Efectos del cambio de uso cobertura del suelo sobre la respuesta hidrológica en cuencas del centro sur de Chile bajo escenarios de cambio climático.

Abstract

El cambio de uso del suelo y cambio climático destacan entre los principales factores forzantes del cambio ambiental global, debido a que afectan aspectos claves del sistema terrestre cuyo adecuado funcionamiento sustenta importantes servicios ecosistémicos. A nivel global, más de la mitad del agua generada a través del proceso de escorrentía es usada por el hombre. En el centro-sur de Chile, la principal fuente de abastecimiento hídrico corresponde a cursos de agua superficial cuya recarga depende del régimen de precipitaciones. En las últimas décadas muchas de las cuencas que proveen estos servicios ecosistémicos, han sido sometidas a intensos cambios en el uso del suelo como la tala de bosques nativos y la forestación masiva con especies exóticas de rápido crecimiento. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del cambio de uso/cobertura del suelo, ocurrido en el centro sur de Chile sobre el recurso hídrico, así como su vulnerabilidad ante posibles escenarios de cambios de uso de suelo y cambio climático. El modelo SWAT fue implementado para predecir el impacto en la respuesta hidrológica de las cuencas de los ríos Andalién, Quino y Muco con disponibilidad de datos hidro-meteorológicos de más de 30 años. Para ello se simularon 16 escenarios combinados de uso/cobertura de suelo y periodos climáticos. El efecto del cambio de uso/cobertura del suelo sobre la respuesta hidrológica en años pasados se analizó utilizando los escenarios LU_1986, LU_2001 y LU_2011. Mediante un análisis de distribución t de Student para muestras relacionadas se pudo determinar la ocurrencia de graves disminuciones en los caudales entre los escenarios modelados respondiendo a un aumento de las plantaciones forestales y agricultura con una disminución del bosque nativo y matorrales en las tres cuencas de estudio en diferentes magnitudes. Se determinó además que los cambios ocurridos provocaron el aumento significativo de la evapotranspiración anual (+4.2%, +2.4% y +4.2%) con una disminución de la percolación (-15.6%, - 11.0% y -12.2%) y el flujo subterráneo (-2.4%, -15.0% y -10.1%), conduciendo a la disminución del rendimiento hídrico (-1.3%, -4.5% y -5.3%) en las cuencas Andalién, Quino y Muco respectivamente. Los escenarios pasados de cambio de uso/cobertura del suelo de los años 1986, 2001 y 2011 fueron posteriormente considerados para la simulación del escenario futuro de expansión forestal al año 2051. Este proceso se llevó a cabo por medio del modelo de regresión logística siguiendo los patrones de crecimiento de las áreas de plantaciones forestales y considerando la actual legislación sobre la protección del bosque nativo. Para este análisis se seleccionaron las cuencas Quino y Muco por presentar mayores posibilidades de cambio ante un escenario forestal futuro. El cambio porcentual proyectado para las cuencas Quino y Muco entre 2011 y 2051 prevé un aumento considerable de las plantaciones forestales en un 8.1% y 14.1% lo que representa una ocupación del 35.4% y el 22.3% del total de las áreas de las cuencas respectivamente para este año. Por su parte este escenario de aumento en las plantaciones forestales proyecta una sustitución principalmente de los terrenos agrícolas (2.1% y 7.01%), matorrales (3.4% y 4.3%), y praderas (2.9% y 2.9%) para Quino y Muco respectivamente.Finalmente, para el análisis individual y combinado de los efectos de los cambios de uso/cobertura del suelo (LUCC) y el cambio climático sobre la hidrología de las cuencas, se determinó un escenario histórico con el LU_2011 para un periodo climático de 1976-2005, el cual fue comparado con cinco combinaciones de cambios futuros. Se utilizó el modelo climático local RegCM4- MPI-ESM-MR para determinar los periodos de cambio climático: 2020-2049 (futuro inmediato) y 2050-2079 (futuro intermedio), bajo la proyección del escenario climático futuro RCP 8.5. Mientras que el escenario proyectado de expansión forestal se utilizó como escenario futuro de cambio de uso/cobertura del suelo. Los resultados muestran que los LUCC futuros y el cambio climático en su efecto individual y combinado conducirían a escenarios de menos rendimiento hídrico. La mayor sensibilidad en estas cuencas estaría asociada a los posibles LUCC, agudizando su impacto al incorporar el efecto del cambio climático. De este modo, el aumento de la evapotranspiración y la disminución del rendimiento hídrico se deben fundamentalmente al aumento de plantaciones forestales proyectado. Esto, unido al aumento de las temperaturas en 1.5°C y la disminución de la precipitación en 127mm y 140mm para las cuencas Quino y Muco respectivamente, afectaría la disponibilidad del recurso hídrico en las cuencas de estudio en caso de cumplirse las condiciones supuestas en la simulación en el futuro, presentando efectos en todos los componentes del ciclo hidrológico y con disminuciones del rendimiento hídrico de la cuenca de hasta -6.18% y 5.53 % respectivamente.