Modelización de la Vegetación de Ribera y el Régimen de Caudales II Jornades sobre Bosc de Ribera Estratègies de Conservació i Restauració Flix, 1-2 de octubre, 2009 Paco Martínez Capel, Virginia Garófano Gómez Inst. Inv. para la Gestión Integrada de Zonas Costeras Félix Francés García (IIAMA) U. Politécnica de Valencia Introducción Porqué estudiar la vegetación de ribera y su relación con el flujo? 1. Las cualidades hidrológicas e hidráulicas del río determinan la supervivencia de los bosques de ribera: su regeneración y sus procesos de sucesión / retrogresión 2. Modelar las relaciones agua-vegetación es clave: Para integrar la vegetación de ribera en los criterios de gestión del agua (plan de explotación de presas, rég. Ecológico de Caudales) Para la mitigación de los impactos por la regulación de caudales o el cambio climático Río Cabriel Río Guadalquivir 1
Antecedentes Partimos de estudios del régimen ecológico de caudales, metodol. IFIM simplificada, con análisis de datos hidrológicos (reg. natural) y simulación del hábitat físico: Caudales ecológicos mínimos del río Ojailén (1989); caudales aconsejables y mínimos ecológicos de los embalses alaveses (1990); Comunidad de Madrid (1990) Años 90: esfuerzos para adaptar metod. IFIM a ríos ibéricos: Proyecto I+D: Estudio de caudales ecológicos en ríos ibéricos. Elaboración de una metodología para su estimación atendiendo a sus características físicas y biológicas. El proyecto y una tesis doctoral avanzan en esta aportación, y modelizan la idoneidad de microhábitats para 3 peces endémicos (Dtor. D. García de Jalón) Otros estudios aplican estos métodos bajo grandes presas: Tajo (1996-97), Guadalquivir (1996-97), Cuenca del Sur (1997-98), etc. Esta década: se aplican extensivamente métodos puramente hidrológicos (estimación económica y rápida); se contrastan con métodos de hábitat en Navarra y Cataluña. Los estudios en Cuencas Internas de Cataluña (2005-06) incorporaron simulación del hábitat 2-dim y análisis de conectividad, que posteriormente se aplican al resto de Cataluña y Júcar, y otras cuencas peninsulares. Mayoría de estudios basados en estudio hidrológico combinado con requerimientos de hábitat de peces (% alto de la biomasa acuática, valores de conservación y recurso pesquero). Últimos 3 años: Gran esfuerzo en obtener estimaciones de caudales ambientales mínimos (toda España); menos énfasis en el problema de aplicar un régimen ambiental. Baja proporción de gasto para estudios científicos (vegetación, invert s, peces, etc.). Antecedentes Como se aplicará un régimen ambiental? Río Cabriel arriba Contreras (reg. Natural) Est. aforo de Pajaroncillo Q (m3/s) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 Freza e incubación de loina del Júcar oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep 1995-1996 1996-1997 1997-1998 1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003 2003-2004 2004-2005 2005-2006 Río Cabriel abajo Contreras (regulado) Est. aforo Hoces del Cabriel Q (m3/s) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 Diseminación y Viabilidad de Salicaceas oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep 1995-1996 1996-1997 1997-1998 1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003 2003-2004 2004-2005 2005-2006 2
Sin embargo la legislación avanza: Antecedentes Directiva Marco Agua (Art. 8) - Seguimiento del estado de las aguas superficiales 1. Los Estados miembros velarán por el establecimiento de programas de seguimiento del estado de las aguas con objeto de obtener una visión general coherente y completa del estado de las aguas en cada demarcación hidrográfica: En el caso de las aguas superficiales, los programas incluirán: i) el seguimiento del volumen y el nivel de flujo en la medida en que sea pertinente para el estado ecológico y químico y el potencial ecológico. Etc. Texto refundido ley de aguas (RDL 1/2001): los planes hidrológicos de cuenca. Se determinarán: Los caudales ecológicos, entendiendo como tales los que mantienen como mínimo la vida piscícola que de manera natural habitaría o pudiera habitar en el río, así como su vegetación de ribera. Instrucción de Planif. Hidrológica: La distribución de caudales mínimos obtenida de esta forma se deberá validar mediante el análisis de su influencia sobre la vegetación de ribera se recomienda el uso de indicadores de estado de la vegetación de ribera que permitan relacionar las características del régimen de caudales con los atributos principales de las formaciones vegetales ribereñas. Un claro objetivo de I+D es obtener modelos capaces de estimar cambios en la vegetación bajo escenarios de gestión del agua y de cambio climático. Lo Primero Qué necesita el Bosque de Ribera? El reclutamiento es esencial para ello necesitamos la creación de hábitats idóneos (procesos morfológicos caudal) Sin cambio entre años Estrechamiento Meandreo Crecidas + Sedimentación Hydrogeomorphic Recruitment Model Auble y Scott (1998) Wetlands. 3
Lo Primero Qué necesita el Bosque de Ribera? El reclutamiento es esencial y necesitamos condiciones hidrológicas idóneas (procesos hidrológicos y gestión del agua) Lo Primero Qué necesita el Bosque de Ribera? El reclutamiento es esencial y necesitamos condiciones hidrológicas idóneas (procesos hidrológicos y gestión del agua) Elevación sobre el nivel mínimo Tasa de descenso idóneo: 2.5 cm/día 4
Simplificando Qué necesita el Bosque de Ribera? Criterios Morfológicos e Hidrológicos generales: Caudales de magnitud media o baja que con cierta frecuencia mantengan el nivel freático aproximado para la vida de los árboles adultos (si hay descensos bruscos posible mortandad) Caudales elevados capaz de mantener los procesos morfológicos esenciales (migración del cauce, estrechamiento, sedimentación ) capaces de crear hábitats idóneos para regeneración Caudales altos seguidos de descenso gradual, en periodo de diseminación, capaces de distribuir semillas en franjas de ribera protegidas de perturbaciones hidrológicas ordinarias (no cada año) y ausencia temporal de crecidas que destruyan las plántulas. La secuencia de procesos que llevan al establecimiento de plántulas y al reclutamiento no necesariamente ocurren en el mismo año, pero deben crearse los hábitats idóneos antes de producirse los siguientes procesos. Los criterios concretos para especies mediterráneas deben estudiarse (nivel especie, nivel gremios, nivel tipos de vegetación) Ejemplos Modelación (UPV) Enfoque Especies y Gremios 1. Hidrometría para simulación hidráulica 2. Muestreo geo-referenciado de vegetación por especies; muestreo de suelos. Materiales empleados en trabajo de campo y laboratorio. 5
Ejemplos Modelación (UPV) Enfoque Especies y Gremios 3. 4. 5. 6. Cálculo de curvas altura-caudal para cada transecto con modelación hidráulica 1D Transformar series temp. de Q en series elevación Cálculo de variables hidrológicas por tramos Asociación de variables hidrológicas con cada planta en su periodo de vida Generación de curvas de idoneidad de Variables Hidrológicas significativas para especies principales Ejemplo de curvas de gasto y mapa de inundación para periodos de recurrencia de 50, 100 y 500 años (tramo Cirat- río Mijares) Enfoque Especies y Gremios Resultados preliminares tramos regulados Mijares - Cirat Serpis - Lorcha Mijares - Tormo 6
Enfoque Especies y Gremios Resultados preliminares tramos regulados (P<0.001) (P<0.05) (P<0.10) Figura comparativa de elevación respecto al thalweg, Salix atrocinerea, Nerium oleander, Populus nigra Ejemplos Modelación (UPV) Enfoque Gremios Mod. dinámico RibAV Inputs: Precipitación ETP Nivel freático Etr TOT(t) Procesos: Escorrentía y percolación por excedente Transpiración: Saturada No saturada Ahogamiento Ascenso capilar ACap (t) Ahf (t) PP (t) CLS CPSat Ascenso radicular CZ r R i R j CNF (t) CZ e 7
Ejemplos Modelación (UPV) Enfoque Gremios - Mod. dinámico RibAV En cada parche de la sección transversal se evalúa la idoneidad del régimen de caudales para distintos grupos funcionales (gremios) se estima que grupo es más probable que aparezca tras un tiempo. 7 232.5 6 232 231.5 5 231 La idoneidad en este modelo se estima como: ETtotal / ETPotencial ET [mm] 4 3 2 1 230.5 230 229.5 229 228.5 228 Elevation [m] 0 227.5 01/10/1942 01/02/1943 01/06/1943 01/10/1943 01/02/1944 01/06/1944 01/10/1944 01/02/1945 01/06/1945 01/10/1945 01/02/1946 01/06/1946 01/10/1946 01/02/1947 01/06/1947 01/10/1947 01/02/1948 01/06/1948 01/10/1948 01/02/1949 01/06/1949 01/10/1949 01/02/1950 01/06/1950 01/10/1950 01/02/1951 Date Potential Evapotranspiration [mm] Saturated Zone Evapotranspiration[mm] Actual Total Evapotranspiration [mm] Water Table Elevation (i) [m] Root Depth Elevation (m) Enfoque Tipos de Vegetación Modelo Dinámico de sucesión RIPFLOW Objetivo principal: obtener un modelo de simulación dinámica de sucesión vegetal que integre efectos de caudales altos (via tensión cortante, T) y efectos de escasez de agua (estress hídrico). El modelo (libre distribución) debe predecir cambios generales en tipos de vegetación bajo escenarios de gestión del agua y cambio climático. Participantes: U.Politécnica Valencia Inst. Superior Agronomia, Lisboa Umweltbüro Klagenfurt, Austria RIPFLOW PROJECT: IWRM-Net MID-TERM EVENT 11/02/09 8
Enfoque Tipos de Vegetación Modelo Dinámico de sucesión RIPFLOW Objetivo principal: obtener un modelo de simulación dinámica de sucesión vegetal que integre efectos de caudales altos (via tensión cortante, T) y efectos de escasez de agua (estress hídrico). Escenario-1 Escenario-2 Escenario-3 Enfoque Tipos de Vegetación Modelo Dinámico de sucesión RIPFLOW Inputs: Escenarios hidrológicos Mapas: Morfologia: DEM Mapa zonas (water, banks,floodplain) Mapa de elevación del agua: Q medio anual Q base Q medio reclutam. Mapas tensión cortante en crecidas de diversos periodos de recurrencia 9
RIPFLOW: Tramos en España Río Serpis (regulado) RIPFLOW: Tramos en España Río Mijares (reg. Natural) 10
Tramo río Serpis: Vegetación Actual A partir del conjunto de datos y mapas, se simulan los cambios por sucesión y retrogresión vegetal, hasta llegar al resultado después de N años. Gracias! Marc Viñas por la invitación Fondos: Convocatoria IWRM-Net MID-TERM EVENT, Ministerio Educación y Ciencia: Riparian vegetation modelling for the assessment of environmental flow regimes and climate change impacts within the WFD (RIPFLOW). 2008-10. Ministerio De Medio Ambiente. Modelación matemática de ecosistemas de ribera para la determinación de regímenes ecológicos en el río Plan Nac.I+D. Proyecto Tetis2 (2005-08) Fundació Alfons el Vell de Gandia 11