Impactos del Cambio Climático en el Régimen Hidrológico del Río Santa Cruz

VILLALBA, R.; MASIOKAS, M.H.; RUIZ, L.; PITTE, P.; RIVERA, J.A.; VIALE, M.

2017-06-01/2017-11-30

1-212

Dinámica ambiental en el largo plazo

Energia-Hidraulica

El conocimiento detallado de la hidrología actual y de los posibles impactos del cambio climático en los recursos hídricos de los Andes del sur de la Patagonia reviste gran importancia para todas las actividades relacionadas al estudio, conservación y manejo sustentable de los recursos naturales en esta región. En los Andes Patagónicos los principales aportes hídricos a los ríos y arroyos cordilleranos lo constituyen las lluvias estacionales, la nieve que se acumula en invierno, y en algunas cuencas también los glaciares. Estos ríos y arroyos representan, a su vez, las principales fuentes de agua para consumo humano, industrias, generación de energía hidroeléctrica, mantenimiento de ecosistemas y recarga de acuíferos en esta región del país. Sin embargo, a pesar de su enorme importancia socio-económica, ambiental y científico-académica, existen muy pocos estudios específicos que permitan entender la hidrología superficial de los principales ríos patagónicos y su respuesta a los cambios climáticos proyectados para las próximas décadas. Las principales conclusiones del estudio realizado sobre los impactos del cambio climático en el régimen hidrológico del río Santa Cruz son las siguientes:1.Con un caudal medio de unos 700 m3/s, el río Santa Cruz es el curso de agua más caudaloso de la Patagonia austral argentina. Este río nace en la Cordillera de los Andes y atraviesa la provincia de Santa Cruz hasta desembocar en el Océano Atlántico luego de un recorrido de unos 380 kilómetros. Dada la extensión (casi 28000 km²) y ubicación geográfica de su cuenca, que incluye en su parte alta occidental un importante sector del Campo de Hielo Patagónico Sur, este río recibe aportes no sólo de precipitaciones líquidas (lluvia) y sólidas (nieve), sino también del agua provista por el derretimiento de numerosos glaciares. 2.Con casi 3000 km2 cubiertos por el hielo, la cuenca del río Santa Cruz concentra la mayor superficie cubierta por glaciares en Argentina (más del 50%). La cuenca también cuenta con extensos cuerpos de agua, como el lago Argentino y el lago Viedma, que modulan o ?suavizan? los escurrimientos del río Santa Cruz reduciendo la amplitud estacional e interanual del río en comparación con la variabilidad observada en otros ríos y arroyos menores de la cuenca. 3.En esta cuenca también se registra un fenómeno poco común generado por el endicamiento y posterior drenaje catastrófico de los brazos Sur y Rico del lago Argentino, producto del avance esporádico del glaciar Perito Moreno contra la península Magallanes. El drenaje súbito de esta enorme masa de agua hacia el lago Argentino introduce una mayor complejidad a la dinámica hidrológica del río Santa Cruz.4.La combinación de diversos aportes hídricos, junto a la compleja topografía y meteorología de la parte alta de la cuenca en la Cordillera de los Andes, determinan que los pronósticos de escorrentía del río Santa Cruz sean difíciles de elaborar e introducen importantes incertidumbres en sus estimaciones. Esta situación aparece aún más compleja por la seria falta de información meteorológica, glaciológica, e hidrológica en prácticamente la totalidad de la porción andina de la cuenca. 5.En un intento de caracterizar los cambios recientes ocurridos en la cuenca alta del río Santa Cruz, para este estudio evaluamos los escasos registros instrumentales de temperatura y precipitación de la zona cordillerana junto con datos del modelo climático conocido como re-análisis ERA Interim. Estas series indican que: a.Existe una muy buena correspondencia entre algunas series de precipitación locales y las calculadas por el re-análisis ERA Interim. Si bien no se observa una tendencia clara en las precipitaciones desde 1979 a la fecha, desde el año 2009 las precipitaciones han disminuido sobre todo en la porción noroeste de la cuenca.b.Las series de temperaturas medias mensuales analizadas también muestran una muy buena correspondencia entre los registros del ERA Interim y las series instrumentales. El promedio regional de temperaturas, disponible entre 1931 y 2016, muestra una tendencia positiva de casi 0,1°C/década y variaciones intra- e inter-anuales que son muy similares en todas las series analizadas.6.Los modelos estadísticos que relacionan el clima con los caudales del río Santa Cruz indican que los cambios mensuales y estacionales en el caudal están modulados por variaciones de la temperatura y la precipitación regional en similares escalas temporales. a.La influencia de la temperatura y la precipitación sobre el caudal es variable a lo largo del año. Durante verano-otoño temprano, los cambios en la temperatura modulan fuertemente la descarga del río Santa Cruz. Así, los cambios en la temperatura durante 3 a 6 meses previos explican más del 45% de la varianza total en los caudales medios de los meses de Enero y Febrero, y aproximadamente 40% en los caudales medios de Marzo y Abril. b.Las variaciones en la precipitación no se reflejan claramente en los caudales durante los meses cálidos pero ganan importancia a partir del mes de Mayo al inicio del invierno. Así, la precipitación acumulada durante los meses de Junio, Julio y Agosto logra explicar más del 50% de las variaciones en el caudal medio del mes de Agosto.c.La determinación de relaciones estadísticas consistentes entre el clima regional y el caudal del río Santa Cruz ofrece la oportunidad de poder estimar las variaciones del caudal en el corto a mediano plazo. En cambio, las proyecciones a largo plazo empleando modelos estadísticos se ven limitadas por las incertidumbres asociadas a los cambios en las distintas componentes del sistema hidrológico (por ejemplo el cambio del volumen de hielo en la cuenca), las cuales son difíciles de cuantificar durante el periodo de calibración de estos modelos. 7.La complementación de los modelos estadísticos con modelos glacio-hidrológicos permite reforzar nuestro entendimiento de la dinámica del ciclo hidrológico del río Santa Cruz. Al igual que los modelos estadísticos, el modelo glacio-hidrológico utilizado indica que las variaciones estacionales del caudal del río Santa Cruz están relacionadas con los cambios de la temperatura (principalmente a través del derretimiento de la nieve y de los glaciares), y de la precipitación regional. 8.A partir del modelo estadístico se desprende que las variaciones del caudal durante los meses de verano y comienzo del otoño están mayormente afectadas por la temperatura. De igual manera, el modelo glacio-hidrológico indica que en dichos meses más del 40% del caudal depende de la ablación de los glaciares, la cual es controlada en gran medida por la temperatura.9.Este modelo indica también que las variaciones estacionales de la lluvia y de la contribución de los glaciares, esta última con valores máximos en Marzo-Abril y mínimos en Septiembre, modulan el ciclo anual del caudal del río Santa Cruz. La nieve estacional tiene su mayor contribución a fines de primavera-principios del verano. La evapotranspiración, con un ciclo anual marcado que sigue la marcha de las temperaturas, también contribuye pero en forma negativa al balance hidrológico regional.10.El modelo glacio-hidrológico empleado reproduce, además, el caudal mensual medido con precisión aceptable (21-25% del caudal medio 2000-2012). Si bien el modelo subestima los caudales mínimos, reproduce correctamente la estacionalidad y el pico máximo de escorrentía. Según este modelo, en promedio, el caudal del río Santa Cruz depende en un 59-60% de las lluvias, 30-33% de los glaciares y 11-7% de la nieve estacional. Estas diferencias menores entre la contribución de las distintas componentes del sistema dependen de los datos de entrada usados para calibrar el modelo (re-análisis climático ERA Interim, o modelo climático regional PRECIS, respectivamente). 11.Los cambios proyectados a partir de modelos climáticos globales para el área de estudio indican que el aumento en las temperaturas observado durante las últimas décadas continuaría en el siglo XXI. Bajo el escenario RCP4.5 (nivel medio de emisiones de gases de efecto invernadero) se esperan incrementos que podrían llegar a 1.5°C en la cabecera de la cuenca, mientras que bajo el escenario RCP8.5 (nivel alto de emisiones) estos incrementos podrían superar los 3°C hacia fin de siglo. Estos incrementos en las temperaturas, que se darían principalmente durante los meses de invierno, podrían afectar la proporción de lluvia vs. nieve que cae en la parte alta de la cuenca, además de cambiar las tasas de derretimiento nivo-glacial en el resto del año. Esto supondría un incremento en el aporte de agua de los glaciares a la escorrentía del río Santa Cruz.12. Los modelos también indican una tendencia una mayor aridez en la estepa patagónica, aunque los cambios porcentuales proyectados en la precipitación son pequeños. Los cambios esperados hacia finales del siglo en las precipitaciones anuales a nivel regional están entre -10% y +10% bajo el escenario RCP4.5, y entre -10% y -20% en el caso del escenario RCP8.5. Las tendencias proyectadas poseen un marcado gradiente latitudinal, con disminuciones en las precipitaciones en la parte norte de la cabecera de la cuenca del río Santa Cruz y aumentos en la parte sur. Estas estimaciones dependen del escenario y horizonte de tiempo considerado. 13.Los cambios observados mediante las simulaciones del modelo regional PRECIS-ECHAM forzado bajo el escenario A1B presentan valores similares a los obtenidos a partir del ensamble multimodelos CMIP5 forzado bajo el escenario de emisiones RCP4.5. Las mayores diferencias entre las simulaciones regionales y las simulaciones globales se observan en las proyecciones de las precipitaciones anuales sobre la meseta y el sector costero de la Patagonia argentina. En estas regiones los modelos globales proyectan disminuciones en las precipitaciones anuales mientras que el modelo PRECIS no muestra cambios en los períodos 2011-2030 y 2031-2050.14.Los resultados de aplicar el modelo glacio-hidrológico para proyectar del caudal del río Santa Cruz a partir de las simulaciones PRECIS (Escenario A1B) señalan un aumento del caudal anual cercano al 10% para 2070-2080. Este aumento se vería reflejado en caudales más elevados en primavera e invierno debido a un aumento de las precipitaciones en estos meses, y a un mayor derretimiento de la nieve y el hielo de los glaciares generado por las temperaturas más altas a lo largo del año. Por otro lado, si bien se espera un mayor aporte de la componente glaciar durante los meses de verano asociado al aumento de las temperaturas, el caudal estacional en estos meses disminuiría debido a las menores precipitaciones líquidas proyectadas para este periodo del año.15.Asimismo, en términos decadales, se espera que la componente glaciar sea cada vez más importante en el caudal del río Santa Cruz en el transcurso del siglo XXI. Por otro lado la lluvia, que si bien seguiría siendo la contribución más importante al caudal, disminuiría en proporción en el mismo periodo.16.Los resultados del modelo glacio-hidrológico indican una marcada pérdida de volumen y área englazada, así como una retracción hacia mayores alturas de los glaciares de la zona, en el transcurso del siglo XXI. Esto es esperable en un contexto de aumento de la temperatura. El aumento del aporte o derretimiento anual de los glaciares traería aparejada una pérdida muy importante (~50%) del volumen de hielo. 17.En un escenario de cambio climático moderado, hacia finales del 2070-2080 desaparecerían cerca de 140 glaciares menores a 10 km2, mientras que los grandes glaciares perderían cerca del 50% de su volumen.18.Se espera que los aportes de este informe ayuden a mejorar el entendimiento general y específico de esta importante cuenca hídrica patagónica, acortando brechas entre científicos, tomadores de decisiones y la sociedad. Los resultados también brindan acceso a series hidro-climáticas, mapas y estadísticas poco conocidos para esta región de la Patagonia Argentina, los cuales contribuirán a su vez mejorar el manejo y uso sostenible de los recursos hídricos en la cuenca del río Santa Cruz.A modo de sugerencias recomendamos: ?Instalar una red de estaciones meteorológicas automáticas con transmisión de datos vía satélite en la cuenca hidrológicamente activa, preferentemente por encima de los 1000 m snm. Consideramos fundamental densificar las observaciones meteorológicas con énfasis en precipitaciones y temperaturas, que son muy escasas o nulas en distintos sectores de la cuenca.?Instalar estaciones hidrológicas y realizar mediciones de caudales en arroyos y cuencas secundarias con distinta contribución de lluvia, nieve y/o glaciares.?Realizar mediciones de balance de masa de los glaciares de descarga que cumplen un rol hidrológico relevante.?Realizar mediciones de espesor del hielo en los glaciares de descarga para mejorar la precisión del cálculo de volumen y de tasa de ablación frontal.