impactos del cambio climático sobre los ecosistemas ... · Índice impactos del cambio climático...

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, [email protected](2) Laboratorio de Hidrobiología, ETSI Montes, UPM

XXXIII Jornadas Científicas de la AME

Tiempo, Clima y Sociedad

Oviedo, 7-9 de abril 2014

Índice

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

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

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 .

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.

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.

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.

Índice


01 / 28

- INTRODUCCIÓN





- METODOLOGÍA

- RESULTADOS

- Generales


- CONCLUSIONES

Área de estudio y datos


06 / 28

30 estaciones14 ríos

Cuenca del Duero:•Tormes•Aravalle•Barbellido•Garganta de Gredos•Cega•PirónC. del Tajo:•Lozoya•Tajo•Gallo•CabrillasC. del Turia:•Ebrón•VallancaC. del Mijares:•VillahermosaC. del Palancia:•Palancia

Temperaturas del agua obtenidas cada 2 horas con termógrafos Minilog® II de Vemco®, y Hobo® Water Temperature Pro v2, de Onset®.


07/ 28

RÍO ESTACIÓN DE MUESTREO ALTITUD (m s..n.m.) ESTACIÓN METEOROLOGÓGICA DISTANCIA (km)

Gallo Ga 998 Molina de Aragón - 3013 10,9

Tajo T-Per 1149 Molina de Aragón - 3013 27,9

Tajo T-Pov 1028 Molina de Aragón - 3013 22,8

Cabrillas Ca 1075 Molina de Aragón - 3013 20,8

Lozoya Lo1 1452 Rascafría, El Paular - 3104 7,3




Cega Ce1 1600 Ataquines - 2516 84,5






Pirón Pi1 1475 Ataquines - 2516 80,1





Ebrón Eb 879 Ademuz Agro - 8381B 9,5

Vallanca Va1 745 Ademuz Agro - 8381B 1,8

Vallanca Va2 718 Ademuz Agro - 8381B 0,8

Palancia Pa1 760 Viver - 8434A 10,4

Palancia Pa2 660 Viver - 8434A 7,8

Villahermosa Vi 592 Arañuel - 8478 13,5

Aravalle Ar 1010 Aldea del Rey Niño - 2440 76,4

Barbellido Ba 1440 Aldea del Rey Niño - 2440 52,2

Garganta de Gredos GG 1280 Aldea del Rey Niño - 2440 55,7

Tormes To1 1270 Aldea del Rey Niño - 2440 53,0





08 / 28

Modelo ClimáticoResolución

espacial

Resolución

Temporal

Calendario

Días/AñoCentro de Investigación

MPI-ESM-MR 1,8ºx1,8º diaria GregorianoMax Planck Institute for Meteorology

(MPI-M), Germany

GFDL-ESM2M 2ºx2,5º diaria 365National Oceanic and Atmospheric

Administration (NOAA), E.E.U.U.

CanESM2 2,8ºx2,8º diaria 365

Canadian Centre for Climate Modelling

and Analysis (CC-CMA),

Canada

CNRM-CM5 1,4ºx1,4º diaria Gregoriano

CNRM (Centre National de Recherches

Meteorologiques), Meteo-France,

France

BCC-CSM1-1 2,8ºx2,8º diaria 365Beijing Climate Center (BCC), China

Meteorological Administration, China

HADGEM2-CC 1,25ºx1,8º diaria 360 Met Office Hadley Centre, UK

MIROC-ESM-

CHEM2,8ºx2,8º 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 GregorianoMRI (Meteorological Research Institute,

Tsukuba, Japan)

IPCC5: Modelos Climáticos empleados

ERA-40: Reanálisis europeo delEuropean Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF).

Fuente: CMIP55th Coupled Model Intercomparison Project ,



09 / 28

IPCC5: Historical & RCPs


Índice


01 / 28

- INTRODUCCIÓN





- METODOLOGÍA

- RESULTADOS

- Generales


- CONCLUSIONES

Metodología


10 / 28

Estudio de las Inhomogeneidades de los datos observados


11 / 28

Fuente de las imágenes: David Viner, Climatic Research Unit, University of East Anglia, UK; Grupo de Meteorología de la Universidad de Cantabria.

La Necesidad del Downscaling

Metodología


12 / 28

La corrección del Error Sistemático

Metodología


13 / 28

33

51 mm

41

79 mm

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

12

10

100

12

10

100

1000

12

10

100

12

10

100

1000

Precipitación (mm)

Periodo d

e r

eto

rno

(día

s)

(

años)

Precipitación (mm)

Periodo d

e r

eto

rno

(día

s)

(

años)

Observación 1951-2000

Simulación 1951-2000

Simulación 2051-2100

La corrección del Error Sistemático

Metodología


14 / 28

Partimos del modelo de temperatura del agua (Ts) en función de la temperatura del aire (Ta) según Mohseni et al. (1998):

𝑇𝑠 = 𝜇 +𝛼 − 𝜇

1 + 𝑒𝛾 𝛽−𝑇𝑎

µ es la temperatura mínima estimada del agua, α es la temperatura máxima estimada del agua, β es la Ta a la que la tasa de cambio de la Ts es mayor, y γ es el incremento de Ts por unidad de Ta en β.

Ts

Ta

𝑇𝑠 = 𝜇 +𝛼 − 𝜇

1 + 𝑒𝛾 𝛽−𝑇𝑎 + 𝜆 𝑇𝑎 − 𝑇𝑎−1

λ representa el cociente la resistencia del agua a cambiar de temperatura en relación con la variación térmica del aire, siendo Ta-1la temperatura del aire en el día -1.

MetodologíaTemperatura del agua


15 / 28

-5

0

5

10

15

20

25

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Ts

Ta

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

⁰C

Temperatura del agua

Algunos ejemplos de modelos para ∆Ta=0 (Random Forest)

MetodologíaTe

mp

era

tura

de

l agu

a (º

C)

Temperatura del aire(ºC)


15 / 28

-5

0

5

10

15

20

25

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Ts

Ta

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

⁰C

Temperatura del agua

Algunos ejemplos de modelos para ∆Ta=0 (Random Forest)

MetodologíaTe

mp

era

tura

de

l agu

a (º

C)

Temperatura del aire(ºC)

Resistencia al cambio debido a las aportaciones subterráneas

Índice


01 / 28

- INTRODUCCIÓN





- METODOLOGÍA

- RESULTADOS

- Generales


- CONCLUSIONES

Resultados


16 / 28

-0.5

0.0

0.5

°C

J F M A M J J A S O N D


1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

°C


-0.5

0.0

0.5


1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Verificación del DownscalingT-

Max

ima

T-M

axim

a

T-M

ínim

aT-

Maí

nim

a

Resultados


17 / 28

10

15

20

25

30

°C

E F M A M J J A S O N D

T MAX


0

5

10

T MIN

Observado ERA40 ERA40

Verificación Observado / ERA40: PROMEDIO TOTAL

Verificación del Downscaling

Resultados


18 / 28

10

15

20

25

30

°C


10

15

20

25

30

ERA40MPI-ESM-MR

CanESM2NorESM1

GFDL-ESM2MBCC-CSM1-1

CNRM-CM5HADGEM2-CC

MIROC-ESM-CHEMMRI-CGCM3

T MÁXIMA ERA40 / Modelo: PROMEDIO

Validación de los Modelos Climáticos

Resultados


19 / 28

0

5

10

°C


0

5

10

ERA40MPI-ESM-MR

CanESM2NorESM1

GFDL-ESM2MBCC-CSM1-1

CNRM-CM5HADGEM2-CC

MIROC-ESM-CHEMMRI-CGCM3

T MÍNIMA ERA40 / Modelo: PROMEDIO

Validación de los Modelos Climáticos

Resultados


20 / 28

DEF

1980 2000 2020 2040 2060 2080

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

MAM

1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

JJA

1980 2000 2020 2040 2060 2080

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

SON

1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

Simulación futura: Incrementos esperados

Resultados


21/ 28

DEF

1980 2000 2020 2040 2060 2080

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

MAM

1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

JJA

1980 2000 2020 2040 2060 2080

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

SON

1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

-10

12

34

56

7

Año

Ca

mb

io (

ºC)

Ensemble - Todos

Historical

RCP45

RCP85

Historical

RCP45

RCP85

Simulación futura: Incrementos esperados

Un caso: Ríos Cega y Pirón


22 / 28

Simulación futura: Incrementos en las temperaturas atmosféricasEnsemble – todos los modelos (estación 2516 [Ataquines]) para las máximas diarias



23 / 28

0 121

Scenario RCP 8.5

year 2015 2099

C1

C2

5

C1

C2

5

C1

C2

5

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

Scenario RCP 4.5

number of days above threshold: 0 121

year 2015 2099C

1C

2

5

C1

C2

5

C1

C2

5

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

year 2015 2099

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

P1

P12

P1

P1

2P

1P

12

year 2015 2099

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

P1

P12

P1

P1

2P

1P

12

Simulación futura: temperatura del agua.Número de días al año sobre diferentes umbrales (19, 19.5 y 20ºC)

number of days above threshold:



24 / 28

year 2015 2099

C1

C25

C1

C2

5C

1C

25

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

Scenario RCP 4.5

No.times above threshold > 6 days: 0 6

year 2015 2099C

1C

25

C1

C2

5C

1C

25

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

Scenario RCP 8.5

No.times above threshold > 6 days: 0 6

year 2015 2099

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

P1

P12

P1

P1

2P

1P

12

year 2015 2099

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

P1

P12

P1

P1

2P

1P

12

Simulación futura: temperatura del agua.Número de veces al año que se superan diferentes umbrales durante más de 6 días



26 / 28

year 2015 2099

C1

C25

C1

C2

5C

1C

25

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

Scenario RCP 4.5

Consecutive days above threshold: 0 56

year 2015 2099C

1C

25

C1

C2

5C

1C

25

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

Scenario RCP 8.5

Consecutive days above threshold: 0 56

year 2015 2099

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

P1

P12

P1

P1

2P

1P

12

year 2015 2099

19 ºC

19.5 ºC

20 ºC

P1

P12

P1

P1

2P

1P

12

Simulación futura: temperatura del agua.Número máximo de días consecutivos al año que se superan diferentes umbrales

Índice


01 / 28

- INTRODUCCIÓN





- METODOLOGÍA

- RESULTADOS

- Generales


- CONCLUSIONES


25 / 28

CONCLUSIONES DEL EJEMPLO

• En el río Cega se puede perder hasta un 43% de hábitat térmico dela trucha, y un 10% en el Pirón. (resultados provisionales)

• El caso del Cega se agrava por la apertura de la ventana térmica enun tramo intermedio, mientras que en el Pirón esto no ocurre.

• Las descargas subterráneas (agua fría) suavizan el calentamientoen el Pirón. Si bien, habría de modelarse el impacto climático sobreel agua subterránea.

Conclusiones


26 / 28

CONCLUSIONES PROVISIONALES DE ORDEN GENERAL

• Cambio climático: fuertes impactos sobre el hábitat térmico de lospeces 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

Conclusiones

Conclusiones


27/ 28

DISEÑO DE MEDIDAS Y GUÍA PARA SU SELECCIÓN E IMPLEMENTACIÓN

• Revegetación y conservación de doseles arbóreos en las bandasriparias (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 yde acuífero subterráneo.

• Gestión de presas: evitar vertido de aguas recalentadas de embalses.

• Conservación de la morfología natural de los cauces o restauraciónde la misma.

Agradecimientos Generales


28 / 28

AGRADECIMIENTOS

al

Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, por su financiación,

y sobretodo avosotros, por aguantar hasta esta charla:

¡GRACIAS!

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