Evaluación del cambio climático y su efecto en la disponibilidad hídrica futura de la cuenca Caplina - Tacna

Abstract

El objetivo de la presente investigación, es evaluar los efectos del cambio climático en la disponibilidad hídrica futura de la cuenca del río Caplina en la región Tacna. Los impactos del cambio climático van incrementando con el transcurrir de los años, y de acuerdo a los reportes del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), estima que los recursos hídricos serán los más afectados en América Latina. Esto hace que el Perú se convierta en un país sumamente vulnerable en este aspecto y más aun con la mala distribución poblacional de las ciudades costeras y la distribución espacial de los recursos hídricos, tal como es el caso de Tacna, donde desde años atrás el gobierno declaró agotados los recursos superficiales de los ríos Caplina, Sama y Locumba quienes alimentan a la ciudad principal de Tacna. Por este motivo el meollo de esta tesis es cuantificar la variación futura del caudal superficial de rio Caplina. Para ello se planteó una metodología que consta principalmente de tres procesos: 1. El análisis climático; 2. Modelamiento hidrológico, 3. evaluación de la variación de caudal futuro. Para el primer proceso se hizo uso de los modelos climáticos globales (GCMs) considerando dos escenarios de emisión: RCP4.5 y RCP8.5, para lo cual se evaluó 32 modelos, de ellos se eligió los 14 modelos más adecuados para la cuenca Caplina. El segundo proceso fue obtener un modelo hidrológico eficiente a paso mensual (GR2M), para el cual el modelo se calibró con un valor de Nash-Sutcliffe (NSE) igual a 0.6261. Finalmente, con las variables climáticas obtenidas por los GCMs se ingresó al modelo hidrológico calibrado para obtener los caudales futuros. A partir de estos resultados se encontró que la disponibilidad hídrica sufre alteraciones considerables: para los meses entre febrero-agosto existe una disminución hasta en un 38,8% (RCP4.5) y hasta un 41,3% (RCP8.5), mientras que para los meses comprendidos entre septiembre-enero existe un incremento en la oferta hídrica hasta en un 91,5% (RCP4.5) y hasta un 79,2% (RCP8.5). Sin embargo, existe una disminución en el caudal medio anual, tal es así que para el futuro cercano (2020-2040) disminuye en 5,3% (RCP4.5) y en 3,6% (RCP8.5), para el futuro medio (2041-2070) disminuye en 6,3% (RCP4.5) y en 8,8% (RCP8.5) y finalmente para el futuro lejano (2071-2100) disminuye en 6,7% (RCP4.5) y en un 2,0% (RCP8.5).

The objective of this research is to evaluate the effects of climate change on the future water availability of the Caplina river basin in the Tacna region. The impacts of climate change are increasing over the years, and according to the reports of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), it is estimated that water resources will be the most affected in Latin America. This makes Peru an extremely vulnerable country in this regard and even more so with the poor population distribution of coastal cities and the spatial distribution of water resources, such as Tacna, where for years the government declared exhausted the surface resources of the Caplina, Sama and Locumba rivers that feed the main city of Tacna. For this reason, the core of this thesis is to quantify the future variation of the Caplina river surface flow. For this, a methodology was proposed that consists mainly of three processes: 1. Climate analysis; 2. Hydrological modeling, 3. evaluation of future flow variation. For the first process, Global climate models (GCMs) were use considering two emission scenarios: RCP4.5 and RCP8.5, for which 32 models were evaluated, of which the 14 most suitable models for the Caplina basin were chosen. The second process was to obtain an efficient hydrological model at monthly pace (GR2M), for which the model was calibrated with a Nash–Sutcliffe (NSE) value equal to 0.6261. Finally, with the climatic variables obtained by the GCMs, the calibrated hydrological model was entered to obtain future flows. Based on these results, it was found that water availability suffers considerable alterations: for the months between February–August, there is a decrease of up to 38,8 % (RCP4.5) and up to 41,3 % (RCP8.5), while for the months between September–January there is an increase in the water supply of up to 91,5 % (RCP4.5) and up to 79,2 % (RCP8.5). However, there is a decrease in the average annual flow, so much so that for the near future (2020–2040) it decreases by 5,3 % (RCP4.5) and 3,6 % (RCP8.5), for the mid-future (2041–2070) decreases by 6,3 % (RCP4.5) and by 8,8 % (RCP8.5) and finally for the distant future (2071-–2100) decreases by 6,7 % (RCP4.5) and 2,0 % (RCP8.5).