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INFORME TÉCNICO FINAL

CONVENIO MARCO ENTRE AZTI y URA, EJERCICIO 2011 y 2012

Proyecto

Inundabilidad de los estuarios y costa de Bizkaia por ascenso del nivel del mar mediante LiDAR topográfico y batimétrico: cartografía y evaluación de impactos

para:

Agencia Vasca del Agua - Uraren Euskal Agentzia

Elaborado por:

Guillem Chust Ángel Borja

Andrea del Campo Pedro Liria

Javier Franco Iñigo Muxika

Rubén Roa José Germán Rodríguez

Joxe M. Garmendia

Unidad de Investigación Marina, AZTI-Tecnalia

Sukarrieta, 30 de enero de 2013

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Tipo documento Informe técnico

Titulo documento Informe técnico final

Fecha 30/01/2013

Proyecto Inundabilidad de los estuarios y costa de Bizkaia por ascenso del nivel del mar mediante LiDAR topográfico y batimétrico: cartografía y evaluación de impactos

Código IM11inunda

Cliente Agencia Vasca del Agua - Uraren Euskal Agentzia

Periodo del proyecto Del 1 de enero de 2011 hasta el 31 de diciembre de 2012

Equipo de proyecto: AZTI-TECNALIA

Guillem Chust

Ángel Borja

Andrea del Campo

Pedro Liria

Javier Franco

Iñigo Muxika

Rubén Roa

José Germán Rodríguez

Joxe M. Garmendia

Responsable proyecto Guillem Chust

Aprobado por Javier Franco

Coordinador del área de Gestión Ambiental del Medio Marino

Fecha 30 de enero de 2013

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Nota: Este informe debe citarse de la manera siguiente:

Chust, G., Á. Borja, A. del Campo, P. Liria, J. Franco, I. Muxika, R. Roa, J. G. Rodríguez, Joxe M. Garmendia (2013). Inundabilidad de los estuarios y costa de Bizkaia por ascenso del nivel del mar mediante LiDAR topográfico y batimétrico: cartografía y evaluación de impactos. Informe inédito elaborado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua - Uraren Euskal Agentzia, 37 pp.

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Contenido

Introducción ............................................................................................................................................................................... 5

Antecedentes ............................................................................................................................................................................. 5

Objetivos e interés del proyecto ........................................................................................................................................ 5

Riesgo de inundación ............................................................................................................................................................. 6

Preparación y validación de los Modelos de Elevación Digital (MED) ................................................................................. 6

Riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar ................................................................................................................... 7

Riesgo de inundación por variabilidad extrema del nivel del mar ..................................................................................... 11

Impactos y vulnerabilidad de los ecosistemas estuáricos ................................................................................... 13

Impactos en estuarios: modelo de inundación y zonación mareal ..................................................................................... 13

Impactos en estuarios: modelo hidromorfológico ..................................................................................................................... 15

Erosión de playas y dunas ..................................................................................................................................................................... 26

Pérdida de biodiversidad litoral ........................................................................................................................................................ 28

Fragmentación de las poblaciones estuáricas .............................................................................................................................. 29

Difusión de resultados ........................................................................................................................................................ 34

Conclusiones ........................................................................................................................................................................... 35

Referencias .............................................................................................................................................................................. 36

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Introducción El proyecto titulado “Inundabilidad de los estuarios y costa de Bizkaia por ascenso del nivel del mar mediante LiDAR topográfico y batimétrico: cartografía y evaluación de impactos” (Ref. interna de AZTI: IM11inunda) sobre el cual se redacta este informe final, se integra en la segunda prórroga del Convenio de Colaboración entre la Agencia Vasca del Agua y la Fundación AZTI Fundazioa suscrito con fecha 7 de octubre de 2008.

Antecedentes El ascenso del Nivel Medio del Mar (NMM) y la intensificación de eventos extremos en oleaje debidos al cambio climático pueden causar impactos importantes a lo largo del siglo XXI, como se recoge en el 4º informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC, 2007). Se estima que el nivel medio del mar en el golfo de Bizkaia ascienda entre 29 y 49 cm para 2100 (Chust et al., 2010a), lo cual conlleva un riesgo de inundación en áreas costeras llanas, erosión en playas de arena y barras, intrusión del agua salada en estuarios y aguas subterráneas y pérdida de humedales, entre otros. En el litoral de Gipuzkoa se llevó a cabo una evaluación de dicho riesgo (Chust et al., 2010a, 2011a), mientras que no se disponía de información para la costa de Bizkaia hasta el presente. Un aspecto poco abordado en este tipo de estudios es el de los impactos previstos en la pérdida biodiversidad intermareal, en particular, en la capacidad de las especies de hacer frente a dicho ascenso por medio de la migración a nuevas áreas y el mantenimiento de la conectividad de las poblaciones fragmentadas.

Objetivos e interés del proyecto El primer objetivo de este proyecto es cartografiar el riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar, previsto para finales del presente siglo como resultado del cambio climático, en la costa y estuarios de Bizkaia. Los impactos de dicho ascenso en los ecosistemas que albergan las zonas estuáricas constituye el segundo objetivo del proyecto. Para ello, se ha empleado el modelo de elevación digital de Bizkaia procedente de un sensor aerotransportado LiDAR (acrónimo del inglés Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging) topográfico. Además, para la zona piloto del estuario del Oka, se ha integrado con LiDAR batimétrico. Los objetivos específicos son:

1. Cartografiar el riesgo de inundación de los estuarios por ascenso del nivel del mar, mediante modelos de elevación derivados de LiDAR topográfico y batimétrico. Actualmente, se dispone de los datos topográficos derivados de LiDAR para toda la costa de Bizkaia (http://www.geo.euskadi.net/s69-15375/es/). Para el estuario del Oka, además, se dispone de un modelo de elevación digital de la zona submareal derivado de un LiDAR batimétrico (véase Chust et al. 2010b).

2. Evaluar los impactos en los ecosistemas de los estuarios, estimando el área afectada en

hábitats naturales (marismas, humedales, fangales vegetados) y la fragmentación de las comunidades de macroinvertebrados de sustrato blando. El estudio se ha centrado en evaluar la capacidad de migrar de las especies a nuevas zonas, por medio de la evaluación de la fragmentación y pérdida del hábitat de las comunidades estuáricas frente al ascenso del nivel del mar.

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La cartografía de inundabilidad que ha generado este proyecto tiene un doble interés. Por un lado, la identificación a nivel local de zonas de riesgo de inundación constituye la base para proponer estrategias de adaptación al cambio climático para la costa vizcaína. En segundo lugar, hay que tener en cuenta que el ascenso del nivel del mar previsto se sumará a otros efectos de inundación debidos a variaciones en régimen de precipitaciones, energía del oleaje y mareas meteorológicas. El presente proyecto servirá por lo tanto como base para prever problemas de inundación en zonas naturales y urbanas. Las evaluaciones en esta dirección se están implementando ya en muchas zonas y países, gracias a la información topográfica de alta resolución como la proporcionada por el láser altimétrico aerotransportado LiDAR. Si bien en Gipuzkoa, se dispone de una primera evaluación de los impactos en playas, zonas urbanas y estuarios (Chust et al. 2010a, Liria et al. 2011), hasta el presente se desconocían los posibles impactos en la costa vizcaína.

Riesgo de inundación

Preparación y validación de los Modelos de Elevación Digital (MED)

Objetivo: obtener, validar e integrar los MED de alta resolución (extraídos del sensor laser LiDAR) de Bizkaia y del estuario del Oka como datos base para la evaluación posterior del riesgo de inundación. Metodología:

El MED de Bizkaia se obtuvo de los datos de LIDAR topográfico del Gobierno Vasco (http://www.geo.euskadi.net) basados en vuelos de 2008, con una resolución de 1m x 1m, con densidad de 2 puntos m-2, y referenciadas en el sistema ETRS89, en coordenadas ortométricas. El proceso de descarga, corrección, y validación para la zona de Astrabudua fue realizado en el proyecto “Caracterización topográfica, geológica y ecológica del humedal de Astrabudua (Leioa, Bizkaia)” elaborado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua (Chust et al. 2011b), donde se detallan los procedimientos y resultados (Error RMS: 0,14 m). En el marco del proyecto K-Egokitzen (Etortek), se validó con el LIDAR batimétrico para la zona del estuario del Oka, a su vez previamente validado con medidas GPS sobre el terreno (Error RMS: 0,18 m, 102 puntos de control) (Valle et al., 2011). En el marco de este proyecto, se ha procesado todo el territorio de Bizkaia (Fig. 2a).

Modelo de elevación digital topo-batimétrico del estuario del Oka. El objetivo de este apartado fue obtener un MED integrado de toda la zona estuárica del Oka a 2 m x 2 m de resolución, incluida la zona intermareal. Para ello, se utilizaron los datos altimétricos del LiDAR topo-batimétrico de 2008 (Chust et al. 2010b), previamente validado con medidas GPS realizadas en 2010 sobre el terreno (Error RMS: 0,18 m, 102 puntos de control, véase Valle et al. (2011)), y se comparó con el MED de Bizkaia. La correspondencia entre ambos permitió fusionar los dos MED sin corregir ninguno de ellos. En este proyecto, se ha completado la fusión de ambos MED para aquellas zonas que quedaron sin cartografiar como el canal hacia el interior del estuario.

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Riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar

Objetivo: El objetivo de este apartado es evaluar el riesgo de inundación permanente por ascenso del nivel del mar previsto para finales del siglo XXI, así como generar mapas de dicho riesgo. Para ello, se ha tenido en cuenta el escenario mencionado de 49 cm de ascenso para finales de este siglo (Chust et al., 2010a) y las topografías LiDAR de alta resolución descritas. Metodología: El área de riesgo de inundación fue delimitada mediante sistemas de información geográfica en dos etapas (Fig. 1). En primer lugar, se define la línea de costa a partir del nivel de pleamar máxima astronómica a lo largo de la costa (2,43 m, referido al Nivel Medio del Mar (NMM) en Bilbao), extraído del MED. Posteriormente se definió de manera similar la línea de costa correspondiente al nivel de ascenso (49 cm por encima de la pleamar astronómica para el escenario futuro). El área contenida entre estas dos líneas de costa pudo así ser delimitada. La segunda etapa consistió en fusionar esta área con las áreas interiores que quedan por debajo de la pleamar máxima astronómica conectadas al área en cuestión. Las zonas inconexas al mar fueron suprimidas siguiendo a Webster et al. (2006). Por último, el área de riesgo de inundación fue cruzada con una clasificación de usos de suelo urbanos de 2008 (disponible en http://www1.euskadi.net/udalplan/visor/). Específicamente, se consideraron una cubierta no artificial y cuatro tipos de usos de suelo urbanizables: vías de comunicación, equipamientos, residencial y zonas industriales.

Pleamar máxima

astronómica

Nivel del mar

extremo (328 cm)

Polígonos conectados en el

paso 2Polígonos no conectados:

Eliminar

Paso 1

Paso 2

Fig. 1 Delimitación del riesgo de inundación.

Resultados: El análisis indica que un ascenso del nivel del mar como el previsto de 49 cm por encima de una pleamar máxima astronómica inundaría permanentemente un área de 153,6 hectáreas, de las cuales el 45% es suelo urbanizable (Tabla 1). La Fig. 2 muestra el área con riesgo de inundación proyectada para el área metropolitana de Bilbao, la cual es una de las más vulnerables a dicho riesgo. Asimismo, en las figuras 3-5 se muestran el resto de estuarios vizcaínos con mayor extensión de riesgo de inundación (Artibai, Oka, y Butrón).

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Tabla 1. Superficie de riesgo de inundación (en hectáreas) en Bizkaia por ascenso del nivel del mar de 0,49 m para finales del presente siglo, y por marejadas ciclónicas (escenario presente y futuro para 2050-2100, ambas con periodos de retorno de 50 años). PMA: Pleamar Máxima Astronómica. NMMA: nivel medio del mar en Alicante.

Uso del suelo

Ascenso del nivel del mar futuro

(326 cm referido al NMMA; 49 cm por encima de la

PMA)

Niveles del mar extremos actuales

(299 cm referido al NMMA;

22 cm por encima de la PMA)

Niveles del mar extremos futuros para el periodo 2050-

2100 (339 cm referido al NMMA;

62 cm por encima de la PMA)

Urbanizable 68,7 16,6 100,7

Vías de comunicación 4,5 1,8 9,8

Equipamientos 1,7 0,5 2,3

Zona industrial 31,8 6,5 48,1

Zona residencial 30,7 7,7 40,5

Uso no urbanizable 84,8 44,4 101,0

Total 153,6 61,0 201,7

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(A)

(B)

(C)

Fig. 2 Riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar de 49 cm en el estuario del Nervión.

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Fig. 3 Riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar de 49 cm en el estuario del Oka.

Fig. 4 Riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar de 49 cm en el estuario del Artibai.

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Fig. 5 Riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar de 49 cm en el estuario del Butrón.

Riesgo de inundación por variabilidad extrema del nivel del mar

Objetivo: El objetivo de este apartado es obtener las proyecciones de la variabilidad extrema del nivel del mar debidas a la combinación de mareas meteorológicas junto con mareas astronómicas y el ascenso del nivel del mar a lo largo del siglo XXI. En particular, se estudiaron las marejadas ciclónicas, que es un ascenso eventual del nivel del mar provocando una inundación costera y que está asociado con sistemas atmosféricos de baja presión. La marejada ciclónica se produce principalmente por los vientos en altura, empujando la superficie oceánica. El viento causa que el agua se eleve por encima del nivel del mar normal. Este estudio fue realizado gracias a la colaboración con Marta Marcos y Gabriel Jordà del IMEDEA (CSIC de Mallorca). A continuación se presentan brevemente los principales resultados y metodología empleada. Metodología: Las variaciones del NMM debidas a la expansión térmica fueron estimadas a partir de un conjunto promedio de modelos globales de circulación general acoplados atmosfera-océano en el golfo de Bizkaia, bajo los escenarios climáticos A1B y A2, añadiendo la contribución del deshielo de alrededor de 20 cm. Los cambios en la frecuencia e intensidad de las marejadas ciclónicas fueron obtenidas de las salidas numéricas de un modelo barotrópico regional forzado por la concentración de gases de efecto invernadero durante el periodo 2000-2100. El modelo de marejada ciclónica fue calibrado utilizando observaciones de mareógrafos. Resultados: Los principales resultados indican que los niveles del mar, con 50 años de periodo de retorno en el presente y para el periodo 2050-2100, son de 22 cm y 62 cm, respectivamente, por encima de una pleamar máxima astronómica. Las implicaciones de estos eventos en el medio urbano costero han sido evaluadas y se presentan a continuación.

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El área de riesgo de inundación fue delimitada mediante sistemas de información geográfica en dos etapas. En primer lugar, se define la línea de costa a partir del nivel de pleamar máxima astronómica a lo largo de la costa (2,43 m, referido a NMM en Bilbao), extraído del MED. Posteriormente se definieron de manera similar las líneas de costa correspondientes a los niveles extremos calculados (22 cm y 62 cm por encima de la pleamar astronómica para el escenario presente y futuro, respectivamente). El área contenida entre estas dos líneas de costa pudo así ser delimitada. La segunda etapa consistió en fusionar esta área con las áreas interiores que quedan por debajo de la pleamar máxima astronómica conectadas al área en cuestión. Las zonas inconexas al mar fueron suprimidas siguiendo a Webster et al. (2006). Por último, el área de riesgo de inundación fue cruzada con la clasificación de usos urbanos del suelo de 2008 previamente descrita. El análisis indica que un evento extremo como el señalado de 62 cm por encima de una pleamar máxima astronómica inundaría un área de 201,7 hectáreas, de las cuales el 50% es suelo urbanizable (Tabla 1). La Fig. 6 muestra el área con riesgo de inundación proyectada para el área metropolitana de Bilbao, la cual es una de las más vulnerables a dicho riesgo.

(A)

(C)(B)

(E)(D)

Present sea level extreme Future sea level extreme

Fig. 6 . A) Modelo de sombras extraído con la información LiDAR de Bizkaia. B y D) Zona con riesgo de inundación presente en el estuario del Nervión, C) y E) Zona con riesgo de inundación futura.

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Impactos y vulnerabilidad de los ecosistemas estuáricos

Impactos en estuarios: modelo de inundación y zonación mareal

Objetivo: establecer la zonación mareal en el estuario del Oka, asociando los rangos ecológicos de especies y comunidades, y evaluar cómo afectaría el ascenso del nivel del mar a la extensión de cada zona. Esta aproximación no considera la redistribución de sedimento con el ascenso del nivel del mar (modelo de inundación); en el siguiente apartado (véase modelo hidromorfodinámico) se ha considerado la zonación mareal junto con un modelo de redistribución sedimentaria. Metodología: Cálculo de la zona intermareal actual y futura mediante sistemas de información geográfica, cuyos mapas se pueden ver en la Fig. 7. Específicamente, la zona intermareal ha sido subdividida en 5 tramos según el régimen mareal y se le ha sumado 0,49 m de ascenso del NMM:

Tramo de nivel de mareas Abreviatura

De Mínima bajamar astronómica a Bajamar viva media observada MinAT to OSLT

De Bajamar viva media observada a Bajamar muerta OSLT to NLT

Entre bajamar muerta y pleamar muerta Between Neap tides

De pleamar muerta a pleamar viva media observada NHT to OSHT

De Pleamar viva media observada Pleamar máxima astronómica OSHT to MaxAT

Por otro lado, se han establecido los rangos ecológicos de especies y comunidades estuáricas en lo referente al nivel de marea que ocupan. Para ello, se han cruzado los polígonos de presencia de las comunidades estuáricas, cuyos datos fueron extraídos de Chust et al. (2008), con el MED integrado del estuario (Tabla 2). Adicionalmente, esta información se validó y contrastó mediante un muestreo en junio de 2011 de 97 puntos de elevación mediante GPS en los límites entre las diferentes especies y comunidades: juncales, marismas de Halimione, Spartina sp., fangos vegetados, carrizal y bosques de ribera. También se dispone de datos de elevación para la pradera marina Zostera noltei provenientes de Garmendia et al. (2010a) y muestreos de 2009 (Valle et al., 2011).

Tabla 2. Rangos ecológicos de elevación sobre el Nivel Medio del Mar en Alicante.

Juncus Marismas Spartina Fangos Fangos cubiertos Gracilaria

Percentil 99% 2,47 2,11 1,60 1,55 1,30 1,15

Percentil 1% 1,31 1,01 0,87 0,50 0,49 0,21

Máximo 2,61 2,25 1,73 2,31 1,48 1,32

Mínimo 0,85 0,83 0,65 0,34 0,29 0,16

Promedio 2,05 1,68 1,26 0,99 0,91 0,70

Mediana 2,03 1,69 1,27 1,00 0,92 0,64

Resultados: El modelo de inundación (sin redistribución de sedimentos) prevé que la zona intermareal total actual (890 hectáreas) aumentará con el ascenso del nivel del mar considerado a 920 hectáreas, si bien hay zonas, como el rango que va de pleamares muertas a la máxima astronómica, que verán su área reducida (Fig. 8). La zona mareal entre la bajamar muerta y pleamar muerta aumentará su área (de 296 a 347 hectáreas). La zona intermareal aumenta ligeramente (4% más de su área actual) pero es debido a la parte inferior, mientras que la parte superior (donde habita Juncus, Spartina, marismas de Halimione y Salicornia) disminuye (al 57% de su área actual). El efecto de las zonas urbanas es pequeño pero relevante: impide la expansión de

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las zonas en 9 hectáreas (~1%). Es posible, por lo tanto, que las especies que ocupan todo el intermareal se vean ligeramente beneficiadas mientras que las que ocupan la zona superior se vean afectadas por disminuir la superficie de su hábitat potencial, asumiendo una morfología estática (sin sedimentación/acreción).

A B

Fig. 7. A) Zonas mareales en la actualidad (2008) en el estuario del Oka. B) Zonas mareales en el futuro (2100), en el estuario del Oka, considerando un ascenso del nivel del mar de 0,49 m.

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29 30 30

90 123 122

296

348 347

385

373 369

90

55 51

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Presente Futuro Futuro (menosurbano)

Are

a (

hec

tare

as

)

OSHT to MaxAT

NT to OSHT

Between Neap tides

OSLT to NT

MinAT to OSLT

Fig. 8. Evolución del área de los tramos mareales, en el estuario del Oka, con el ascenso del nivel del mar considerando un modelo de inundación (sin redistribución de sedimento). Al cálculo del presente se le ha quitado las zonas urbanas para representar el hábitat real disponible para las especies. Para el “Futuro” se le ha sustraído solo las zonas urbanas que afectaban al área del presente, mientras que en el “Futuro (menos urbano)” se le han quitado todas las zonas urbanas para representar el efecto de la zona urbana en la migración de las especies a través de sus hábitats.

Impactos en estuarios: modelo hidromorfológico

Objetivo: representar las características hidromorfológicas actuales del estuario del Oka, así como estas mismas características considerando dos escenarios de ascenso del nivel del mar: uno de 0,49 m (Chust et al., 2010a) y otro de 1 m de acuerdo a proyecciones futuras globales más pesimistas (Rahmstorf et al. 2007). Concretamente se cuantifica:

la velocidad de la corriente máxima en el estado actual y proyecciones futuras; la diferencia de cotas entre el estado actual y proyecciones futuras.

Metodología: Para la consecución de esta tarea se eligió implementar el sistema de modelado MOHID, de acceso libre y código abierto, desarrollado por MARETEC (Marine and Environmental Technology Research Center) del Instituto Superior Técnico de Lisboa (IST) perteneciente a la Universidad Técnica de Lisboa. Este sistema de modelado utiliza el método de volúmenes finitos para simular los flujos hidrodinámicos y de transporte en el área objeto de estudio, resolviendo las ecuaciones primitivas de Navier-Stokes con la aproximación de Bousinessq, así como la ecuación de conservación de la masa. Puede encontrarse una presentación en detalle de MOHID en www.mohid.com. A modo de descripción general, el sistema de modelado utilizado combina, mediante un proceso iterativo, un modelo de circulación hidrodinámica (MOHID Water) acoplado a un modelo de transporte de sedimentos no-cohesivos (módulo SAND), permitiendo determinar los campos de corrientes locales y prever la evolución de los sedimentos y sus implicaciones sobre la circulación.

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El módulo SAND permite escoger entre varias fórmulas predictivas del transporte de sedimentos. En el presente trabajo, se ha aplicado el algoritmo desarrollado por Ackers y White (1973) para el cálculo del transporte de volumen de sedimentos por unidad de tiempo. Entre los parámetros de entrada del algoritmo descrito por estos autores se encuentran el coeficiente de rugosidad de Manning, la profundidad local (MDE), la velocidad de la corriente y el D35, que es el diámetro de las partículas por debajo del cual se encuentra el 65% del peso del sedimento. Para el presente trabajo, se han considerado constantes en toda la zona de estudio los valores del coeficiente de rugosidad de Manning y del D35, siendo:

El coeficiente de rugosidad de Manning = 0,025 m1/3·s-1, El D35 = 145 µm (clasificado como Arenas Finas en la escala Wentworth). Este valor se

calculó en base a la información granulométrica adquirida en éste y otros proyectos de AZTI-Tecnalia en el estuario del Oka. En primer lugar se calculó el D35 de cada muestra sedimentaria tomada en el estuario y, posteriormente, se calculó la media aritmética de todos los D35 de las muestras.

Además, en el módulo SAND se especificó que el estrato de sedimento en todo el estuario tiene una potencia de 2 m. La circulación hidrodinámica en el estuario se ha simulado considerado además el efecto de las mareas, Coriolis y el caudal del río Oka. Tanto para el escenario actual como futuros se ha asumido un caudal medio del río Oka de 3,6 m3·s-1. Para simular la corriente de marea, el modelo ha sido forzado por la imposición de la elevación de la superficie libre en la frontera de mar abierto. Esta elevación en la frontera se ha obtenido a partir de las cuatro componentes más importantes de la marea astronómica en la zona de estudio. Los valores de estas componentes se han obtenido del modelo FES2004 desarrollado por LEGOS (Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales, Toulouse). En la Tabla 3 se muestran las amplitudes y fases de las componentes de marea utilizadas. Tanto en el escenario presente como en los futuros, las características de las ondas de marea se han asumido iguales, sin embargo, los valores de referencia de la superficie libre (o nivel medio del mar) en el escenario presente y futuros (Z0) han sido de 2,4 m, 2,9 m y 3,4 m, respectivamente, a fin de recrear ascensos del mar de 0,5 m y de 1 m. Tabla 3. Amplitudes y fases de la onda de marea obtenidas con el modelo FES2004 en la posición 43°41’31”N; 2º41’31”W.

Onda Amplitud (m) Fase (°) M2 1,317 92,6 S2 0,453 124,0 K2 0,116 118,6 N2 0,280 72,0

Para modelizar la hidromorfología del estuario, se ha discretizado la zona en volúmenes finitos definiendo una única malla computacional de 10 m de resolución horizontal.

La malla computacional utilizada es cartesiana ortogonal de tipo Arakawa C (Arakawa y Lamb, 1977). La malla tiene las siguientes características:

Origen (coordenadas UTM, Datum WGS84): X= 524100; Y=4795400 Número de volúmenes finitos: 465 x 1110 Malla regular con una variación de 10 m en la dirección X y 10 m en Y

El modelo de elevación digital (MED) utilizado en el modelado hidromorfológico se realizó a partir del MED generado previamente (descrito en “Preparación y validación de los Modelos de elevación digital”), a 2 m de resolución horizontal. Previa elaboración del MED, la coordenada Z de los ficheros topo-batimétricos originales se refirió a la bajamar máxima viva equinoccial observada en

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el puerto de Bilbao. Dado que se carece de información real sobre la cota de la zona del canal interior del estuario, ésta ha sido completada a juicio de experto.

En cuanto a la discretización vertical de la columna de agua se consideró una única capa, es decir, se aplicó lo que comúnmente se denomina un modelo bidimensional. Por otro lado, se utilizó una rugosidad atmósfera-océano característica de 0,0025 m, un coeficiente de viscosidad turbulenta vertical de 0,001 m2·s-1 y un coeficiente de viscosidad turbulenta horizontal de 0,1 m2·s-1. Para la discretización temporal, MOHID usa un esquema semi-implícito de tipo ADI (Alternating Direction Implicit) donde el cálculo de las componentes de la velocidad se realiza implícitamente de forma alternativa en cada medio paso temporal. El paso de tiempo fijado en todas las simulaciones fue de 2 segundos. El periodo simulado para el cálculo de evolución del MED y la velocidad de marea integrada en la vertical para todos los puntos de las mallas, tanto en el escenario presente como en el futuro fue de un mes: entre el 1 de septiembre de 2011 a la 1:00 Hora GMT y el 10 de octubre de 2011 a la 1:00 Hora GMT; coincidiendo con las pleamares y bajamares máximas equinocciales. Por otro lado, con objeto de llevar a cabo un análisis detallado de cambios hidromorfológicos en las zonas donde habita Z. noltei, se definieron los cuatro transectos que se muestran en la Fig. 9.

0 1 2 km Fig. 9. Localización de los transectos para el análisis de cambios hidromorfológicos en las praderas marinas de Zostera noltei presentes en el estuario del Oka (dibujadas en color azul). Transecto 1 -Arketas; Transecto 2 – San Cristóbal norte; Transecto 3 – San Cristóbal; Transecto 4 – San Cristóbal sur.

La evolución del MDE con el ascenso del nivel del mar depende también de las características del sedimento, lo cual está parcialmente contemplado en el modelo MOHID, como se ha descrito anteriormente. Para ello, se obtuvieron y analizaron 315 muestras de características del sedimento de la zona intermareal (Fig. 10a), y se ha generado un modelo espacial por interpolación. Las muestras, obtenidas entre 2008 y 2010, provienen principalmente del proyecto “Trabajos de restauración de Zostera noltii en la Costa Vasca”, realizado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua (Garmendia et al., 2008). En el marco de este proyecto se analizaron 40 muestras en

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2 3

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laboratorio (mediante el analizador de tamaño de partículas por difracción laser). El rango de medición fue de 0,04-2.000 µm. La interpolación fue realizada mediante la técnica geoestadística Kriging (Fig. 10b). Durante la aplicación de las características del sedimento en el modelo MOHID del Oka, se constató no obstante, que las características específicas del sedimento del Oka (compuesto en gran parte por limos y arcillas, es decir, sedimento cohesivo) no quedan contempladas por MOHID. Por lo tanto, se ha considerado que todo el estuario está constituido por arenas finas (las arenas finas se corresponden con el D50 y D35 del sedimento en el estuario).

A B

±

0 1 20.5 Km.

Sukarrieta

Mundaka

Murueta

Arketas

Fig. 10. Puntos de muestreo en el estuario del Oka, para granulometría (A) e interpolación por kriging de la granulometría (azul: tamaño pequeño de grano, verde: medio, amarillo: medio-grande, rojo: grande).

Resultados: En la Fig. 11 se muestran las velocidades máximas de la corriente obtenidas con MOHID considerando el NMM actual y las proyecciones de ascenso. El modelo hidrodinámico prevé un incremento de las velocidades de la corriente en el estuario en ambas proyecciones, siendo más acusado en el escenario de 1 m de ascenso del NMM. El canal del estuario es donde se dan velocidades mayores (entre 0,4 y 0,8 m·s-1 en las zonas interna e intermedia del estuario y hasta 1,8 m·s-1 en el canal de salida al mar). A medida que asciende el nivel del mar, estas velocidades aumentan, afectando a mayores extensiones del estuario. En la Fig. 12 se ha comparado la velocidad de cada uno de los escenarios modelizados en los cuatro transectos definidos donde habita Z. noltei. En el transecto que pasa por las praderas de Arketas (Transecto 1, Fig. 12), la velocidad máxima aumenta 0,02 m·s-1, considerando un ascenso del NMM de 0,49 m, y 0,1 m·s-1 cuando este ascenso es de 1 m. En el Transecto 2, cercano a San Cristóbal, Z. noltei también se vería afectada por un incremento de la velocidad, siendo ésta mayor en la pradera

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localizada al oeste del canal principal (de 0,1 m·s-1 y algo mayor de 0,2 m·s-1, con ascensos del NMM de 0,49 y 1 m, respectivamente). En cuanto a los transectos más internos (Transecto 3 y Transecto 4), el incremento de velocidad obtenido sobre las praderas de Z. noltei es similar; de en torno a 0,10 m·s-1, con un ascenso del NMM de 0,49 m, y de a 0,20 m·s-1 con un ascenso del NMM de 1 m. Finalmente, cabe mencionar que existen zonas dispersas en el estuario donde la velocidad máxima de la corriente disminuye en ambos ascensos del NMM considerados; estas diferencias se representan en la Fig. 13. Los resultados de la evolución de los sedimentos del estuario con MOHID muestran diferencias de cotas del orden de centímetros, decímetros e incluso alcanzan a superar el metro. La diferencia de cotas entre los resultados obtenidos considerando un ascenso del NMM de 0,49 m y el NMM actual se muestra en la Fig. 14. En la Fig. 15 se muestra la diferencia de cota correspondiente a un ascenso del NMM de 1 m. En general, se predicen cambios inferiores a 1 cm en las zonas intermareales actuales. Los mayores cambios tendrían lugar en el canal principal y en zonas aledañas. Siguiendo el eje del canal principal, se alternan zonas de erosión y acumulación. Se observa una tendencia a la acumulación de material sedimentario en el eje del canal principal y erosión en los bordes, provocando un ligero ensanchamiento del canal principal. Por otro lado, en el tramo más exterior del estuario (desde la zona del Transecto 2 hacia el norte), el material erosionado del canal se acumula en algunas llanuras intermareales actuales. A modo de análisis detallado de los cambios en la morfología del estuario del Oka predichos por MOHID, se han representado, para cada transecto definido anteriormente, la diferencia de cotas a lo largo del transecto y el perfil longitudinal del MDE actual. En el Transecto 1 (Arketas) que se muestra en la Fig. 16 se observa erosión del canal principal y una importante acumulación en la llanura intermareal oeste. En el escenario de aumento del NMM de 0,49 m, la erosión de este canal principal sería de 70 cm en su lado este, en cambio, en el escenario de aumento del NMM de 1 m la erosión se produciría a ambos lados del canal, la cual parece provocar, en parte, una acumulación de arena en la zona central del mismo de 20 cm. En el Transecto 2 (Fig. 17) también se observa que la arena tiende a acumularse en la llanura intermareal aunque en menor cantidad que en la zona del Transecto 1. En los transectos más al sur (Fig. 18 y Fig. 19) no se observa ningún patrón marcado, si bien, en el Transecto 3, hay cierta tendencia a la acumulación de arena en el lado oeste del canal principal y erosión en su lado este. Los resultados indican que en las condiciones simuladas se produce una redistribución del material sedimentario dentro del propio estuario, sin una pérdida apreciable de sedimentos debido al ascenso del NMM.

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Fig. 11. Velocidades máximas de la corriente obtenidas con MOHID en el estuario del Oka, suponiendo A) un nivel medio del mar de 2,4 m (Escenario actual), B) un nivel de 2,9 m (Escenario Futuro) y C) un nivel de 3,4 m (Escenario futuro). Se representan los transectos definidos para estudiar en detalle los cambios hidromorfológicos predichos.

A B C

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Fig. 12. Velocidad máxima de la corriente obtenida con MOHID en los cuatro transectos definidos del estuario del Oka, considerando: el nivel del mar actual (Escenario actual), un ascenso de nivel del mar de 0,49 m y un ascenso del nivel del mar de 1 m.

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Fig. 13. Diferencia en la velocidad máxima de la corriente obtenida con MOHID en el estuario del Oka, considerando A) un ascenso de nivel del mar de 0,49 m y B) un ascenso del nivel del mar de 1 m.

A B

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Fig. 14. Diferencia en cota respecto al MDE actual, en el estuario del Oka, obtenido con MOHID en el modelo de 10 m de resolución para un ascenso del nivel medio del mar de 0,49 m: A) en todo el estuario del Oka y B) zoom local de la zona central.

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Fig. 15. Diferencia en cota respecto al MDE actual, en el estuario del Oka, obtenido con MOHID en el modelo de 10 m de resolución para un ascenso del nivel medio del mar de 1 m: A) en todo el estuario del Oka y B) zoom local de la zona central.

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Fig. 16. A) MDE del Transecto 1 en el escenario actual y B) diferencia de cota en el Transecto 1 debido a cambios hidrodinámicos producidos por los dos escenarios de ascenso del nivel del mar NMM.

Fig. 17. A) MDE del Transecto 2 en el escenario actual y B) diferencia de cota en el Transecto 2 debido cambios hidrodinámicos producidos por los dos escenarios de ascenso del nivel del mar NMM.

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Fig. 18. A) MDE del Transecto 3 en el escenario actual y B) diferencia de cota en el Transecto 3 debido cambios hidrodinámicos producidos por los dos escenarios de ascenso del nivel del mar NMM.

Fig. 19. A) MDE del Transecto 4 en el escenario actual y B) diferencia de cota en el Transecto 4 debido cambios hidrodinámicos producidos por los dos escenarios de ascenso del nivel del mar NMM.

Erosión de playas y dunas

Objetivo: Evaluar la erosión potencial de playas, arenales y dunas bajo el escenario de ascenso del nivel del mar. Metodología: En este apartado se han evaluado los procesos de erosión y retroceso de la línea de costa en las 14 principales playas, arenales y dunas de Bizkaia previstos bajo un escenario de ascenso del NMM. Una playa es un depósito sedimentario disgregado cuya morfología es el resultado de las condiciones hidrodinámicas dominantes y por lo tanto varía en respuesta al

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ascenso del NMM. Un método sencillo que tiene en cuenta la variación de un perfil de playa en respuesta a un ascenso del nivel del mar es la conocida como regla de Bruun (Bruun, 1988), que define el retroceso y fue implementado en las playas guipuzcoanas en el marco del proyecto K-Egokitzen (Etortek) (Chust et al., 2010a). Esta regla asume que el perfil de playa se traslada hacia arriba en paralelo una distancia igual al ascenso del nivel del mar y supone un balance de sedimento nulo en dicha sección (el material de relleno destinado a elevar la parte baja del perfil proviene de la erosión de la parte alta). La regla de Bruun asume también que, por un lado, el arenal no está confinado transversalmente (y por lo tanto que puede evolucionar libremente) y por otro lado, que la sección, es representativa a lo largo de todo el arenal. Éste no es exactamente el caso de los arenales de la costa vasca, que en la mayoría de los casos están confinados y urbanizados y, por lo tanto, presentan contornos rígidos laterales y en profundidad (afloramiento rocoso). Así pues, para poder predecir la posición de la nueva línea de costa con exactitud, la única forma de hacerlo es redistribuir el volumen de arena activo de cada arenal (con sus condiciones de contorno específicas) en la nueva situación de nivel medio. Esto necesitaría estudios exhaustivos y específicos para cada arenal que escapan el alcance de este documento. Además, conviene recordar también, que en estos cálculos siempre hay que hablar de una situación promedio, que ha de considerarse representativa del arenal, pero entorno a la misma pueden presentarse situaciones extremas (asociadas a eventos climáticos concretos) en las que la configuración real puede ser muy diferente. Sin embargo, la regla de Bruun puede ser considerada un muy buen indicador comparativo del riesgo o la afección, entre los distintos arenales ante una subida del nivel del mar ya que en él van implícitas las características de exposición al oleaje y tipo de sedimento de cada uno (que dan como resultado la pendiente media) y la cota de la parte emergida del mismo (presencia de dunas, grado de urbanización, etc.). En el caso de las dunas con vegetación, se asume que la anchura de la playa seca (sin incluir la zona vegetada) se mantiene, y por lo tanto, el retroceso en la anchura de las dunas vegetadas será del mismo orden que el de la playa seca sin vegetación. No obstante, dado que las manchas de vegetación son irregulares, se aplica el retroceso de las playas a los polígonos de vegetación dunar para calcular la pérdida de superficie. Resultados: Los resultados obtenidos en los principales arenales vizcaínos sobre la afección en retroceso de la línea de pleamar, respecto a su configuración media, en el escenario de una subida del nivel medio del mar de 0,49 m en el año horizonte 2100, se muestran en la Tabla 4. Estos resultados junto con las características de las playas indican que el impacto potencial de retroceso de la línea de costa, frente a un aumento del nivel de mar en la costa vizcaína, es más importante en playas con una mayor exposición al oleaje y/o un tamaño de grano menor (pendiente más suave), una menor cota B (aumenta el retroceso) y una menor anchura de la playa seca (mayor retroceso porcentual). Estos últimos parámetros se pueden relacionar directamente con el confinamiento natural o artificial de la parte alta del perfil o lo que es lo mismo la capacidad de evolución natural de la playa. Las playas de Sopelana (Arrietara-Atxabiribil) y Gorliz, serían las más afectadas (desde el punto de vista de su uso turístico) pudiendo perder la práctica totalidad de la ya escasa superficie de arena seca que presentan actualmente en una situación de pleamar viva (y una configuración habitual del arenal). Al margen de las condiciones naturales de cada playa (tamaño de grano y clima marino), el grado de urbanización tiende a aumentar los efectos perjudiciales del cambio climático en una playa (principalmente desde el punto de vista de su uso lúdico). Así, en la configuración más habitual de las playas urbanas en la costa de Bizkaia, de rigidización (paseo marítimo) a 50 m de la línea de costa habitual y sin presencia de dunas (cota de la arena seca a 4 m respecto al NMMA), para un ascenso del nivel del mar como el estimado de 0,49 m para 2100 y en una situación de pleamar viva, es esperable que la superficie útil de las mismas, se vea reducida en un porcentaje muy significativo (superior al 50% en la mayoría de los casos) o incluso llegaría a desaparecer en los casos más extremos.

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Tabla 4. Características de los principales arenales vizcaínos y su retroceso bajo un escenario de ascenso del Nivel Medio del Mar de 49 cm en base a la regla de Bruun.

Anchura representativa playa seca (inc.

Dunas)

Anchura máxima playa

seca (inc. Dunas)

Retroceso 2100 (m)

Retroceso 2100

medio (%)

Retroceso 2100

max. anchura (%)

La Arena 200 300 27 13% 9%

Ereaga 40 90 23 57% 25%

Arrigunaga 40 100 27 68% 27%

Aizkorri 30* 80 20 66% 25%

Barinatxe 50 70 24 49% 35%

Sopelana 20 30 26 100% 86%

Plentzia 100 180 17 17% 10%

Gorliz 20 50 20 100% 41%

Bakio 30 100 17 57% 17%

Laida 100 200 46 46% 23%

Laga 120 150 21 17% 14%

Isuntza 15 25 8 53% 32%

Karraspio 25 50 15 62% 31%

Arrigorri 35 70 13 37% 18%

Promedio 61,2 106,8 21,7 53,0% 28,1%

Mínimo 15 25 8 13% 9%

Máximo 200 300 46 100% 86%

Pérdida de biodiversidad litoral

La posible pérdida de riqueza de especies en un sitio o zona viene determinada principalmente por la pérdida de su hábitat, aunque su relación no es proporcional. La pérdida del hábitat inducida por el cambio climático ha sido tratada en secciones precedentes para diferentes tipos de hábitats costeros, principalmente debidos al ascenso del nivel del mar. Objetivo: En este apartado pretendemos cuantificar la pérdida de riqueza de especies asociada a la pérdida del área de su hábitat, tanto a nivel local (una mancha de hábitat, por ej. una duna con vegetación, una marisma) como a nivel regional (teniendo en cuenta el conjunto de sistemas dunares o estuarios vascos). Metodología: se han recopilando los datos de cuatro grupos biológicos para toda la costa vasca: macroinvertebrados del intermareal estuárico, macroalgas del intermareal estuárico, flora de marismas (Silván y Campos 2002a) y flora de dunas y arenales (Silván y Campos 2002b); por otro lado, se ha desarrollado un modelo para estimar la pérdida en el número de especies en función de la reducción del área en que habitan. Para llevar a cabo dicho objetivo, presentamos la metodología empleada para la flora de dunas y playas. En primer lugar se ha obtenido el número de especies que habitan en cada unidad paisajística (la mancha o patch, en inglés, que en este caso es una playa, duna, arenal) extraído del estudio de Silván y Campos (2002). En segundo lugar, se ha calculado el área de cada duna con vegetación a partir de la clasificación de hábitats realizada por fotointerpretación de ortofotos de 2004. El método desarrollado para estimar el pool regional es similar al utilizado en las curvas especies-área, si bien en este caso se tiene en cuenta la diferente talla de la mancha. Por lo tanto, el método consiste en realizar todas las combinaciones posibles en pares de manchas, tríos, etc., y agregar los

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datos observados de área dunar y número de especies para cada una de las combinaciones. Los datos agregados resultantes son así ajustados a las relaciones especies-área bien conocidas en la literatura (Rosenzweig, 1995) y comparadas utilizando el índice de Akaike (AIC). Resultados: La relación obtenida nos permite ver que una reducción del área de las playas del 28% en promedio puede conllevar una pérdida relativamente débil en el conjunto regional de especies, si bien localmente habrá playas que puedan perder el total de su área de dunas vegetadas (y por lo tanto el total de su riqueza florística) o un porcentaje muy significativo dado que la curva de pérdida de especies decrece muy rápidamente por debajo de las 5 hectáreas aproximadamente.

Fig. 20. Relación del número de especies de flora dunar (S) y al área (A) de cada duna (círculos rojos). Pool de los datos con todas las combinaciones posibles (círculos negros). Ajuste de una función potencial al conjunto de datos (línea punteada).

Fragmentación de las poblaciones estuáricas

Diversos estudios teóricos han resaltado la gran importancia que la conectividad en el medio marino y costero (capacidad que tiene una población o conjunto de poblaciones de una especie para intercambiar individuos con otra población en un territorio fragmentado) tiene a la hora de determinar la resiliencia (capacidad de resistir/soportar perturbaciones) de las poblaciones de especies marinas (Cowen et al. 2007). En este sentido, hoy en día se demanda incrementar el conocimiento sobre la conectividad marina de cara a optimizar las estrategias para conservar la biodiversidad. Objetivo: Estudiar la conectividad existente entre las poblaciones de los estuarios vascos. Para ello se han empleado dos aproximaciones. La primera consiste en utilizar técnicas genéticas para determinar la estructura poblacional del berberecho (Cerastoderma edule) en los estuarios de la costa vasca y compararla a la estructura de las poblaciones de praderas marinas de Z. noltei. La segunda está basada en el estudio de la beta-diversidad del conjunto de especies que habitan a lo largo de la costa.

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Metodología En este apartado se ha realizado el estudio comparativo de la genética del berberecho con la genética de Z. noltei, a partir de los datos genéticos del proyecto K-Egokitzen II (Etortek) y del proyecto “Trabajos de restauración de Zostera noltii en la costa vasca”, realizado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua (Garmendia et al., 2010b), respectivamente. Asimismo, se han realizado también muestreos de Z. noltei (para el análisis genético) durante octubre y noviembre en 4 estuarios a lo largo de la costa cantábrica (Asturias: Ribadesella; Cantabria: San Vicente de la Barquera, Santander y Santoña) con el fin de definir mejor la conectividad genética de esta planta marina a lo largo de su distribución cercana de la costa vasca, cuyos resultados se presentan. En este sentido, una colaboración con Ifremer, ha permitido la inclusión de muestras de la vertiente francesa (Arcachon) en dicho análisis. El análisis genético de Z. noltei fue contratado a Onno Diekmann (CCMAR-CIMAR, University of Algarve, Faro, Portugal) a cargo del proyecto “Vulnerability of the seagrass Zostera noltii under climate change scenarios, using bathymetric LiDAR and morphodynamic modelling” (CTM2011-29473) financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. En el análisis genético, se han incluido muestras de las rías gallegas a modo de poblaciones distantes. En este apartado también se ha realizado el análisis de la beta-diversidad del conjunto de especies de 3 comunidades (macroinvertebrados y algas intermareales, y plantas de marismas y de praderas marinas) para inferir la conectividad de las poblaciones entre estuarios. Este análisis consiste en el cálculo de matrices de similaridad entre pares de estuarios, en lo referente a especies comunes (utilizando dos índices: βsim (Lennon et al., 2001), y β-3 (Williams, 1996)), así como de matrices de distancia geográfica entre estuarios (teniendo en cuenta la mínima distancia entre estuarios por el mar; véase Fig. 21), denominada distancia oceanográfica.

Los dos índices de similaridad específica escogidos tienen en cuenta que la riqueza de especies de un sitio a otro puede ser muy diferente, lo cual es problemático (Koleff et al., 2003), por ello se han empleado los dos siguientes índices:

acb

asim

),min(1 (Lennon et al., 2001),

que expresa la proporción de especies compartidas respecto al número de especies en el sitio donde la riqueza es menor; y

cba

cb

),min(3 (William, 1996, re-formulado por Koleff et al., 2003),

el cual fue propuesto para modelar la distribución espacial del turnover de especies para zonas con diferente tamaño.

Posteriormente, se ha analizado la relación entre similaridad de especies y distancia geográfica, por medio de un test de Mantel. Una fuerte relación negativa entre el grado de especies compartidas entre estuarios y la distancia geográfica indica que las poblaciones están parcialmente aisladas (fragmentadas), y viceversa, una ausencia de relación indicaría un flujo importante de individuos entre poblaciones de estuarios tanto próximos como distantes.

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Fig. 21. Ejemplo de distancia mínima entre estuarios muestreados.

Dado que la tasa de decaimiento de la similaridad de especies con la distancia geográfica puede ser debida también a la relación entre la composición especifica y los factores de nicho ecológico ambientales (Chust et al., 2012) del estuario, utilizamos tests parciales de Mantel para determinar la contribución relativa de la distancia geográfica y la distancia ambiental en la explicación de la similaridad en la composición específica. Las características ambientales tenidas en cuenta comprenden 8 variables geomorfológicas e hidrológicas de los estuarios extraídas de Uriarte et al. (2004): área de la cuenca, flujo medio del río, longitud del estuario, volumen del estuario, volumen submareal, área del estuario, área intermareal, y prisma mareal. Para las variables ambientales, se empleó la distancia euclidiana.

Resultados Los resultados del presente estudio indican que los berberechos de todos los estuarios de la costa vasca conforman una única población panmíctica (Tabla 5) y sugieren que esta población cantábrica de berberechos se extendería por el oeste al menos hasta Galicia. En este sentido, se desprende que el berberecho es una especie con gran movilidad y capacidad de recolonización, y, por lo tanto, baja vulnerabilidad frente a cambios ambientales moderados y pérdida eventual del hábitat intermareal. El alto grado de polimorfismo de los marcadores moleculares de tipo microsatélite sugieren una gran capacidad de discriminación entre subpoblaciones. Así los resultados encontrados sugieren que el berberecho y las especies afines con fase de vida planctónica, que quedan a merced de las corrientes durante semanas, tienen un grado resiliencia suficiente para hacer frente a cambios moderados en su medio. Ello contrasta con el elevado grado de fragmentación genética de las poblaciones de Z. noltei a lo largo del litoral cantábrico, según se desprende del análisis de la diferenciación genética (FST, Tabla 6), del análisis factorial de correspondencias (Fig. 22) y de un análisis STRUCTURE (Fig. 23) del conjunto de las poblaciones. Dicha fragmentación de las poblaciones de esta pradera marina le confiere un alto grado de vulnerabilidad frente a cambios ambientales, especialmente aquellos que impliquen una reducción en su hábitat disponible.

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Tabla 5. Tabla de valores de diferenciación genética (FST) dos a dos de Cerastoderma edule.

Bidasoa Butron Deba Lea Oka Galicia

Bidasoa

Butron -0,0044

Deba 0,0040 0,0096

Lea 0,0017 0,0039 0,0065

Oka -0,0006 0,0053 0,0040 0,0023

Galicia 0,0024 0,0057 0,0038 0,0121 0,0055

Tabla 6. Tabla de valores de diferenciación genética (FST) dos a dos de Zostera noltei.

Fig. 22. Análisis factorial de correspondencias (FCA) para todos los genotipos de Zostera noltei. El primer factor (Factor 1) explica el 27,2% de la variación y el segundo (Factor 2) explica el 18,2%.

Vigo Ribadisella S. Vicente Santander Santoña Oka Lea Bidasoa Arcachon

Vigo 0.00 0.32 0.15 0.19 0.12 0.18 0.25 0.31 0.16

Ribadisella 0.00 0.16 0.21 0.18 0.14 0.12 0.47 0.17

San Vicente de la Barquera 0.00 0.09 0.06 0.08 0.15 0.38 0.09

Santander 0.00 0.10 0.15 0.17 0.36 0.12

Santoña 0.00 0.07 0.12 0.28 0.09

Oka 0.00 0.12 0.34 0.11

Lea 0.00 0.36 0.11

Bidasoa 0.00 0.33

Arcachon 0.00

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Fig. 23. Resultados del análisis STRUCTURE con diferentes valores de K y 100000 iteraciones.

Estos resultados coinciden además con el análisis a nivel de comunidad por el que la similaridad de especies decrece con la distancia geográfica en plantas (marismas y praderas marinas) y algas intermareales, mientras que en macroinvertebrados intermareales la relación no es significativa (Fig. 24 y Tabla 7). En particular, las plantas de marisma son la comunidad de entre las tres que presenta una mayor correlación de Mantel, lo que indica que estas plantas estarían limitadas en la dispersión. Por el contrario, los macroinvertebrados no presentan ninguna estructura espacial, sugiriendo que, a la escala espacial del País Vasco, las especies (en promedio) no tienen fuertes barreras en sus desplazamientos y las poblaciones estarían muy conectadas.

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Fig. 24. Relación entre similaridad de especies de plantas (marismas y praderas marinas), macroalgas,

macroinvertebrados bentónicos y la distancia oceanográfica.

Tabla 7. Test de Mantel (rM) entre similaridad de especies y distancia oceanográfica.

1-βsim 1-β-3

rM p rM p

Especies Distancia -0.63 <0.001 -0.58 0.001

Plantas (marismas y praderas marinas)

Especies Factores ambientales -0.15 0.176 -0.14 0.259

Especies Distancia (parcial, amb.) -0.62 0.002 -0.57 0.002

Especies Distancia -0.06 0.323 -0.01 0.519

Macroinvertebrados Especies Factores ambientales -0.08 0.673 -0.29 0.937

Especies Distancia (parcial, amb.) na na na na

Globalmente, los resultados sugieren que C. edule, así como otros macroinvertebrados bentónicos de sustrato blando, con estrategias de dispersión larvaria planctónica, poseen una alta capacidad de resiliencia frente a cambios moderados en sus hábitats, como es el caso de aquellos provocados por el cambio climático. Por el contrario, las plantas de marisma y las praderas marinas de Z. noltei son especialmente vulnerables a estos cambios, dada su capacidad de dispersión limitada, en particular a los que reducen la extensión de su hábitat significativamente, como las actividades antropogénicas y el ascenso del nivel del mar. Como se muestra, las praderas de Z. noltei están en una situación particularmente vulnerable en los estuarios vascos debido la combinación de tres hechos: poblaciones genéticamente fragmentadas, poblaciones con poca densidad y extensión reducida, y presencia en pocos estuarios.

Difusión de resultados

1. Presentación Oral en congreso. International congress “ECClima: Estuaries in a Changing Climate”, Porto, 5-8 of April 2011. Autores: Chust G., M. Valle, Á. Borja, J. M. Garmendia, J. Franco, O. Diekmann. Título: Vulnerability of intertidal species and communities under sea level rise scenarios in the Basque estuaries.

2. Presentación Poster en congreso. Symposium 'Vulnerability of coastal ecosystems to global change and extreme events'. 18 - 21 October 2011, Biarritz, France. Autores: Chust G., P. Liria, R. Roa, Á. Borja. Título: Habitat and biodiversity loss under sea level rise scenarios in the Basque dunes.

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3. Conferencia invitada a TEDxBasque Country (Biarritz, Francia), 8 octubre 2011. http://www.tedxbasquecountry.com/. Título: Incidence Climatique sur l’Océan et la Côte. Conferenciante: Guillem Chust.

4. Participación invitada al Debate “CINE FORUM SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO EN EUSKADI Y SUS CONSECUENCIAS EN EL ASCENSO DEL NIVEL DEL MAR”. Lugar: Bidebarrieta (Bilbao). Organizado por Bio Oficina contra el Cambio climático de Bilbao. Conferenciante: Guillem Chust. Fecha: 2012.

5. Presentación Oral en congreso: 2nd International Symposium on “Effects of Climate Change on the World’s Oceans” May 15-19, 2012. Yeosu, Korea. Autores: Guillem Chust, Aitor Albaina, Aizkorri Aranburu, Ángel Borja, Onno E. Diekmann, Andone Estonba, Javier Franco, Joxe M. Garmendia, Mikel Iriondo, Fernando Rendo, J. Germán Rodríguez, Otsanda Ruiz-Larrañaga, Iñigo Muxika and Mireia Valle. Estuarine connectivity:Assessing species vulnerability to global change.

6. Publicación en Climate Research: Marcos, M., Chust, G., Jordà, G., Caballero, A., 2012. Effect of sea level extremes on the western Basque coast during the 21st century. Climate Research, 51, 237-248.

7. Publicación enviada a Estuarine Coastal and Shelf Science: G. Chust, A. Albaina, A Aranburu, A Borja, O Diekmann, A Estomba, J Franco, J M. Garmendia, M Iriondo, F Rendo, J. G Rodríguez, O Ruiz, M Valle. Connectivity along estuarine populations for assessing species vulnerability in the face of global change.

Conclusiones Sobre el riesgo de inundación:

Se ha generado un mapa de alta resolución espacial (1 m x 1 m) de Bizkaia del riesgo de inundación por ascenso del nivel del mar (0,49 m) para finales del siglo XXI.

El ascenso del nivel del mar previsto para finales del presente siglo inundaría 154 hectáreas de la costa vizcaína, de las cuales el 45% son zona urbanizable.

Se ha generado un mapa de alta resolución espacial (1 m x 1 m) de Bizkaia del riesgo de inundación por eventos extremos de mareas con 50 años de periodo de retorno previstos para el periodo 2050-2100. Dichos eventos extremos alcanzarían cotas de 62 cm por encima de una pleamar máxima astronómica que inundaría un área de 201,7 hectáreas, de las cuales el 50% son suelo urbanizable.

Sobre los impactos en playas y la morfología de los estuarios:

Las playas y arenales de Bizkaia podrían sufrir en promedio retrocesos de 22 m (53% de su anchura media).

Se ha desarrollado un modelo morfo-hidrodinámico del estuario del Oka, el cual ha permitido cuantificar la evolución del sedimento bajo escenarios de ascenso del nivel del mar de 0,49 m y 1 m, con la limitación de que este modelo no tiene en cuenta los aportes de sedimento provenientes de la cuenca. Los resultados de este modelo bajo dichos escenarios indican que, en general, la velocidad de corriente se incrementará, sobre todo en partes del canal y en el interior del estuario. Ello comportará cambios inferiores a 1 cm de elevación del sedimento en la mayor parte de las llanuras intermareales actuales. Los mayores cambios tendrían lugar en el canal principal y zonas aledañas con una tendencia general a la acumulación de material sedimentario en el eje del canal principal y erosión en los bordes, provocando un ligero ensanchamiento del canal principal. Por otro lado, parte del material erosionado del canal se acumularía en algunas zonas intermareales actuales, sobre todo en el tramo del estuario más cercano a la desembocadura.

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Sobre los impactos y vulnerabilidad en los ecosistemas y biodiversidad estuárica:

Se ha desarrollado un método para cuantificar la pérdida de riqueza de especies asociada a la pérdida del área de su hábitat, tanto a nivel de mancha de hábitat (por ej. una duna con vegetación, una marisma) como a nivel regional de toda la costa vasca.

El estudio de la vulnerabilidad de las poblaciones estuáricas evaluada a través de indicadores de conectividad/fragmentación de las poblaciones, permite concluir que el berberecho (Cerastoderma edule), así como otros macroinvertebrados bentónicos de sustrato blando, con estrategias de dispersión larvaria planctónica, poseen alta capacidad de resiliencia frente a cambios moderados en sus hábitats, como es el caso de aquéllos provocados por el cambio climático. Por el contrario, las plantas de marismas y las praderas marinas de Zostera noltei son especialmente vulnerables a estos cambios, dada su capacidad de dispersión limitada, en particular a aquellos cambios que reduzcan la extensión de su hábitat significativamente como las actividades antropogénicas y el ascenso del nivel del mar.

Referencias Ackers P., White W.R., 1973. Sediment Transport: New Approach and Analysis. Journal of the

Hydraulics Division (ASCE) 99 (11): 2041–2060.

Arakawa A., Lamb, V.R., 1977. Computational design of the basic dynamical processes of UCLA General Circulation Model. Methods of Computational Physics 17: 174-264.

Bruun P, 1988. The Brunn rule of erosion by sea level rise:a discussion on large scale two to tree dimensional usage. Journal of Coastal Research 4: 627-648.

Chust G, Borja A, Caballero A, Liria P, Marcos M, Moncho R, Irigoien X, Saenz J, Hidalgo J, Valle M, Valencia V. (2011a) Climate Change impacts on the coastal and pelagic environments in the southeastern Bay of Biscay. Climate Research 48:307–332.

Chust, G., A. Caballero, M. Marcos, P. Liria, C. Hernández, and Á. Borja. 2010a. Regional scenarios of sea level rise and impacts on Basque (Bay of Biscay) coastal habitats, throughout the 21st century. Estuarine, Coastal and Shelf Science 87:113-124.

Chust, G., Grande, M., Galparsoro, I., Uriarte, A. & Borja, A. 2010b. Capabilities of the bathymetric Hawk Eye LiDAR for coastal habitat mapping: a case study within a Basque estuary. Estuarine, Coastal and Shelf Science 89: 200-213.

Chust, G., I. Galparsoro, Á. Borja, J. Franco, and A. Uriarte. 2008. Coastal and estuarine habitat mapping, using LIDAR height and intensity and multi-spectral imagery. Estuarine, Coastal and Shelf Science 78:633-643.

Chust, G., P. Liria, M. González, J. Franco, R. Castro, I. Epelde, L. Cuesta, J. Rodríguez, A. Pascual, B. Martínez, X. Murelaga (2011b). Caracterización topográfica, geológica y ecológica del humedal de Astrabudua (Leioa, Bizkaia). Informe inédito elaborado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua, 47 pp.

Cowen RK, Gawarkiewicz G, Pineda J, Thorrold SR, Werner FE. 2007. Population connectivity in marine systems. Oceanography 20:14–21.

Flather R.A., 1976. A tidal model of the northwest European continental shelf. Mémoires de la Sociéte Royale des Sciences de Liège 6 (10): 141-164

Garmendia, J.M., A. Borja, J. Franco, 2008. Trabajos de restauración de Zostera noltii en la costa vasca. Informe elaborado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua. 94 pp.

37

Garmendia, J.M., A. Borja, J. Franco, 2010a. Trabajos de restauración de Zostera noltii en la costa vasca: actividades de 2009. Informe elaborado por AZTI-Tecnalia para la Agencia Vasca del Agua. 95 pp.

Garmendia, J.M., Rodríguez, J.G., Borja, Á., Franco, J., 2010b. Clasificación de los estuarios del País Vasco como zonas potenciales para la restauración de praderas intermareales de Zostera noltii. Revista de Investigación Marina 17, 40-61, http://www.azti.es/rim/component/content/article/27.html.

IPCC. 2007. Climate Change 2007. The Physical Science Basis. Summary for Policymakers. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Eds. R. Alley, T. Berntsen, N. L. Bindoff et al.

Koleff P, Gaston KJ, Lennon JJ (2003) Measuring beta diversity for presence–absence data. Journal of Animal Ecology 72:367-382.

Lennon JJ, Koleff P, Greenwood JJD, Gaston KJ (2001) The geographical structure of British bird distributions: diversity, spatial turnover and scale. Journal of Animal Ecology 70:966-979.

Liria, P., Chust, G., Epelde, I., and Caballero, A., 2011. Extreme Wave Flood-Risk Mapping Within the Basque Coast. Journal of Coastal Research, SI 64: 225 – 229.

Rahmstorf S., Cazenave A., Church J.A., Hansen J.E., Keeling R.F, Parker D.E., Somerville R.C.J., 2007. Recent climate observations compared to projections. Science 316(5825): 709

Rosenzweig, M. L. Species Diversity in Space and Time (Cambridge Univ. Press, 1995).

Silván, F., and J. A. Campos. 2002a. Estudio de la flora vascular amenazada de los estuarios la Comunidad Autónoma del País Vasco. Departamento de Agricultura y Pesca, Gobierno Vasco:100.

Silván, F., and J. A. Campos. 2002b. Estudio de la flora vascular amenazada de los arenales la Comunidad Autónoma del País Vasco. Departamento de Agricultura y Pesca, Gobierno Vasco:111.

Uriarte, A., Belzunce, M.J. & Solaun, O. (2004) Characteristics of estuarine and marine sediments. Borja, A. and Collins, M. (Eds.) Oceanography and Marine Environment of the Basque Country, Elsevier Oceanography Series, 70, 273-282.

Valle, M., Á. Borja, G. Chust, I. Galparsoro, and J. M. Garmendia. Modelling suitable estuarine habitats for Zostera noltii, using Ecological Niche Factor Analysis and Bathymetric LiDAR. Estuarine, Coastal and Shelf Science 94:144-154.

Valle, M., Borja, Á., Galparsoro, I., Garmendia, J.M., Chust, G., 2010. Estudio del hábitat idóneo para Zostera noltii y su modificación bajo un escenario de cambio climático en el estuario del Oka. Revista de Investigación Marina 17(1): 1-12.

Van Rijn L.C., 1993. Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas. Aqua Publicatio., The Netherlands, Amsterdam.

Webster, T.L., Forbes, D.L., MacKinnon, E., Roberts, D., 2006. Flood-risk mapping for storm-surge events and sea-level rise using lidar for southeast New Brunswick. Canadian Journal of Remote Sensing 32, 194-211.

Williams PH (1996) Mapping Variations in the Strength and Breadth of Biogeographic Transition Zones Using Species Turnover. Proc R Soc Lond B 263:579-588.