Impactos del cambio climático y usos del suelosuelo en los...

ImpactosImpactos deldel cambiocambio climclimááticotico y y usosusos deldel suelosueloen los en los procesosprocesos hidrolhidrolóógicosgicos

Francesc Francesc GallartGallartPilar Pilar LlorensLlorens

InstitutoInstituto de de DiagnDiagnóósticostico AmbientalAmbientaly y EstudiosEstudios deldel Agua (IDAgua (IDÆÆA)A)

CSICCSIC

IPCC (2007)

El calentamieno global es un hecho Temperaturas

IPCC (2007)

TemperaturasEl calentamieno global es un hecho

IPCC (2007)

PrecipitaciónEl calentamieno global es un hecho

IPCC (2007)

Escorrentía / recargaEl calentamieno global es un hecho

Molina, 2000

1900

2000

Los usos /cubiertas también cambian Pirineo

Los usos /cubiertas también cambian SE Norteamérica

IPCC (2007)

Los usos /cubiertas también cambiarán

Gestión de recursos / riesgos hidrológicos

Clásico: futuro ∼ pasado (registros históricos, recurrencias…)

Finales S XX: modelos precipitación – escorrentía calibrados con registros

S XXI: (PUB)Conocimiento de los procesosEstablecimiento de escenarios (clima, uso y cubierta)Modelos precipitación – escorrentía

Zhang et al. (1999, 2001)

E0 forest = 1410 mm año-1

E0 no-forest = 1100 mm año-1

vegetación

Factores /limites de la evapotranspiración

Calder 1998


Limitado energía:- albedo+ rugosidad aerod.

Limitado agua:+ profund. raíces

Joffre & Rambal 1993


Vallcebre

ParapuñosClipstone F.

Collie

Cuencas / areas experimentales

Oregon WC

Ebro B.S Massif Central

Murray B.

SW Niger

High Plains

Grandes cuencas / areas

Partición – interceptación de la lluviaHumedad del sueloCaudales – crecidas - estiajesRecagaSalinización rios / suelos

Respuesta cuencas operacionales: cuenca del Ebro

Partición / interceptación

Llorens et al. 1997

VallcebrePartición / interceptación

Eventos largos

Eventos intensos

Eventos secos

Vallcebre

Llorens et al. 1997


Europa Med.

Llorens & Domingo 2007


Llorens & Domingo 2007

Europa Med.Partición / interceptación

Humedad del suelo

0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

soil water content (cm /cm )

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

stan

dard

des

viat

ion

(cm

/cm

)3

3

3 3

VallcebreHumedad del suelo

Llorens et al. 2003

Soil moisture

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Soi

l wat

er c

onte

nt (c

m3 c

m-3)

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Saturated area

Clearing

Pine stand

Gallart et al. 2002

VallcebreHumedad del suelo

Green et al. 2006

Clipstone forestHumedad del suelo

TDR sensors

Schnabel (pers. comm.)

ParapuñosHumedad del suelo

Humedad volumétrica del suelo (0 – 20 cm)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Soil

moi

stur

e (%

), R

ainf

all (

mm

)

Rain Trees Open

Schnabel (pers. comm.)

ParapuñosHumedad del suelo

Cubera & Moreno 2007

DehesaHumedad del suelo

Caudales – estiajes - recarga

Campos abandonadosMontaña media s-húmeda

Bosque

Prado de alta montaña

Encinar mediterráneoDehesa mediterránea

cuencas RESEL

Montaña baja húmeda - s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000Precipitación (mm)

0

1000

2000

3000

Esco

rrent

ía (m

m) Izas

Can Vila

Abelar

GuadalperalónAvic Vernegà

Alvera, Bellot, Diaz-Fierros, Latron, Sala, Schnabel,

Caudales – estiajes - recarga Cuencas RESEL


0

1000

2000

3000

Esco

rrent

ía (m

m) Izas

Alvera



0

1000

2000

3000

Esco

rrent

ía (m

m) Izas

Can Vila

Alvera, Latron



0

1000

2000

3000

Esco

rrent

ía (m

m) Izas

Can Vila

Avic

Alvera, Bellot Latron


Silberstein et al. 2004

Collie r.b.Caudales – estiajes - recarga

Siberstein et al. 2004

Collie r.b.Caudales – estiajes - recarga

Crecidas Oregon W.C.

Beschta et al. 2000

Ebro B.S Massif Central

Murray B.

SW Niger

High Plains

Grandes cuencas / áreas

Halton & George, 2000

Recarga W Australia

Murray r.b.

Allison et al. 1990

Recarga

(MDBMC 1999)

Murray r.b.Recarga

Walker et al. 1999

Murray r.b.Recarga

Alberta Agriculture and Food 2007

Alberta, Montana & ArkansasRecarga

SW Niger

Leblanc et al. 2008

Recarga

Scanlon et al. 2005

High PlainsRecarga

High Plains

Scanlon et al. 2005

Recarga

Respuesta de cuencas operacionales

Cosandey et al. 2005

S Massif CentralRespuesta de cuencas operacionales

17% del área de España18% de los aportes23% del área regada

MIMAM (2000)

-0.78% descenso anual

-44.7% de los recursos

(1940-1997)

EbroRespuesta de cuencas operacionales

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm

3)Qo: Observed flows

Qs: simulated flows

Qs-Qo: Change in water balance

trend: -97.9 hm3/year

trend: -37.9 hm3/year (n.s.)

trend: 64.1 hm3/year

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm


Qs: simulated flows





0.78%

MIMAM (2000)


1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm


Qs: simulated flows





1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm


Qs: simulated flows





0.29%0.78%

MIMAM (2000)


1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm


Qs: simulated flows





1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm


Qs: simulated flows




trend: 64.1 hm3/year 0.49%

0.78%0.29%

MIMAM (2000)


1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

300,000

400,000

500,000

600,000

700,000

800,000

900,000

Irrig

ated

are

a (h

a)

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

Net

con

sum

ptio

n (h

m3/

year

)

Specific annual consumption : 4,400 m3 /ha

Consumo específico anual: 4,400 m3 ha-1 a-1 = 440 mm a-1

(Casterad and Herrero, 1998)Gallart & Llorens (2002, 2004)


1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000year

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Annu

al fl

ows

(hm

3)

Qn: Natural flows (Qo+consumption) trend: -71.3 hm3/year

Qs-Qn: Change in natural balance trend: 34.0 hm3/year 0.24%0.53%

Gallart & Llorens (2002, 2004)


What happens in the headwaters?

Annual decreases hm3 a-2 % Gross: 101 0.78Climate: 38 0.29Irrigation: 32 0.25Residual: 31 0.24 Natural flows: 69 0.53



Molina, 20002000


Molina, 20001900


20 afluentes de cabecera, 48% de los aportes, sin cambios en regadíos




0 500 1000 1500 2000Precipitació (mm/any)

0

100

200

300

400

500Pè

rdua

esc

olam

ent (

mm

/any

)

Coníferes

Caducifolis

arbusts

Bosch & Hewlett (1982)Zhang et al. (2001)

EbreConques de capçaleraCuencas de cabecera

Ebro

Coníferas

Caducifolios

Arbustos

Precipitación anual (mm/año)

Pér

dida

de e

scor

rent

ía(m

m/a

ño)


López-Moreno et al. (2006).

EbroRespuesta de cuencas operacionalescrecidas

La gestión del agua ha sido empírica durante mucho tiempo

Pero los métodos clásicos ya no sirven. Es necesario emplearMétodos con una sólida base científica.

Es necesario mejorar el conocimiento de los procesos hdrológicos

Se requieren modelos robustos ante los cambios del sistema

Es imprescindible gestionar las diversas fuentes de incertidumbre en losdatos, modelos y en la toma de decisiones.

Gracias Gracias porporla la atenciatencióónn y y discusidiscusióónn

AgradecimientosAgradecimientos

Susanne Schnabel (UNEX)Susanne Schnabel (UNEX)ConfederaciConfederacióónn HidrogrHidrográáficafica deldel EbroEbro

ReferencesAllison, G.B. et al., 1990. Land Clearance and River Salinization in the Western Murray Basin, Australia. Journal of Hydrology, 119(1-4): 1-

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