Determinación de la producción de sedimentos, bajo escenarios de cambio climático en la cuenca hidrográfica del Río Coello, departamento del Tolima
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Resumen en español
La cuenca hidrográfica del río Coello, localizada en el centro – occidente del departamento del Tolima, ocupa un área de 1816 km2, posee características singulares y de alta variabilidad en sus diferentes componentes ambientales, físicos, productivos, sociales y culturales, que la hacen apta para adelantar diversos tipos de estudios. En este espacio territorial se propuso estimar la producción de sedimentos, con base en la modelación hidrológica, teniendo en cuenta diferentes escenarios de cambio climático. Para el efecto se estimó la producción de sedimentos, según el modelo hidrológico SWAT y la combinación de los modelos SWAT-PRECIS, para el periodo de referencia (1988 – 2007) y para evaluar la influencia del cambio climático se estableció el periodo futuro (2011 – 2030). Se propuso, la Integración de modelos atmosfericos de circulación general (MCG) y modelos de circulación regional (MCR), bajo escenarios de gases efectos invernadero – GEI, con un modelo hidrológico, para estimar la producción de sedimentos, teniendo en cuenta variaciones o cambios climáticos en la cuenca hidrográfica del río Coello. Siendo los MCG desarrollados para simular la circulación atmosférica a grandes escalas (300 x 300 km.); Los MCR, utilizan las salidas de los MCG, como condiciones de contorno iniciales, para generar información climática más detallada (25 X 25 km.), a través de métodos de downscaling; para el presente caso se ha utilizado el MCR PRECIS - Providing Regional Climatic for Impact Studies; el modelo hidrológico utilizado en esta integración fue el SWAT. El Soil and Water Assessment Tool (SWAT) es un modelo hidrológico distribuido, continuo y de paso diario, diseñado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en conjunto con la Universidad de Texas A&M (Arnold et al,. 1990). Modelo hidrológico que permite simular la generación de escurrimiento y sedimentos en cuencas hidrográficas. El modelo se calibró y validó, con base en los caudales observados y simulados; no siendo factible este proceso para la producción de sedimentos, dado que la cuenca del río Coello no se encuentra monitoreada, respecto a esta variable. El modelo SWAT 15 calibró automáticamente los parámetros de entrada más significativos, obtenidos por medio del análisis de sensibilidad y calibración manual para el período adoptado, ajustando el escurrimiento total simulado a los datos de caudales observados, así lo demuestran los valores de COE de 0.615 en la estación de Payandé para el periodo de calibración y COE de 0.874 para el período de validación en la misma estación. El modelo SWAT, estimó la pérdida de suelo en la cuenca estudiada, bajo escenarios de cambio climático, de acuerdo a los escenarios de cobertura y uso actual de la tierra, identificando aquellas unidades territoriales (URH), más susceptibles a los procesos de erosión, en función de la combinación de elementos de los tipos de suelo, diferentes usos de la tierra y relieve. Los valores de estimación de sedimentos producidos, se analizaron según los percentiles 10%, 50% y 90%; en el primer percentil los registros estimados son de 9.4 Ton/ha en la simulación SWAT, para la relación SWAT-PRECIS el valor es de 13 Ton/ha; ya en los percentiles 50 y 90 los valores son más homogéneos teniendo en cuenta la combinación de ambos modelos (Swat y Swat-Precis), asi: 3 y 2.8 Ton/ha en el percentil 50; 0.4 y 0.5 Ton/ha en el percentil 90. La estimación de sedimentos obtenidos mediante el modelo hidrológico SWAT y los estimados a partir de integración SWAT - PRECIS; reflejan una buena relación evidente a partir del percentil 25%, en rangos de percentil inferiores a este valor, se observa una subestimación de los datos obtenidos a través del SWAT frente a los datos SWAT-PRECIS. Respecto a la producción mensual estimada de sedimentos, se calculó la variación para los escenarios actual (1988 – 2007) y futuro (2011 – 2030); en el primero de ellos se estimó una producción mensual de 5.23 Ton/ha, y 4.87 Ton/ha. para el escenario futuro, estimando una reducción del 6.87%. entre los escenarios en análisis. El modelo SWAT, es una herramienta eficiente en la simulación de los procesos 16 hidrosedimentológicos en cuencas hidrográficas; pero se evidencian no pocas limitantes a nivel del país, dado los escasos estudios que se han hecho utilizando el modelo, lo que hace de mayor importancia profundizar en el tema, pues se reflejan aun dudas sobre la aplicabilidad del modelo para las condiciones de cuencas andinas.
Resumen en español
The hydrographic basin of Coello river it’s located on the Midwest of Tolima, it has an area of 1816 km2, its particular characteristics and its high variability of the environmental components, physicals, productive, socials and cultural makes the basin able to different kinds of studies. In this territorial space the goal was to estimate the sediments production, according to the hydrological model SWAT and the mixture of SWAT-PRECIS models from 1988 to 2007, in order to evaluate the influence of climatic change It was established a future period (2011 -2030) It was proposed an integration of general atmospherical circulation models (MCG) and regional circulation models (MCR), under scenarios of greenhouse gases (GEI) with a hydrological model in order to estimate the sediments production taking into account variations or climatic changes on the hydrographic basin of Coello river. The MCG were developed to simulate atmospherical circulation on big scales (300 x 300 km), the MCR’s use the data from the MCG’s as limits initial conditions in order to give more accurate and detailed climatic information (25 x 25 km.) trough downscaling methods, on this present case it has been under the PRECIS MCR - Providing Regional Climatic for Impact Studies, the hydrological model used on this integration was the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) is an distributed, continuous and daily hydrological model, designed by the U.S. Department of Agriculture and the Texas University A&M (Arnold et al,. 1990) this is an hydrological model that allows simulate the generation of water draining out and sediments on hydrographic basins. The model was calibrated and validated according to the observed flows and simulations, this process wasn’t valid to the sediments productions because the Coello river hydrographic basin wasn’t been monitored, about this variable, the SWAT model automatically calibrated the most meaningful entry parameters, obtained by the sensitivity analysis and manual calibration for this adopted period, adjusting the total simulated runoff to the data of observed flows, it is proved the values of COE: 0.615 on 18 Payandé station to this calibration period and COD: 0.874 to the validation period on the same station. The SWAT model estimated the losing of soil on the studied basin under scenarios of climatic change, according to the use nowadays of the area, identifying those territorial units (URH) most susceptible to erosion process as a result of the combination of two kinds of soil, diferent uses of this areas and the landform. The estimation numbers of sediments produces were analyzed according to the estimation percentages:10%, 50% and 90%, for the first percentage the estimation registered was: 9.4 Ton/ha, on the SWAT simulation for the relation SWAT-PRECIS the value was 13 Ton/ha, because at the 50 and 90 percentages the values are more homogeneous, taking into account the models combination (SWAT and SWAT -PRECIS) like this: : 3 y 2.8 Ton/ha at 50%; 0.4 and 0.5 Ton/ha at 90 percent. The estimation of sediments obtained through the hydrological SWAT model and the predictions from the SWAT-PRECIS reflect an evident good relation from the 25 percent, on percent ranks under this percentage a sub-estimation from the date obtained from SWAT compared to the SWAT-PRECIS. The variation was calculated according to the monthly expected production of sediments for the now a days scenarios (1988 – 2007) and future scenarios (2011 – 2030) for the first one it was estimated a monthly production of 5.23 Ton/Ha. For future scenarios was estimated a reduction of 6.87% between the analyzed scenarios. The SWAT model is an efficient tool to simulate hidrosedimentological processes on hydrographic basins, but few limitations were evident at regional (country) levels Because of the scarce and few studies that had been done using the model, this evidence the importance of go deeper on this topic because its reflect doubts about the applicability of the model for the Andean basins.
