Aproximación al impacto del cambio climático en los recursos hídricos subterráneos de Canarias

Transcripción

1 Consejo Insular de Aguas de Tenerife Dirección General de Aguas, Gobierno de Canarias Fundación Centro Canario de Agua Jornadas sobre impactos del cambio climático en la hidrología de las Islas Canarias Santa Cruz de Tenerife, 1 y 2 Diciembre 2005 cambio climático en los recursos hídricos subterráneos de Canarias Emilio CUSTODIO, Dr. I.I. Universidad Politécnica de Cataluña Recarga procede de: Aguas subterráneas en Canarias Infiltración del agua de lluvia (Atrapamiento de nieblas en bosque alto) escorrentías superficiales Reinfiltración aguas abajo de descarga de manatiales (fusión de nieve) Retornos de riego Fugas de abastecimientos y saneamientos Fugas de redes de canales y tuberías artificiales localizados zonas bajas cumbre En áreas de medianías de agua de lluvia domina la recarga por infiltración Universidad Politécnica de Cataluña Página 1 de 19

2 Desviaciones acumuladas de la pluviometría Precipitación recarga En general se cumple para un cierto lugar: R = α ( P PO ) R = recarga anual P = precipitación anual PO = precipitación umbral α = coeficiente para P PO mm/año mm/año mm/año adimensional En el caso de Canarias, la correlación es en general mala para valores mensuales Universidad Politécnica de Cataluña Página 2 de 19

3 No hay estudios de detalle suficientes, pero orientativamente: Zona P mm/a PO mm/a α Cumbre seca ,5 Cumbre húmeda ,5 Medianías ,5 Costera húmeda ,33 Costera seca ,25 Nota: es sólo para discusión. No se basa en datos ciertos Parámetros PO depende de características del suelo tipo de vegetación distribución de la precipitación α depende de características del suelo pendientes intensidad de precipitación Si P PO no es siempre R = 0 pues el terreno es heterogéneo y queda una recarga residual Recarga residual puede ser apreciable en suelo grosero terreno poco vegetado Universidad Politécnica de Cataluña Página 3 de 19

4 Acuíferos canarios muy perturbados por extracciones desde hace más de 100 años Descargas observadas no responden a recarga Se ha estado usando reservas Se conoce mal la porosidad media a largo plazo Luego: evolución de niveles piezométricos descenso de caudales de manantiales galerías alteración de la composición química de las descargas No son indicadores seguros de cambio climático Universidad Politécnica de Cataluña Página 4 de 19

5 Balance hídrico subterráneo indicativo en una isla volcánica alta En estado natural Valores medios multianuales R N SM = 0 R = recarga media por la precipitación (ocasionalmente por fusión de nieve) N = salida media por nacientes (manantiales) intrainsulares SM = salida de agua dulce al mar (se supone estado estacionario en el acuífero costero) Valores medios anuales R + ΔR N ΔN SM = ΔS ΔR ΔN = ΔS ΔR = variación de la recarga respecto a la media a largo plazo ΔN = variación de la descarga por nacientes intrainsulares, que es mayor a gran altura. Es sólo una fracción de ΔR ΔS = variación del almacenamiento (reservas) de agua subterránea en la isla. Incluye el agua salada y salina que pueda existir en las áreas costeras Balance hídrico subterráneo indicativo en una isla volcánica alta En estado perturbado (sometido a explotación) Para un año o periodo determinado R N EX SM* + RR + EM* = ΔS R = recarga en el periodo (se supone un tránsito rápido por el medio no saturado) N = salida por nacientes (disminuida o nula por el descenso de los niveles freáticos) EX = extracciones mediante pozos y galerías SM* = salida al mar de agua dulce. Es similar a SM en el litoral no afectado por extracciones. Allí el descenso de niveles intrainsular suele afectar poco a los gradientes piezométricos a lo largo de la costa RR = retorno de aguas de riego. Se produce principalmente en las zonas costeras. Es una fracción de EX y puede incluir aguas de otras procedencias (superficiales, desalinizadas, reutilizadas) EM* = entradas de agua marina al sistema subterráneo costero. Puede ser hasta 40 veces la disminución de la salida al mar. EM* y SM* pueden corresponder a diferentes sectores de la costa y también coexistir ΔA = variación del almacenamiento de agua en el sistema subterráneo de la isla Universidad Politécnica de Cataluña Página 5 de 19

6 Balance hídrico subterráneo indicativo en una isla volcánica alta Aplicación práctica Modelación del flujo insular en el supuesto de no existir cambios verticales de permeabilidad hasta el supuesto zócalo insular. Valores medios en el periodo, en hm /año. 2 2 TF Tenerife (2000 km ), GC Gran Canaria (1500 km ), R N EX SM* + RR + EM* = ΔS Δh (m) TF ,2 GC ,5 Δh es el descenso freático medio para una porosidad drenable del 0,05 se supone una distribución de forma creciente hacia el interior el descenso en el centro es unas tres veces mayor En un sistema de aguas subterráneas con recarga distribuida: 2 L S τ = β T τ = tiempo para que el efecto hidrodinámico (cambio de niveles piezométricos) de una perturbación se amortigüe L = tamaño del sistema S = coeficiente de almacenamiento T = transmisividad del medio acuífero β = coeficiente según la forma. Vale de 1,5 a 3,0 en situaciones comunes Universidad Politécnica de Cataluña Página 6 de 19

7 1 Cloruro, mg L, cerca del nivel freático del acuífero principal. Altitud máxima: 1985 m Universidad Politécnica de Cataluña Página 7 de 19

8 1 La Gomera. Mapa de isolíneas indicativas del contenido en cloruro (mg L ) del agua subterránea cerca del nivel freático Esquema indicativo del funcionamiento del cuerpo de agua subterráneo intracaldera de la cumbre de Gran Canaria Universidad Politécnica de Cataluña Página 8 de 19

9 Esquema del funcionamiento acuífero del NE de La Palma (según ideas de Coello y de Soler) Sección geohidroquímica por el Valle de la Orotava (Tenerife). Se trata de una zona con espesa cobertura de materiales jóvenes y una rápida transición. El agua antigua solo alcanza la costa a cotas muy bajas. Amplia zona de circulación y buena recarga (Custodio et al., 1981). Universidad Politécnica de Cataluña Página 9 de 19

10 Sección geohidroquímica por el Barranco de Ruiz (Tenerife). Se trata de una zona con débil cobertera de materiales jóvenes y una amplia zona de transición explicable por flujo descendente por fisuras, al extraerse reservas. El agua antigua alcanza prácticamente el exterior. Muy baja permeabilidad (Custodio et al., 1981). Corte geológico general W E del macizo de Betancuria (según Herrera y Custodio) Universidad Politécnica de Cataluña Página 10 de 19

11 Macizo de Betancuria (Fuerteventura) Representación de los diagramas de Stiff modificados para las muestras más representativas de la Unidad Superior (según Herrera y Custodio) Macizo de Betancuria (Fuerteventura) Representación de los diagramas de Stiff modificados para las muestras más representativas de la Unidad Inferior (según Herrera y Custodio) Universidad Politécnica de Cataluña Página 11 de 19

12 Tiempo de respuesta Con T variable entre: 1000 m 2 /día depósitos recientes saturados 100 m 2 /día depósitos volcánicos no alterados 10 m 2 /día materiales de nucleo 1 m 2 /día materiales de nucleo metamorfizado Con S variable entre: 0,01 valor de roca compacta, a medio plazo 0,06 valor promedio de drenaje 0,12 posible valor a largo plazo Algunos valores posibles de τ (años); con β=2,0 L km 2 T/S m /día , Resultado: sistemas pequeños y recientes se equilibran en pocos años sistemas grandes y antiguos pueden estar lejos del equilibrio Universidad Politécnica de Cataluña Página 12 de 19

13 Situación actual Agua subterránea insular general en Canarias no en equilibrio natural actualmente en transitorio hay señales de épocas más húmedas (travertinos de Valleseco) hay restos de aguas salinas antiguas (macizo de Betancuria, Fuerteventura) efectos de volcanismo persisten largo tiempo efectos territoriales tienen un gran impacto deforestación / forestación ocupación rural erosión del suelo Universidad Politécnica de Cataluña Página 13 de 19

14 Impacto del cambio Si R = α (P PO) para P PO y no hay cambio territorial ni en las distribuciones anuales (α,po no varían) Si P P por cambio ambiental R = α (P PO) para P PO El cambio relativo de R es R' R P' P P' P R = = > = P R P P P O El cambio en R es mayor que el cambio en P El análisis completo requiere dar las distribuciones estadísticas de P y P Universidad Politécnica de Cataluña Página 14 de 19

15 E. Schefuβ, S. Chouten, R.R. Schneider 2002 Climatic controls on central African hydrology during the past 20,000 years Nature, 437 (13 Oct.): Overview map showing the main climatological features of Africa and the adjacent Atlantic Ocean. Shown are core locations (filled circles), the extent of the Congo River 1 catchment (white outline), the mean annual precipitation rate (in mm yr, shading), the mean January and August positions of the ITCZ (dashed lines), the schematic mean annual wind pattern over the Atlantic Ocean (curved arrows), and the annual mean SST field (contourlines) ITCZ = Inter Tropical Convergence Zone Universidad Politécnica de Cataluña Página 15 de 19

16 Deglacial Holocene records of northern high latitude and central African climate and SST variations in the tropical and subtropical 18 Atlantic. Shown is the GISP δ O record reflecting Greenland air temperatures (a), the plant wax δd record from GeoB reflecting large scale central African precipitation change (b), the plant 13 wax δ C record from GeoB reflecting relative contributions from C3 and C4 plants (c) the 18 δ O record of Congo River discharge (d), the SST development in the equatorial Atlantic (GeoB ) (e) and the subtropical sea surface temperature gradient (ΔSST) in the South Atlantic 14 (g). C AMS dates of GeoB (Table 1) are indicated by triangles on the lower axis. They grey bar indicates the Younger Dryas period (YD; 12,900 11,600 yr BP) T. Zhu, Jenkins, M.W., Lund, J.R Estimated impacts of climate warming on California water availability under twelve future climate scenarios J. Am. Water Res. Assoc. Oct. 2005: Universidad Politécnica de Cataluña Página 16 de 19

17 California California Universidad Politécnica de Cataluña Página 17 de 19

18 California California Universidad Politécnica de Cataluña Página 18 de 19

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