Efectos del cambio de uso cobertura del suelo sobre la respuesta hidrológica en cuencas del centro sur de Chile bajo escenarios de cambio climático.
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Date
2021
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Publisher
Universidad de Concepción.
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.
Description
Tesis para optar al grado académico de Doctor en Ciencias Ambientales con mención en Sistemas Acuáticos Continentales.
Keywords
VIDA DE ECOSISTEMAS TERRESTRES, Hidrología