Publication: Análisis de la oferta hídrica bajo escenarios de cambio climático en la cuenca del rio San Pedro, municipio de Puerto Libertador
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Abstract in spanish
Se evaluó la dinámica de la oferta hídrica superficial en la cuenca del rio San Pedro, ante escenarios de cambio climáticos RCP 4.5 y RCP 8.5, propuestos por el IPCC, utilizando la herramienta hidrológica SWAT, para un futuro medio (2040-2070), lo anterior ante la necesidad de conocer las tendencias del caudal medio, para la generación de estrategias de conservación del recurso hídrico. Para la modelación histórica (1990-2020) se recopilo información de topografía del terreno, coberturas de suelo, perfiles de suelo y series climáticas. Se evaluaron los productos climáticos satelitales CHIRPS y ERA5-Land, como alternativa de información climática, debido a la baja densidad de estaciones terrestres en el área de estudio, CHIRPS arrojo una buena correlación (R= 0.8) con los datos observados de precipitación, mientras que ERA5-Land arrojo una correlación media (R=0.6) con la temperatura observada. Posteriormente se utilizó la información recopilada para montar, calibrar y validar el modelo hidrológico SWAT. La calibración del modelo se realizó globalmente utilizando la estación San Pedro AUT. El desempeño del modelo se evalúo mediante las métricas NSE, PBIAS y R2. Se obtuvieron valores moderadamente aceptables durante el periodo de calibración a escala mensual, y valores aceptables para el periodo de validación. Con base a los resultados anteriores, el modelo se considera adecuado para el objetivo del presente estudio. Calibrado y validado el modelo SWAT, se corrieron los escenarios futuros de cambio climáticos. Las series de temperatura y precipitación futuras se generaron mediante el modelo climático MIROC5. Los resultados muestran una disminución en la magnitud y frecuencia de los caudales mensuales más altos (ocurrencias del 10% y 25%) con respecto a los registros históricos, una disminución en la magnitud de caudales con ocurrencia media, y una disminución en la magnitud de los caudales bajos (con ocurrencia del 75%), para el escenario RCP 4.5, pero un aumento para el escenario RCP 8.5. Se obtuvo el índice de regulación hídrica (IRH), tanto histórico como futuro para 11 subcuencas definidas en el EOT (2005). El resultado de la comparación de los IRH actuales y futuros, indican que se verán desmejoradas las condiciones de regulación hídrica pasando de una condición buena a media tanto para el escenario RCP 4.5 y RCP 8.5. Los productos satelitales ofrecen una gran alternativa para monitorear variables climáticas en la cuenca del rio San Pedro, donde se presenta una baja densidad de estaciones pluviométricas y climatologías. Aun así, se recomienda generar más estaciones terrestres en el territorio que permitan evaluar la confiabilidad de estos modelos climáticos y la vez fortalezcan la precisión de los modelos hidrológicos.
Abstract in english
The dynamics of the surface water supply in the San Pedro River basin was evaluated, in the face of climate change scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5, proposed by the IPCC, using the SWAT hydrological tool, for a medium future (2040-2070), which above given the need to know the trends of the average flow, for the generation of conservation strategies for water resources. For historical modeling (1990-2020), information on terrain topography, soil cover, soil profiles and climate series was collected. The CHIRPS and ERA5-Land satellite climate products were evaluated as an alternative for climate information, due to the low density of ground stations in the study area, CHIRPS showed a good correlation (R= 0.8) with the observed precipitation data, while that ERA5-Land showed a medium correlation (R=0.6) with the observed temperature. The information collected was subsequently used to assemble, calibrate and validate the SWAT hydrological model. Model calibration was performed globally using the San Pedro AUT station. The performance of the model was evaluated using the NSE, PBIAS and R2 metrics. Moderately acceptable values were obtained during the calibration period on a monthly scale, and acceptable values for the validation period. Based on the previous results, the model is considered suitable for the objective of the present study. Once the SWAT model was calibrated and validated, future climate change scenarios were run. Future temperature and precipitation series were generated using the MIROC5 climate model. The results show a decrease in the magnitude and frequency of the highest monthly flows (occurrences of 10% and 25%) with respect to historical records, a decrease in the magnitude of flows with average occurrence, and a decrease in the magnitude of the low flows (with occurrence of 75%), for the RCP 4.5 scenario, but an increase for the RCP 8.5 scenario. The water regulation index (WRI), both historical and future, was obtained for 11 sub-basins defined in the EOT (2005). The result of the comparison of the current and future IRH indicates that the water regulation conditions will deteriorate, going from a good to average condition for both the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios. Satellite products offer a great alternative to monitor climatic variables in the San Pedro River basin, where there is a low density of rainfall stations and climatologies. Even so, it is recommended to generate more ground stations in the territory that allow evaluating the reliability of these climate models and at the same time strengthen the precision of the hydrological models.