Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en España y definición de medidas de adaptación para su protección

Transcripción

1 XXXIII Jornadas Científicas de la AME Tiempo, Clima y Sociedad Oviedo, 7-9 de abril 2014 Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en España y definición de medidas de adaptación para su protección Jaime Ribalaygua (1), José María Santiago (2), Javier Pórtoles (1 ), Robert Monjo (1 ), Joaquín Solana (2) ) (1) Fundación para la Investigación del Clima, fic@ficlima.org (2) Laboratorio de Hidrobiología, ETSI Montes, UPM

2 Índice 01 / 28 - INTRODUCCIÓN - El problema de la temperatura fluvial - Objetivos generales y específicos - Resultados esperados - ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS - METODOLOGÍA - RESULTADOS - Generales - Un caso: ríos Cega y Pirón - CONCLUSIONES

3 Índice 01 / 28 - INTRODUCCIÓN - El problema de la temperatura fluvial - Objetivos generales y específicos - Resultados esperados - ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS - METODOLOGÍA - RESULTADOS - Generales - Un caso: ríos Cega y Pirón - CONCLUSIONES

4 Introducción 02 / 28 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TEMPERATURA FLUVIAL Condiciones meteorológicas Vegetación de la cuenca vertiente. Vegetación de ribera. Caudal instantáneo disponible. Funcionamiento de embalses. Morfología del cauce. Fuente: E-ducativa-catedu.

5 Introducción 03 / 28 OBJETIVOS PRINCIPALES Evaluar el impacto ambiental sobre el hábitat térmico en los ríos españoles debido al cambio climático (5ª Informe del IPCC). Definir medidas de adaptación que minimicen los impactos identificados.

6 Introducción 04 / 28 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Desarrollar una herramienta de fácil manejo para evaluar el impacto del cambio climático sobre el régimen de los ríos. 2. Aplicar dicha herramienta a los ecosistemas y especies fluviales sensibles al cambio climático (en particular, especies psicrófilas de la fauna ibérica). 3. Definir las prioridades de protección y conservación de los ríos y de las especies fluviales amenazadas por el cambio climático.

7 Introducción 05/ 28 RESULTADOS ESPERADOS Resultado 1. Modelos fiables del comportamiento térmico de los ríos que permitan su utilización para la generación de proyecciones. Resultado 2. Proyecciones de temperatura de los ríos. Efecto sobre la fauna acuática sensible. Resultado 3. Plantel de medidas seleccionadas y adecuadas para la mitigación de los efectos indeseables del cambio climático sobre los ríos, siempre desde el punto de vista del hábitat térmico.

8 Índice 01 / 28 - INTRODUCCIÓN - El problema de la temperatura fluvial - Objetivos generales y específicos - Resultados esperados - ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS - METODOLOGÍA - RESULTADOS - Generales - Un caso: ríos Cega y Pirón - CONCLUSIONES

9 Área de estudio y datos 06 / 28 Temperaturas del agua obtenidas cada 2 horas con termógrafos Minilog II de Vemco, y Hobo Water Temperature Pro v2, de Onset. 30 estaciones 14 ríos Cuenca del Duero: Tormes Aravalle Barbellido Garganta de Gredos Cega Pirón C. del Tajo: Lozoya Tajo Gallo Cabrillas C. del Turia: Ebrón Vallanca C. del Mijares: Villahermosa C. del Palancia: Palancia

10 Área de estudio y datos 07/ 28 RÍO ESTACIÓN DE MUESTREO ALTITUD (m s..n.m.) ESTACIÓN METEOROLOGÓGICA DISTANCIA (km) Gallo Ga 998 Molina de Aragón ,9 Tajo T-Per 1149 Molina de Aragón ,9 Tajo T-Pov 1028 Molina de Aragón ,8 Cabrillas Ca 1075 Molina de Aragón ,8 Lozoya Lo Rascafría, El Paular ,3 Lozoya Lo Rascafría, El Paular ,6 Lozoya Lo Rascafría, El Paular ,7 Lozoya Lo Rascafría, El Paular ,4 Cega Ce Ataquines ,5 Cega Ce Ataquines ,8 Cega Ce Ataquines ,9 Cega Ce4 943 Ataquines ,2 Cega Ce5 853 Ataquines ,4 Cega Ce6 766 Ataquines ,9 Pirón Pi Ataquines ,1 Pirón Pi Ataquines ,6 Pirón Pi3 908 Ataquines ,2 Pirón Pi4 826 Ataquines ,9 Pirón Pi5 815 Ataquines ,9 Ebrón Eb 879 Ademuz Agro B 9,5 Vallanca Va1 745 Ademuz Agro B 1,8 Vallanca Va2 718 Ademuz Agro B 0,8 Palancia Pa1 760 Viver A 10,4 Palancia Pa2 660 Viver A 7,8 Villahermosa Vi 592 Arañuel ,5 Aravalle Ar 1010 Aldea del Rey Niño ,4 Barbellido Ba 1440 Aldea del Rey Niño ,2 Garganta de Gredos GG 1280 Aldea del Rey Niño ,7 Tormes To Aldea del Rey Niño ,0 Tormes To Aldea del Rey Niño ,0 Tormes To3 995 Aldea del Rey Niño ,1

11 Área de estudio y datos IPCC5: Modelos Climáticos empleados 08 / 28 Modelo Climático Resolución espacial Resolución Temporal Calendario Días/Año Centro de Investigación MPI-ESM-MR 1,8ºx1,8º diaria Gregoriano Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), Germany GFDL-ESM2M 2ºx2,5º diaria 365 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), E.E.U.U. ERA-40: Reanálisis europeo del European Centre for Medium- Range Weather Forecasts (ECMWF). CanESM2 2,8ºx2,8º diaria 365 CNRM-CM5 1,4ºx1,4º diaria Gregoriano BCC-CSM1-1 2,8ºx2,8º diaria 365 Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CC-CMA), Canada CNRM (Centre National de Recherches Meteorologiques), Meteo-France, France Beijing Climate Center (BCC), China Meteorological Administration, China HADGEM2-CC 1,25ºx1,8º diaria 360 Met Office Hadley Centre, UK MIROC-ESM- CHEM 2,8ºx2,8º diaria Gregoriano Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo), and National Institute for Environmental Studies, Japan NorESM1-M 1,8ºx2,5º diaria 365 Norwegian Climate Centre, Norway MRI-CGCM3 1,2ºx1,2º diaria Gregoriano MRI (Meteorological Research Institute, Tsukuba, Japan) Fuente: CMIP5 5th Coupled Model Intercomparison Project,

12 Área de estudio y datos IPCC5: Historical & RCPs 09 / 28

13 Índice 01 / 28 - INTRODUCCIÓN - El problema de la temperatura fluvial - Objetivos generales y específicos - Resultados esperados - ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS - METODOLOGÍA - RESULTADOS - Generales - Un caso: ríos Cega y Pirón - CONCLUSIONES

14 Metodología Estudio de las Inhomogeneidades de los datos observados 10 / 28

15 Metodología La Necesidad del Downscaling 11 / 28 Fuente de las imágenes: David Viner, Climatic Research Unit, University of East Anglia, UK; Grupo de Meteorología de la Universidad de Cantabria.

16 Metodología La corrección del Error Sistemático 12 / 28

17 Periodo de retorno (días) (años) Periodo de retorno (días) (años) Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Metodología La corrección del Error Sistemático 13 / 28 Precipitación (mm) mm 51 mm Observación Simulación Simulación Precipitación (mm)

18 Partimos del modelo de temperatura del agua (T s ) en función de la temperatura del aire (T a ) según Mohseni et al. (1998): T s = μ + Metodología α μ 1 + e γ β T a Temperatura del agua Ts 14 / 28 µ es la temperatura mínima estimada del agua, α es la temperatura máxima estimada del agua, β es la T a a la que la tasa de cambio de la T s es mayor, y γ es el incremento de T s por unidad de T a en β. T s = μ + α μ 1 + e γ β T a + λ T a T a 1 Ta λ representa el cociente la resistencia del agua a cambiar de temperatura en relación con la variación térmica del aire, siendo T a-1 la temperatura del aire en el día -1.

19 Temperatura del agua (ºC) Ts ⁰C Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Metodología Temperatura del agua Algunos ejemplos de modelos para Ta=0 (Random Forest) Ta Temperatura del aire(ºc) tagua Ara tagua GBa tagua GGr tagua To-3 tagua To-5 tagua To-8 tagua Gal tagua Cab tagua Per tagua Pov tagua Ebr tagua Pa-1 tagua Pa-3 tagua Va-3 tagua Va-4 15 / 28

20 Temperatura del agua (ºC) Ts ⁰C Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Metodología Temperatura del agua Algunos ejemplos de modelos para Ta=0 (Random Forest) Resistencia al cambio debido a las aportaciones subterráneas Ta Temperatura del aire(ºc) tagua Ara tagua GBa tagua GGr tagua To-3 tagua To-5 tagua To-8 tagua Gal tagua Cab tagua Per tagua Pov tagua Ebr tagua Pa-1 tagua Pa-3 tagua Va-3 tagua Va-4 15 / 28

21 Índice 01 / 28 - INTRODUCCIÓN - El problema de la temperatura fluvial - Objetivos generales y específicos - Resultados esperados - ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS - METODOLOGÍA - RESULTADOS - Generales - Un caso: ríos Cega y Pirón - CONCLUSIONES

22 T-Maxima C T-Maínima T-Maxima C T-Mínima Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Resultados Verificación del Downscaling 16 / 28 J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D

23 C Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Resultados Verificación del Downscaling 17 / 28 Verificación Observado / ERA40: PROMEDIO TOTAL 30 T MAX T MIN E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D Observado ERA40 ERA40

24 C Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Resultados Validación de los Modelos Climáticos 18 / T MÁXIMA ERA40 / Modelo: PROMEDIO E F M A M J J A S O N D ERA40 MPI-ESM-MR CanESM2 NorESM1 GFDL-ESM2M BCC-CSM1-1 CNRM-CM5 HADGEM2-CC MIROC-ESM-CHEM MRI-CGCM3

25 C Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Resultados Validación de los Modelos Climáticos 19 / 28 T MÍNIMA ERA40 / Modelo: PROMEDIO E F M A M J J A S O N D ERA40 MPI-ESM-MR CanESM2 NorESM1 GFDL-ESM2M BCC-CSM1-1 CNRM-CM5 HADGEM2-CC MIROC-ESM-CHEM MRI-CGCM3

26 Cambio (ºC) Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Resultados Simulación futura: Incrementos esperados Ensemble - Todos / 28 DEF MAM Historical RCP45 RCP85 Historical RCP45 RCP85 JJA SON Historical RCP45 RCP85 Historical RCP45 RCP Año

27 Cambio (ºC) Impactos del cambio climático sobre los ecosistemas fluviales en Resultados Simulación futura: Incrementos esperados Ensemble - Todos / 28 DEF MAM Historical RCP45 RCP85 Historical RCP45 RCP85 JJA SON Historical RCP45 RCP85 Historical RCP45 RCP Año

28 Un caso: Ríos Cega y Pirón Simulación futura: Incrementos en las temperaturas atmosféricas Ensemble todos los modelos (estación 2516 [Ataquines]) para las máximas diarias 22 / 28

29 5 5 5 Un caso: Ríos Cega y Pirón 5 23 / 28 5 Scenario RCP Simulación futura: temperatura del agua. Número de días al año sobre diferentes umbrales (19, 19.5 y 20ºC) number of days above threshold: Scenario RCP 8.5 number of days above threshold: C1 C2 19 ºC C1 C2 19 ºC C1 C ºC C1 C ºC C1 C2 20 ºC C1 C2 20 ºC year year P1 P12 19 ºC P1 P12 19 ºC P1 P ºC P1 P ºC P1 P12 20 ºC P1 P12 20 ºC year year

30 Un caso: Ríos Cega y Pirón Scenario RCP 4.5 P1 P12 P1 P12 P1 P12 P1 P12 P1 P12 P1 P12 Simulación futura: temperatura del agua. Número de veces al año que se superan diferentes umbrales durante más de 6 días Scenario RCP / 28 No.times above threshold > 6 days: 0 6 No.times above threshold > 6 days: 0 6 C1 C25 C1 C25 C1 C25 19 ºC 19.5 ºC 20 ºC C1 C25 C1 C25 C1 C25 19 ºC 19.5 ºC 20 ºC year year ºC 19 ºC 19.5 ºC 19.5 ºC 20 ºC 20 ºC year year

31 Un caso: Ríos Cega y Pirón 26 / 28 P1 P12 P1 P12 P1 P12 P1 P12 P1 P12 P1 P12 Simulación futura: temperatura del agua. Número máximo de días consecutivos al año que se superan diferentes umbrales Scenario RCP 4.5 Consecutive days above threshold: 0 56 Scenario RCP 8.5 Consecutive days above threshold: 0 56 C1 C25 C1 C25 C1 C25 19 ºC 19.5 ºC 20 ºC C1 C25 C1 C25 C1 C25 19 ºC 19.5 ºC 20 ºC year year ºC 19 ºC 19.5 ºC 19.5 ºC 20 ºC 20 ºC year year

32 Índice 01 / 28 - INTRODUCCIÓN - El problema de la temperatura fluvial - Objetivos generales y específicos - Resultados esperados - ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS - METODOLOGÍA - RESULTADOS - Generales - Un caso: ríos Cega y Pirón - CONCLUSIONES

33 Conclusiones 25 / 28 CONCLUSIONES DEL EJEMPLO En el río Cega se puede perder hasta un 43% de hábitat térmico de la trucha, y un 10% en el Pirón. (resultados provisionales) El caso del Cega se agrava por la apertura de la ventana térmica en un tramo intermedio, mientras que en el Pirón esto no ocurre. Las descargas subterráneas (agua fría) suavizan el calentamiento en el Pirón. Si bien, habría de modelarse el impacto climático sobre el agua subterránea.

34 Conclusiones 26 / 28 CONCLUSIONES PROVISIONALES DE ORDEN GENERAL Cambio climático: fuertes impactos sobre el hábitat térmico de los peces de aguas continentales. Poblaciones sanas aisladas + reducción de hábitat disponible = vulnerabilidad demográfica. La mayor evaporación y menor precipitación (menor caudal) puede agravar Mitigación: racionalización de suelo y agua

35 Conclusiones 27/ 28 DISEÑO DE MEDIDAS Y GUÍA PARA SU SELECCIÓN E IMPLEMENTACIÓN Revegetación y conservación de doseles arbóreos en las bandas riparias (preservación y aumento del sombreado). Conservación y/o recuperación de la vegetación de cuenca vertiente. Control efectivo y racionalización de extracciones de agua de cauce y de acuífero subterráneo. Gestión de presas: evitar vertido de aguas recalentadas de embalses. Conservación de la morfología natural de los cauces o restauración de la misma.

36 Agradecimientos Generales AGRADECIMIENTOS 28 / 28 al Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, por su financiación, y sobretodo a vosotros, por aguantar hasta esta charla: GRACIAS!