Interpretación de:
Quantifying the effects of climate change on hydrological regime and stream biota in a groundwater-dominated catchment: A modelling approach combining SWAT-MODFLOW with flow-biota empirical models
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140933Liu, W., Bailey, R., Andersen, H., Jeppesen, E., Nielsen, A., Peng, K., Molina-Navarro, E., Park, S., Thodsen, H., Trolle, D., 2020: Quantifying the effects of climate change on hydrological regime and stream biota in a groundwater-dominated catchment: A modelling approach combining SWAT-MODFLOW with flow-biota empirical models, Science of The Total Environment, 745, 140933, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140933
Intérprete
Santillan Tello Bryan
Fecha de interpretación
02/05/2023
Revisor
Rau Lavado Pedro Christopher
Resultados y conclusiones
La comparación de los escenarios de referencia, las precipitaciones media anual aumento 14+-3 y 41+- 12 mm/año y la evapotranspiración media anual real aumento en 19+- 3 y 42 +- 8 mm/año en los escenarios RCP2.6 y RCP 8.5, respectivamente. El rendimiento hídrico (caudal total) aumento en 9+- 11 mm/año en el escenario RCP8.5, mientras que no vario de forma significativa (-1+-4 mm/año) en el escenario RCP2.6 y para los arroyos pequeños en relación con la simulación de referencia, los tres índices bióticos mostraron tanto aumentos como disminuciones, y los cambios difieren notablemente en ambos escenarios. Para los arroyos medianos el índice de peces aumento en todas las subcuencas en ambos escenarios, el índice de macrófitos aumento en todas las subcuencas para el escenario RCP2.6, mientras que en el escenario RCP8.5 se produjeron tanto aumentos como disminuciones, el índice de macroinvertebrados disminuyo en todas las subcuencas para ambos escenarios. En el caso de los grandes arroyos, tanto el índice de los peces como el de macrófitos disminuyeron en todas las subcuencas en ambos escenarios, mientras que el índice de macroinvertebrados aumentos en todas las subcuencas en el RCP2.6, pero disminuyo en todas las subcuencas para RCP8.5.
Metodología y datos
El modelo SWAT-MODFLOW se desarrolló vinculando un modelo SWAT calibrado, en el que la cuenca del río Uggerby se divide en 19 subcuencas y 2620 HRU, con un modelo MODFLOW-NWT calibrado (con una discretización de 100x100 m) para todo el municipio de Hjørring. Los datos de entrada para la configuración del modelo SWAT incluyen los datos de topografía, uso de suelo, tipo de suelo, clima, gestión agrícola, pozos, drenajes de baldosas y fuentes puntuales. Los datos de entrada para la configuración del modelo MODFLOW incluyen los datos de información de las capas, los cabezales de los limites exterior e interior, los arrotos, los drenajes, la recarga neta, los pozos y la conductividad hídrica. Con respecto a los modelos empíricos caudal-biota hacen referencia entre las variables del régimen de caudal y el coeficiente de calidad ecológico (EQR) de tres índices bióticos (DFFsa (danish fish index for streams), DSMI (danish stream macrophytes index) y DSFI (danish stream fauna index)) desarrollados por Graber et al. 2015, basándose en una serie de sitios de arroyos daneses. Para desarrollar los modelos, se seleccionaron 165 estaciones nacionales de seguimiento en arroyos daneses en las que se disponía tanto de datos hidrológicos como biológicos que abarcaban el periodo de 2004 a 2012. En primer lugar, se calcularon 72 variables de régimen de caudal y el EQR de al menos un índice biótico para cada estación. Se utilizo un método de automatizada basa en la “regresión simbólica” sugerida por Schmidt y Lipson (2009) recomendado para predecir la relación entre las variables del régimen de flujo y las EQR en donde este índice va de 0 a 1, siendo 0 la peor condición y 1 la condición de referencia. Finalmente se utilizó el periodo de 1986-2005 de registro de temperatura y precipitaciones como referencia y dos escenarios de emisiones de GEI (RCP2.6 y RCP 8.5) que representan los escenarios de emisiones más bajo y más alto evaluados por el grupo intergubernamental de expertos sobre el cambio climático, contrastando dos futuros potenciales, se evaluó los impactos del cambio climático sobre el régimen hidrológico y la biota de los arroyos. Los dos escenarios de CC se crearon manipulando la precipitación y la temperatura, que se ajustaron a través de la interfaz QSWAT basándose en las diferencias medias entre los escenarios y la línea base. Los componentes hidrológicos en la simulación de referencia (1996-2005) y los dos escenarios de cambio climático (2091-2100) se compararon y probaron mediante pruebas t pareados. Para evaluar con más detalle los efectos del CC en el régimen de caudales y la biota, se clasificaron los arroyos de todas las subcuencas en tres grupos: pequeños (<=0.5 m3/s), medianas (0.5-3 mm3/s) y grandes (>=3 m3/s).
Limitaciones de la investigación
Se usaron tres modelos: modelos climáticos, el modelo hidrológico SWAT-MODFLOW y modelos empíricos de flujo-biota están asociados a incertidumbres, la principal incertidumbre es con respecto a los resultados del articulo procede de datos sobre cambio climático que incluyen 23 modelos climáticos globales, que los propios MCG contienen grandes incertidumbres. Otra incertidumbre es sobre la proyección del estudio global a escala de cuenca y surgen más incertidumbres por no contar con datos registrados de concentración de CO2, que podría compensar el incremento de la evapotranspiración causado por el aumento de la temperatura o incluso, en última instancia, reducir la evapotranspiración.
Adaptación: Agua
Mitigación: Uso de suelo, cambio de uso de suelo y silvicultura
Escala: Cuenca
Ámbito geográfico: Cuenca del río Uggerby, Jutlandia, Dinamarca
Palabras clave: SWAT-MODFLOW, Climate change, Flow regime, Fish
Cita de la interpretación
Santillan Tello, Bryan, 2023: Interpretación de Liu et al. (2020, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.140933), Observatorio de Conocimiento Científico sobre Cambio Climático del Perú, IGP, https://cienciaclimatica.igp.gob.pe/entities/interpretation/f59b22c2-7b23-4bbe-a220-071e62a48fd6