Evaluación del impacto del cambio y variabilidad climáticos en la oferta hídrica de la principal cuenca abastecedora del sistema Chingaza por medio de un modelo Swat

Fecha

Autor corporativo

Título de la revista

ISSN de la revista

Título del volumen

Editor

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Compartir

Altmetric

Resumen

The Chingaza System, the main source of water for Bogota and its surroundings, is facing increasing pressure due to increased demand and the impacts of climate change and variability. This study focuses on assessing the influence of climate change and variability on the surface water supply of the main watershed supplying the Chingaza System, by analyzing changes in precipitation patterns that directly or indirectly affect the availability of surface water in the watershed. Given the importance of this ecosystem in regulating the hydrological cycle, understanding these impacts is essential to ensure the sustainability of water supply to the region. To carry out this study, an exhaustive compilation of hydrometeorological data was conducted, which was subjected to consistency and imputation analysis to ensure its quality. Subsequently, the SWAT hydrological model was used to delimit the basin and simulate its hydrological behavior, calibrating and validating the results with observed data. Additionally, a detailed analysis of historical climate variability was carried out at a daily level, using the hypothesis tests: Pettitt, Mann Kendall, Fligner-Killen and Kruskal-Wallis, to identify differences in the behavior of precipitation and flow under different ENSO conditions. Finally, climate change scenarios were used to project future climate scenarios and evaluate their potential impacts on the surface water supply of the basin. The results showed differences in the behavior of precipitation and flow under different ENSO conditions. El Niño decreases precipitation in the dry months (December-March), especially in the northeast, but increases rainfall in July, and La Niña decreases precipitation in the rainy months (June-July), shifting the peak rainfall to May and increasing precipitation in October-December and January-March. The amount of precipitation compared to the Neutral phase in La Niña indicates decreases of 2.13% and in El Niño decreases of 4.11%, although the amount of precipitation that varies during the condition is not very significant. The behavior of the flows shows that it is mostly conditioned by the behavior of precipitation. Subsequently, it was determined that the MRI-ESM2 0 model was the best fit to evaluate the behavior of precipitation and flow in the climate change scenarios SSP2-4.5 and SSP5-8.5 for the year 2100, finding decreases in precipitation, through the displacement of its spatial distribution in the direction of east to west in a range between 10% to 25%, decreases in the flow of the Chuza River in a range between 10% to 43% and decreases in the flow of the Guatiquia River in a range between 11% to 40%. The results of this research will serve as a basis for making informed decisions on water resource management and developing adaptation strategies to climate change.

Descripción

El Sistema Chingaza, principal fuente de agua para Bogotá y sus alrededores, se enfrenta a una creciente presión debido al aumento de la demanda e impactos del cambio y variabilidad climáticos. Este estudio se centra en evaluar la influencia del cambio y variabilidad climáticos sobre la oferta hídrica superficial de la principal cuenca abastecedora del Sistema Chingaza, desde el análisis de cambios en los patrones de precipitación que afectan directa o indirectamente la disponibilidad de agua superficial de la cuenca hidrográfica. Dada la importancia de este ecosistema en la regulación del ciclo hidrológico, comprender estos impactos es fundamental para garantizar la sostenibilidad del suministro de agua a la región. Para llevar a cabo este estudio, se realizó una exhaustiva recopilación de datos hidrometeorológicos, los cuales fueron sometidos a análisis de consistencia e imputación para garantizar su calidad. Posteriormente, se empleó el modelo hidrológico SWAT para delimitar la cuenca y simular su comportamiento hidrológico, calibrando y validando los resultados con datos observados. Adicionalmente, se efectuó un análisis detallado de la variabilidad climática histórica a nivel diario, por medio de las pruebas de hipótesis: Pettitt, Mann-kendall, Fligner-killen y Kruskal-Wallis, para identificar diferencias en el comportamiento de las precipitaciones y caudales bajo distintas condiciones ENSO. Finalmente, se emplearon escenarios de cambio climático para proyectar futuros escenarios climáticos y evaluar sus potenciales impactos en la oferta hídrica superficial de la cuenca. En los resultados, se encontró que hay diferencias en el comportamiento de las precipitaciones y caudal frente a las distintas condiciones del fenómeno ENSO. El Niño disminuye las precipitaciones en los meses secos (diciembre-marzo), especialmente en el noreste, pero aumenta las lluvias en julio y en La Niña se disminuyen las precipitaciones en los meses lluviosos (junio-julio), desplazando el pico de lluvias a mayo y aumentando las precipitaciones en octubre-diciembre y enero-marzo. La cantidad de precipitaciones con respecto a la fase Neutra en La Niña indica disminuciones en un 2.13 % y en El Niño disminuciones del 4.11 %, aunque la cantidad de precipitaciones que varía durante condición no es muy significativa. El comportamiento de los caudales demuestra que está condicionado en su mayoría por el comportamiento de las precipitaciones. Posteriormente se determinó que el modelo MRI-ESM2-0 fue el que mejor se acopló para evaluar el comportamiento de las precipitaciones y caudales en los escenarios de cambio climático SSP2-4.5 y SSP5-8.5 para el año 2100, encontrando para las precipitaciones disminuciones, por medio del desplazamiento de su distribución espacial en dirección de oriente a occidente en un rango entre el 10 % al 25 %, disminuciones del caudal del río Chuza en un rango entre el 10 % al 43 % y disminuciones del caudal del río Guatiquía en un rango entre el 11 % al 40 %, Los resultados de esta investigación servirán como base para tomar decisiones informadas sobre la gestión del recurso hídrico y desarrollar estrategias de adaptación al cambio climático.

Palabras clave

Cambio climático, Variabilidad climática, ENOS, CMIP6, Modelamiento SWAT, Embalse de Chuza

Materias

Ingeniería Forestal -- Tesis y disertaciones académicas

Citación