligeramente más acusada para el escenario considerado extremo (A2), en especial a partir de mitad de siglo. Evidentemente, ello no quiere decir que las aportaciones anuales se sitúen ya siempre por debajo de las actuales ni que los mínimos más extremos se reduzcan de una manera más acusada a como lo han hecho hasta el momento, sino que lo que cabe esperar es una mayor frecuencia de períodos o ciclos secos que, en conjunto, originarán la tendencia y la reducción media que se observa, a pesar de que continúen registrándose años de 156

5 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y bonanza hidrológica. Por otro lado, esta figura también pone de manifiesto que la variabilidad propia interanual de los ríos mediterráneos es tan destacada, a menudo superior a la tendencia asociada al cambio climático, que pensamos que situaciones extremas que vivimos en la actualidad ya son manifestaciones más o menos claras del cambio climático, cuando en realidad pueden entrar dentro de «la normalidad» de nuestro clima y no existen argumentos sólidos (aún) para realizar tales asociaciones. Figura 2.. Evolución histórica de las aportaciones anuales conjuntas a los embalses de los ríos Ter y Llobregat y posible evolución futura a lo largo del siglo XXI, a partir de los resultados de las simulaciones con modelos climáticos e hidrológicos acoplados para escenarios de cambio climático moderado y extremo. hm Estimado E a t a pa partir d e re de g istre registros s d e code nqcuencas s ve ïnevecinas s Modelo M o d e l S asacramento m e i rey g istre registros s a lsreales Estimación E e escenario m o moderado d e t Estimación E a eescenario e xtre extremo m Sequías Asociadas a este efecto de incremento de la variabilidad, especialmente interanual, o como caso particular de este análisis, las sequías constituyen uno de los fenómenos más determinantes en la gestión de los recursos hídricos. Un obstáculo importante en su análisis reside en la propia definición del concepto de sequía y del consiguiente déficit hídrico. No existe consenso para determinar de manera tangible y general el inicio de un episodio de sequía o su intensidad, y además pueden registrarse diferencias pronunciadas entre situaciones de sequías meteorológicas (ausencia de precipitaciones) e hidrológicas (falta de recursos hídricos). Con frecuencia se confunde un año seco, o un período aún más corto, con una sequía, cuando de hecho estos entran dentro de la normalidad en la alternancia hidrológica mediterránea y, en cambio, una sequía correspondería ya a un episodio más prolongado de carácter extraordinario. Existen múltiples valoraciones cualitativas en torno a la posible evolución de las sequías con el cambio climático, pero son contados los trabajos detallados disponibles que delimiten estos efectos. Quizá ello se deba en parte al hecho de que este fenómeno que afecta a la mayoría de las regiones del Mediterráneo aún no se asume como un riesgo, ya que sus consecuencias no son inmediatas, pero cabe tener presente que la sequía es el extremo climático considerado más probable y de mayor riesgo dentro de los escenarios futuros de cambio climático en buena parte del mundo. En muchos estudios se ha analizado junto con el fenómeno de las olas de calor y, en principio, parece detectarse un consenso con respecto al aumento de las sequías estivales, de manera que, con carácter general, hacia finales del siglo XXI la cuenca mediterránea afrontará un aumento de intensidad, duración y extensión de las sequías a causa de la migración hacia el norte de los frentes polares (Llasat et al., 2008). 157

6 Con esta amplia perspectiva, los trabajos con el modelo hidrológico WaterGAP (2005), comentados ya en capítulos anteriores, incluyeron, además del análisis de los recursos medios, la valoración de otros cambios asociados a la variabilidad hidrológica en toda Europa. Así, entre sus resultados destacan las estimaciones relativas al posible incremento en la frecuencia de sequías. Para el ámbito de Cataluña, a medio plazo (horizonte 2020), los diferentes modelos climáticos globales en que se basa WaterGAP (HadCM3 y ECHAM4 con escenarios TAR) no reflejan una tendencia clara, sino que más bien divergen, de manera que este incremento eventual de la frecuencia de sequías extremas se muestra relativamente leve y difícilmente se podría considerar significativo. En cambio, para horizontes a más largo plazo (2070), las simulaciones tienden a coincidir y muestran más claramente esta creciente variabilidad del clima y de la hidrología, que acentuaría el carácter mediterráneo de nuestros ríos y podría llegar a duplicar, como mínimo, la frecuencia de las sequías extremas. En cualquier caso, cabe insistir en el hecho de que estos cambios, como otros, no se manifestarán de manera uniforme u homogénea, sino que cabe interpretar estas tendencias como una evolución hacia un clima con estaciones húmedas más cortas y olas de calor cada vez más frecuentes, largas e intensas. Tal como se ha indicado con anterioridad, en la actualidad se dispone ya de los primeros trabajos de carácter local elaborados a partir de las salidas climáticas regionales del proyecto Prudence y de la simulación con un modelo hidrológico a escala de cuenca como es el Sacramento, en este caso en los ríos Muga, hasta el embalse de Boadella, y Francolí, hasta Montblanc. Tal como se ha indicado (véase el capítulo 10), según estos modelos parece factible que en los años secos se produzca una reducción de las aportaciones de entre el 15 y el 25 % respecto a los regímenes actuales, pero, analizando las sequías aún más extremas con períodos de retorno de 25 a 100 años, se observa que el déficit hidrológico asociado (calculado como el déficit acumulado en cuatro meses como período representativo en nuestro ámbito de los déficits de aportaciones cuando estas se sitúan por debajo del 20 % de los valores de media) podría duplicarse e incluso triplicarse, con graves consecuencias para la gran mayoría de los sistemas de abastecimiento, que serían incapaces de asumir reducciones de recursos tan notables. Este efecto es más acusado en el río Muga y más leve en el Francolí, donde el déficit hidrológico crecería «solo» del 30 al 100 %, ya que, al partir de un clima actual más seco e irregular, las posibilidades de reducción de las aportaciones mínimas son a priori menores, si bien es cierto que también se detecta una mayor dispersión en los resultados de los diferentes modelos (y hasta se vuelven a observar resultados en principio contradictorios entre los escenarios A2 y B2, como sucedía al analizar la variabilidad estacional o interanual). De hecho, tal como muestra la figura 2 anterior, es difícil que la intensidad de las sequías más extremas se acentúe ( no así el déficit acumulado que pueden ocasionar!), ya que los mínimos vividos según el registro histórico del siglo pasado ya se han manifestado como excepcionales y los modelos hidrológicos, lógicamente con sus limitaciones, sobre todo para simular las situaciones más extremas, no muestran extremos aún más acentuados, aunque sí más frecuentes. Sea como fuere, cabe recordar que lo que se evalúa aquí es el incremento del déficit hidrológico tal como se ha definido y que, por tanto, las reducciones del 15 al 25 % de las aportaciones medias no denotan un incremento del déficit lineal, del 15 al 25 %, sino que pueden llegar a suponer duplicar los déficits actuales durante los períodos más secos a causa de su creciente frecuencia y extensión. Avenidas Tal como se ha señalado en ocasiones anteriores a lo largo de este trabajo, muchos modelos climáticos hace ya unos cuantos años que indican una tendencia a la disminución del número de días de lluvia, lo que, a igualdad de lluvia final, puede interpretarse como una tendencia a la concentración temporal de las precipitaciones. No obstante, fueron los grandes aguaceros de estos últimos años en la Europa Central los que supusieron el toque de atención 158

7 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y y alerta definitivo en relación con la problemática de las inundaciones y el calentamiento global. Tras los casos ocurridos en las grandes cuencas del Rin o del Danubio con frecuencia se oculta el peso destacado de condicionantes de origen antrópico, que han hecho crecer la vulnerabilidad de los espacios urbanizados o humanizados mucho más allá de lo que haya podido aumentar intrínsecamente el riesgo por causas puramente climáticas o hidrológicas. A grandes rasgos, lo que ha sucedido es que un episodio grave se ha agravado aún más por las afecciones crecientes que ocasiona y por la velocidad de propagación a la que se ha producido, efectos ambos de la transformación y pérdida de las llanuras de inundación tradicionales a consecuencia de actuaciones humanas. Por otro lado, este tipo de avenidas, en este caso en los Alpes, guardan una estrecha relación con la aceleración de la fusión de la nieve al final de la primavera y, esporádicamente hasta el verano, con lluvias territorial y temporalmente extensas, aunque no especialmente intensas, por lo que no son equiparables al caso de Cataluña. En otras regiones del planeta, la alerta también ha saltado a causa de los grandes impactos (absolutamente reales, pero también con una repercusión mediática creciente, que multiplica la percepción que tenemos de su carácter excepcional) de tifones y huracanes en los últimos años. Aquí, en Cataluña, el riesgo de aguaceros está asociado sobre todo a lluvias torrenciales, normalmente de carácter local, de gran intensidad y violencia y típicamente mediterráneas, y el peso de la nieve y su fusión es relativamente pequeño, aunque no inocuo, y se circunscribe a determinadas áreas del Alto Pirineo y a los grandes ejes fluviales que de allí descienden. De nuevo, los trabajos con el modelo hidrológico WaterGAP (2005) incluyeron también el análisis preliminar del incremento de frecuencia de determinados chubascos y aguaceros, y constituyen una buena perspectiva o una primera aproximación a escala europea, si bien, a tenor de sus características y tal y como se ha comentado antes, muy difícilmente este modelo puede mostrar el detalle de los episodios mediterráneos típicos, de carácter convectivo y marcados por la orografía local que caracterizan nuestras lluvias y avenidas. Las estimaciones de estos trabajos, descendiendo al detalle del ámbito de Cataluña, indicaban que un aguacero extremo que hoy pueda tener una frecuencia o período de retorno de unos 100 años, en el futuro (en el horizonte aproximado del 2070) puede duplicar la frecuencia o, lo que es lo mismo, reducir el período de retorno a unos 50 años o menos. De hecho, otros trabajos de carácter también general o continental realizados en el Hadley Center británico apuntaban a un incremento del orden del 20 % en los caudales punta de aguaceros extraordinarios, probablemente superior en ámbitos de carácter mediterráneo, el cual sería coherente o equivalente a los resultados del WaterGAP. Como posible referencia o comparación, en Melbourne, con un clima considerado también de carácter mediterráneo, aunque probablemente más árido, el modelo climático Csiro sugiere una estimación preliminar de un 5 % de incremento de la lluvia total en episodios de tormentas por cada grado centígrado de incremento térmico, cosa que puede llegar a significar más del 15 % de aquí a 50 años. También existe coincidencia en lo tocante a esta tendencia a duplicar aproximadamente la frecuencia de fenómenos extremos (al menos para períodos de retorno iguales o superiores a 100 años). Más allá de esta visión global o regional basada fundamentalmente en el análisis de la pluviometría o modelos hidrológicos generales, a la hora de profundizar en el estudio de aguaceros e inundaciones se pueden establecer dos grandes categorías: los de carácter repentino y violento, de tipo torrencial en cuencas relativamente pequeñas, muy habituales en nuestro ámbito montañoso y mediterráneo a partir de fenómenos de lluvia convectiva y a menudo denominados flash floods, y los de afección más generalizada, en ámbitos más extensos y con una gran concentración más diferida en el tiempo a lo largo de los ejes fluviales principales, generalmente fruto de frentes de lluvia amplios y con patrones más «europeos» durante unos cuantos días de precipitación. Algunos estudios muestran una cierta envolvente de episodios extremos a escala mundial, incluido el entorno mediterráneo, con valores coincidentes de caudales máximos. Es decir, los caudales específicos (por unidad de cuenca) más extremos en todo el mundo tienden a unos umbrales, probablemente determinados por limitaciones de las condiciones atmosféricas en la generación de la máxima capacidad de lluvia, con un límite superior más o menos homogéneo en todo el mundo por efecto de un límite en el contenido de humedad del aire sobre la cuenca, en la velocidad a la que el viento transporta este aire húmedo y en la tasa de vapor de agua que se transforma en precipitación. 159

8 De hecho, estas referencias, como la envolvente de Francou y Rodier, muestran que a partir de una determinada dimensión de cuenca, de unos 300 km 2 (entre 200 y 250 km 2 en el caso de los ríos catalanes) se observan dos comportamientos ligeramente diferenciados, con dos umbrales máximos que equivaldrían a aguaceros de tipo flash flood, por un lado, o de propagación más diferida a lo largo de los ejes fluviales de más entidad por el otro. Si comparamos los registros de caudales máximos estudiados en Cataluña a lo largo del siglo XX con los de las referencias mundiales (figura 3), se observa que el margen de crecimiento hasta alcanzar estas magnitudes todavía es amplio. Si bien podemos pensar que, especialmente en ámbitos reducidos, los episodios más extremos ya observados en alguna ocasión (de más de 400 o 500 mm/día) ya muestran un techo o umbral y que será difícilmente ampliable a causa del cambio climático, lo cierto es que cambios en principio acusados en las condiciones atmosféricas y en el régimen de tormentas en nuestro territorio podrían dar lugar a incrementos muy significativos de los aguaceros máximos, de acuerdo con climas que hoy ya se observan en otros lugares del mundo, sin que ello implique tener que hablar de la llegada de fenómenos extremos como tifones o huracanes, típicos de máximos mundiales en entornos tropicales Figura 3. Avenidas máximas registradas en Cataluña con la envolvente y el posible desplazamiento hacia la envolvente de caudales máximos mundial de Francou y Rodier. Caudal punta (m 3 /s) Francou - Rodier Superficie de la cuenca (km 2 ) Por otro lado, sin considerar estos posibles cambios tan profundos en las condiciones pluviométricas, lo que sí se podría observar con relativa probabilidad sería aguaceros menores, menos extraordinarios que los máximos anteriormente citados, con más frecuencia y con crecimientos en el ámbito de distribución geográfica o territorial, fruto de la ampliación de procesos convectivos más genéricos. De hecho, si se producen dos episodios de lluvias fuertes en días más o menos consecutivos o próximos, su efecto puede ser más importante que el de un solo episodio aislado, de mayor magnitud a causa de la saturación del suelo de cara a las segundas lluvias. Por tanto, la frecuencia de los chubascos y su distribución jugarán un papel fundamental, quizá tanto o más importante que la capacidad de chubascos más grandes. 160

9 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y Con objeto de evaluar y limitar estos fenómenos y la evolución a lo largo de la concentración de lluvias y caudales en ejes fluviales de una cierta magnitud, en Cataluña se han realizado los primeros análisis detallados a partir de la simulación, con paso diario, mediante el modelo hidrológico Sacramento a escala de cuenca. A partir de las salidas climáticas regionales del proyecto Prudence, la simulación se ha centrado en los ríos Muga, hasta el embalse de Boadella, y Francolí, hasta Montblanc (véase el capítulo 10, donde se describen estos trabajos). De los diversos modelos climáticos disponibles, el Promes es el que ofrece unos valores de control (período ) más próximos a referencias reales en lo relativo a caudales asociados a aguaceros. En el caso del Muga en Boadella se pueden consultar los resultados de la tabla 1 y de la figura 4, contrastados con análisis de detalle de estos caudales máximos (en este caso puntas instantáneas, no medias diarias) como los de los estudios de planificación de espacios fluviales (PEF) de la Agencia Catalana del Agua. Se observa asimismo que las diferencias entre los escenarios de emisiones A2 y B2 son relativamente pequeñas en estos resultados. En cambio, otros modelos regionales del proyecto Prudence, al bajar a la óptica de los fenómenos torrenciales, de carácter tan rápido, ofrecen resultados difíciles de interpretar, a veces contradictorios entre escenarios y con tendencia a infravalorar los aguaceros extremos. Tabla 1 i Figura 4. Comparativa de los caudales máximos diarios del río Muga en Boadella para diferentes períodos de retorno (T, años) entre los resultados del modelo hidrológico Sacramento para la serie de control ( ) del modelo regional Promes y las series de los escenarios futuros A2 y B2 ( ) respecto al ajuste a los caudales reales (en este caso de máximos instantáneos) según el trabajo de planificación de espacios fluviales (PEF-ACA). Caudales máximos diarios (m 3 /s) T (años) Control (PROMES) Ref. PEF (caudales instantáneos) A2 - B2 2, a a a a a a a a m 3 /s C o n tr o l ( P r o m e s ) P E F A 2 - B 2 a n y s 161

10 En general, de este trabajo, y teniendo presente que han de respetarse las diferencias entre el análisis de caudales máximos diarios y de caudales máximos instantáneos y que estos resultados no se pueden considerar generalizables aunque coincidan con otros resultados obtenidos en otros ámbitos y con otros datos y metodologías, puede concluirse que, para fenómenos relativamente frecuentes, con períodos de retorno inferiores a unos diez años, los incrementos de caudal correspondiente podrían situarse alrededor del 12 %. Para fenómenos más extremos, de 50 a 100 años de período de retorno, los aguaceros podrían incrementar sus caudales punta hasta el 16 %. Para fenómenos aún superiores, la incertidumbre es demasiado grande. Si en lugar de evaluarlo en términos de incremento de caudal se valora en términos de incremento de frecuencia o de reducción del período de retorno para un fenómeno o un caudal dado, podemos considerar que fenómenos relativamente pequeños con períodos de retorno inferiores a unos diez años incrementarán la frecuencia en aproximadamente un 20 %, mientras que los aguaceros hoy comprendidos entre 50 y 100 años de período de retorno serán un 30 % más frecuentes y en algunos casos incluso podrían llegar a duplicar la frecuencia actual. Este efecto tendría unas repercusiones enormes en el diseño de muchas infraestructuras hidráulicas, ya que implicaría que, si se calcularon para evacuar, por ejemplo avenidas con un período de retorno de 100 años, con el cambio climático podrían alcanzar su capacidad máxima con avenidas muy inferiores, quizá de solo 50 años de período de retorno y, por tanto, no cumplirían el objetivo para el que fueron diseñadas. Esta infravaloración en los diseños puede tener consecuencias destacadas, sobre todo en infraestructuras relativamente modestas, que podrían sufrir problemas o quedar inoperativas de manera prácticamente habitual. En el caso de los embalses, habrá que revisar los resguardos frente a avenidas, de manera que es previsible que la disponibilidad de los volúmenes de regulación se reduzca, con las correspondientes consecuencias en materia de gestión (capítulo 15). En el caso del Francolí, con una mayor dispersión en los resultados de los diferentes modelos climáticos contemplados, y en cuanto a las grandes avenidas con períodos de retorno de 50 a 100 años, en las que la disparidad de los modelos se agudiza, se observa que los caudales máximos asociados podrán aumentar entre el 30 y al 50 % aproximadamente. En términos de frecuencia de estos fenómenos se observaría un incremento de estas frecuencias o riesgos desde el 0 al 70 %, y el período de retorno asociado se reduciría a la mitad o a un tercio. Sumado a este efecto de precipitaciones máximas más intensas, la inundabilidad de muchos ríos y la consiguiente vulnerabilidad de muchos espacios fluviales también se verán incrementadas por la dificultad de desagüe en el mar a causa de la subida de su nivel medio. En las observaciones históricas en los puertos de Marsella y Génova, con series suficientemente largas (de 50 a 100 años), ya se ha detectado una tendencia al alza de 1,0 a 1,3 mm/ año del nivel medio del mar. En L Estartit, este incremento se ha valorado en unos 4,0 mm/año, pero solo se dispone de referencias rigurosas desde el 1990, mientras que el GIECC en el AR4 llega a cifrar esta tendencia en 3,1 mm/año para el conjunto del planeta. Escenarios globales del AR4 estiman como más probable una subida general que oscilaría entre 20 y 60 cm mediado el siglo XXI (véase el capítulo 7), ocasionada en buena medida por la expansión térmica de los océanos y todavía con grandes dudas acerca del papel de algunos efectos de retroalimentación en torno al hipotético deshielo de las grandes masas de hielo de Groenlandia. En el Mediterráneo, a estas incertidumbres se añade la de la influencia oceánica en los niveles regionales de esta cuenca cerrada, pero a priori puede pensarse que no serán muy diferentes de los valores medios mundiales. Algunas de las zonas más vulnerables a estos efectos serán las tierras litorales más bajas: el delta del Ebro y las llanuras ampurdanesas. En el caso del delta, la Oficina del Cambio Climático se ha fijado el objetivo de acometer próximamente un estudio de detalle para valorar estos efectos, así como otros relacionados con ellos, y analizar propuestas de adaptación. En el caso de las llanuras ampurdanesas, y a partir de las valoraciones citadas anteriormente acerca de los cambios en los caudales máximos estudiados para el río Muga, también se han realizado una serie de pruebas preliminares mediante la simulación, en este caso con un modelo hidráulico, de las afecciones por inundación en este ámbito. De estos análisis se deduce que un incremento de un 20 % en 162

11 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y los caudales de avenida para períodos de retorno de unos diez años comportaría un incremento de la superficie inundada en la llanura del Muga de aproximadamente el 58 % (aumento de ha, de las cuales unas corresponden a suelo agrícola y el resto a suelo urbano e industrial). Desde un punto de vista de usos del suelo, el indicador asociado al riesgo en las zonas urbanas afectadas por las inundaciones (considerando el riesgo medio de los puntos singulares analizados tomando como referencia la evaluación de los daños esperados) se incrementa aproximadamente el 45 %, en las zonas rurales el 49 % y en las zonas agrícolas y de instalaciones ganaderas el 32 %. En cuanto al efecto de la subida del nivel del mar, conviene tener en cuenta que el funcionamiento hidráulico de este ámbito, con una pendiente muy baja y en la cual la inundación está condicionada fundamentalmente por las infraestructuras (terraplenes aluviales), la influencia de una subida del mar del orden de 0,50 m solo sería significativa, desde un punto de vista de inundabilidad, en la zona de humedales. Para períodos de retorno más extensos, en comparación los impactos previstos son menores, pero en estos resultados cabe tener presente, precisamente, que las repercusiones importantes tendrán lugar para frecuencias relativamente bajas o habituales. Como es lógico, estos resultados, de carácter preliminar y específicos de este ámbito, no son extrapolables a situaciones generales de inundabilidad creciente por causa del cambio climático (y cambio global), pero se pueden considerar sintomáticos y una primera referencia válida para el caso de grandes llanuras deltaicas de ocupación media. Además de este efecto remanso en los tramos fluviales finales de ríos y rieras, la subida del nivel del mar también puede tener una repercusión importante en la pérdida de capacidad de desagüe del alcantarillado. CLABSA (Alcantarillado de Barcelona) ha valorado en detalle esta situación en la red de la ciudad y ha concluido que el riesgo en este caso es mínimo. El actual criterio de diseño (Plan Integral del 2006) sitúa el nivel medio del mar en la conservadora cota de +0,95 m, considerando ya un hipotético incremento de unos 18 cm por efecto del cambio climático, según los estudios de hace unos cuantos años para el horizonte del Como referencia, hay que tener presente que solo el 3 % de los días se observan niveles superiores a +0,50 m. Pese a que el AR4 ha arrojado valores generales máximos de este incremento ligeramente superiores (pero para horizontes más alejados y con incertidumbres en torno a la repercusión en el Mediterráneo), el riesgo continúa siendo mínimo, ya que las salidas de la mayoría de los colectores, más sus caudales críticos asociados, que determinan el flujo en el tramo final del desagüe, se sitúan por encima de la cota de +1,10 m. Solo en algunos casos de la zona del Port Vell, y en un grado más bajo en Can Tunis y en La Ribera, el resguardo es menor, pese a que el riesgo continúa siendo mínimo. Para concluir, el eventual adelanto del deshielo en las cabeceras nevadas (capítulo 10) también podría constituir un factor adicional de incremento del riesgo de aguaceros, más allá de la intensidad de las precipitaciones y/o la subida del nivel del mar. Este efecto, no obstante, únicamente se observaría en los grandes afluentes pirenaicos del Ebro y su eje principal, cuando las primeras lluvias primaverales coinciden y aceleran el deshielo, y se trata de un proceso que podría ser más frecuente e intenso en el futuro de lo que lo es actualmente. Incertidumbres y oportunidades Como ya se ha indicado a lo largo del capítulo, son numerosas las incertidumbres que rodean los escenarios futuros de cambio climático al descender al detalle geográfico y temporal objeto de este trabajo. Entre estos elementos de incertidumbre destacarían, con carácter general: La complejidad de nuestro clima mediterráneo y de la proyección de los fenómenos meteorológicos particulares, a menudo de carácter local, que determinan la variabilidad y los fenómenos extremos en Cataluña. Este gran peso de la orografía sobre los patrones territoriales del clima aún no está bien simulado en los modelos 163

12 climáticos disponibles y, por tanto, resulta complicado interpretar los resultados parciales de que se dispone para determinar diferencias realmente significativas entre ámbitos (zonas montañosas frente a zonas litorales, o norte del territorio frente a sur). A menudo estas interpretaciones se realizan basándose en las tendencias actuales, no respecto a resultados como tales de proyecciones climáticas. La ausencia de registros históricos suficientemente largos (más limitadora incluso en términos hidrológicos que climáticos) para tener una perspectiva adecuada de la magnitud de los fenómenos extremos y de la auténtica variabilidad de nuestros ríos. Las limitaciones de los mismos modelos hidrológicos, por ejemplo en la simulación de cambios futuros en los usos del suelo (habitualmente no considerados, pese a su gran peso en espacios con fuerte presión humana o que padecen procesos de abandono, o con grandes incógnitas sobre su evolución futura), o en reducciones y simplificaciones de los procesos simulados. Por ejemplo, son frecuentes los cálculos de evapotranspiración potencial a partir de formulaciones como la de Thornwaite gracias a su simplicidad y fácil aplicación, pese a que es sabido que, sobre todo en las épocas más cálidas, como el verano, ofrecen sobreestimaciones y, por ende, pueden proporcionar una imagen más seca de lo que pueda ser en realidad. En el capítulo 12 se amplían algunas de estas cuestiones comunes a los impactos pronosticados en los regímenes medios, a la par que se insiste en el hecho de que probablemente la principal limitación de estos análisis provenga de las incertidumbres en los escenarios de emisiones y de los modelos climáticos que determinan las proyecciones futuras de referencia. La magnitud de los cambios esperados aún no está bien definida, dado que estos son específicos de cada zona y no son fácilmente interpretables con la información de los modelos climáticos disponibles y, por tanto, requieren más investigación en los años próximos. A pesar de ello, la afección general parece clara en atención a las tendencias esperadas y, por tanto, habrá que comenzar a plantear estos elementos en la planificación hidrológica, primero de manera cualitativa y más adelante, a medida que se vayan perfeccionando las proyecciones, de manera cuantitativa. Los planes de gestión de sequías, las normas de explotación de los embalses o las metodologías de cálculo de avenidas deberán revisarse en los próximos años para considerar los cambios previstos en la adecuación de normativas y de infraestructuras, en un proceso de adaptación que debe iniciarse ya. Conclusiones Todos los pronósticos sobre los efectos del cambio climático coinciden en el hecho de que en el transcurso del siglo XXI se registrará una tendencia al incremento de olas de calor y a una mayor concentración de las lluvias, con carácter general en todo el mundo y probablemente de manera más acusada en la región del Mediterráneo. Los estudios de detalle a partir de modelos climáticos regionales y modelos hidrológicos a escala de cuenca comienzan a delimitar estas tendencias, pese a que aún lo hacen de manera muy preliminar y con una dispersión importante entre los escenarios plausibles. En Cataluña muy probablemente se agudizará el régimen hidrológico estacional, con una marcada reducción de aportaciones en verano (de hasta el 40 %), que, en algunos casos, se podría compensar parcialmente con ciertos incrementos en invierno (10 %). El peso de la nieve será más débil que en la actualidad, tanto en lo relativo a la cantidad que cae como a su efecto regulador al adelantarse la fusión. Esta polarización intraanual del régimen también será acusada en el ámbito interanual. Las aportaciones mínimas actuales difícilmente bajarán más de lo que ya se ha observado en el registro histórico, pero sí se incrementará la frecuencia de lo que hoy consideramos años secos, con reducciones de las aportaciones medias de entre el 15 y el 25 %, que darían lugar a situaciones en las que las sequías más extremas podrían duplicar tanto la frecuencia como los déficits hídricos asociados. 164

13 Impactos hidrológicos Efectos en la variabilidad hidrológica y los fenómenos extremos; ejemplos de modelización hidrológica de avenidas y De la misma manera, también es muy probable que se duplique la frecuencia de avenidas extremas, con caudales máximos de hasta un 20 % superiores a las actuales estimaciones para períodos de retorno de entre 10 y 100 años. Esta situación comprometerá el diseño de muchas infraestructuras (incluidos los resguardos y la gestión correspondiente de los embalses) y producirá afecciones destacadas en zonas inundables, en especial en el litoral a causa de la suma de la subida del nivel del mar a los demás efectos. En todo caso, cabe subrayar de nuevo el carácter orientativo de estos resultados, porque el detalle de los modelos climáticos e hidrológicos actuales aún no puede considerarse suficiente y parten, además, de unos escenarios futuros de emisiones que despliegan un amplio abanico de futuros plausibles. Es preciso interpretar estos resultados en términos de tendencias, no de situaciones concretas, e insistir en que, en el agravamiento de muchas de las condiciones futuras, tendrá un peso relativo mayor, hoy ya observado, el incremento de la vulnerabilidad por causas humanas o antropogénicas que por ello será superior al que aporten las causas de mero riesgo climático. Referencias bibliográficas Ay a l a-ca r c e d o, F. «Impactos del cambio climático sobre los recursos hídricos en España y viabilidad del Plan Hidrológico Nacional 2000». En: ARROJO (ed.). El Plan Hidrológico Nacional a debate. Bakeaz, Fundación Nueva Cultura del Agua, 2001, págs CLABSA (Al c a n t a r i l la d o d e Ba r c e l o n a) y Ay u n t a m i e n t o d e Ba r c e l o n a. Plan Integral de Alcantarillado de Barcelona. Documento n.º 2: Análisis de la red. Barcelona: 2006 EEA (Eu r o p e a n En v i r o n m e n ta l Ag e n c y). Impacts of Europe s changing climate. An indicator-based assessment Disponible en: Fe r n á n d e z, P. Estudio del impacto del cambio climático sobre los recursos hídricos. Aplicación en 19 cuencas en España. Tesis doctoral. Madrid: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid (ETSICCPM), Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Gr a c i a, C.; Sa b a t é, S.; Pla, E.; Va y r e d a, J. Aplicació del model Gotilwa+ a la conca pilot de la capçalera de la Tordera. Barcelona: Agencia Catalana del Agua (ACA), He n r ic h s, T.; Al c a m o, J.EEurope s water stress today and in the future Disponible en: Ho w e, C.; Jo n e s, R. N.; Ma h e e p a l a, S.; Rh o d e s, B. Implications of Potential Climate Change for Melbourne s Water Resources Disponible en: Ig l e s ia s, A.; Estrela, T.; Ga l l a r t, F.. Evaluación preliminar de los impactos en España por efecto del cambio climático. Capítulo 7; Impactos sobre los recursos hídricos. Madrid: Ministerio de Medio Ambiente (MMA), 2005, págs IPCC (Gr u p o In t e r g u b e r n a m e n t a l d e Expertos s o b r e el Ca n v i o Climático). Cuarto informe de evaluación del IPCC: impactos, adaptación y vulnerabilidad. Traducción al español en Ambienta: mayo del Ma r t í n e z, E. E. Avaluació de l impacte produït pel canvi climàtic sobre los recursos hídrics a las conques de capçalera de la Muga y el Francolí. Agencia Catalana del Agua (ACA), Ma s-pla, J. B 8. Recursos hídrics, dinàmica hidrològica i canvi climàtic. Informe sobre el canvi climàtic a Catalunya. Barcelona: Consejo Asesor para el Desarrollo Sostenible (CADS),

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