Impacto del cambio climático en sistemas naturales de la provincia de Santa Cruz (Argentina).

Abstract

Comprender las características climáticas de una región resulta esencial tanto para los productores rurales, cuyas actividades dependen de la variabilidad del clima, como para los organismos que gestionan riesgos asociados a fenómenos extremos como sequías, inundaciones y temperaturas extremas. En la provincia de Santa Cruz, la principal actividad agropecuaria es la cría extensiva de ovinos, que está estrechamente vinculada a la productividad primaria neta aérea (PPNA) de los pastizales naturales. Esta variable depende principalmente de factores como la temperatura, la precipitación y la calidad de los suelos. El primer objetivo de la tesis consistió en caracterizar el estado actual del clima en Santa Cruz, centrándose en el análisis del comportamiento de la temperatura y la precipitación, y cómo estas variables configuran distintas regiones climáticas dentro del territorio. Frente a la escasez de datos estandarizados en la Patagonia sur, se desarrolló una base de datos reticulada de precipitación (BPRSC) para el período 1995-2014, empleando técnicas de interpolación geoestadística, específicamente Kriging Ordinario sobre 42 series mensuales. Esta metodología permitió obtener estimaciones precisas, que fueron validadas mediante estaciones meteorológicas independientes. Paralelamente, se elaboró una base reticulada de temperatura (BTRSC) aplicando co-kriging sobre 33 series mensuales, logrando buenos resultados, aunque con limitaciones en las zonas próximas a la cordillera de Los Andes. Con la información generada, se realizó una regionalización climática utilizando el método de agrupamiento k-means y la clasificación de Thornthwaite modificada, lo que permitió identificar 11 regiones climáticas para Santa Cruz. Las zonas más cálidas y secas se ubicaron en el centro y noreste de Santa Cruz, mientras que las más frías y húmedas se localizaron en el sur y suroeste. Luego, la tesis abordó el análisis de tendencias de la precipitación anual y estacional, la ocurrencia de sequías meteorológicas (intensidad, duración y frecuencia) y las proyecciones climáticas hasta el año 2100 bajo diferentes escenarios de emisión de gases de efecto invernadero. El estudio de las sequías, basado en el Índice Estandarizado de Precipitación para una escala de seis meses (SPI6), evidenció que más del 70% de la superficie provincial presentó una tendencia negativa en la precipitación anual en el período 1961-2020, especialmente durante los meses de otoño e invierno. Bajo escenarios de altas emisiones (SSP5-8.5), se proyecta una disminución de hasta el 30% en la precipitación anual para el lapso 2081-2100, con sequías más prolongadas y severas especialmente en el sector occidental de la provincia. Como parte de los objetivos finales, se analizó la distribución de la PPNA en Santa Cruz, identificando las áreas de mayor y menor productividad. Posteriormente, se evaluaron los cambios proyectados en esta variable hacia finales de siglo mediante modelos de impacto climático. Los resultados mostraron tendencias mixtas según el modelo y el escenario: en el peor escenario climático (SSP5-8.5), se esperan aumentos de PPNA en el oeste y centro, pero reducciones significativas en el norte y sureste debido a la menor precipitación. En conclusión, los resultados confirman una progresiva aridización de la provincia, especialmente en el centro y noroeste, resultados que podrían agravarse en el futuro si no se adoptan medidas globales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Estos hallazgos constituyen un valioso aporte del conocimiento para la toma de decisiones en el desarrollo de estrategias de adaptación de los sistemas productivos a los impactos esperados del cambio climático en la región.

Understanding the climatic characteristics of a region is essential both for farmer, whose activities depend on climate variability, and for organizations responsible to manage risks associated with extreme events such as droughts, floods, and extreme temperatures. In Santa Cruz province, the main agricultural activity is extensive sheep production, which is closely related to aboveground net primary productivity (ANPP) of natural grasslands. ANPP mainly depends on factors such as temperature, precipitation, and soil quality. The first objective of the thesis was to characterize the current state of the climate in Santa Cruz, focusing on the analysis of temperature and precipitation patterns, and how these variables determine different climatic regions within the territory. Given the scarcity of standardized data in southern Patagonia, a gridded precipitation database (BPRSC) was developed for the period 1995-2014 using geostatistical interpolation techniques, specifically Ordinary Kriging from 42 monthly series. This methodology were validated using independent meteorological stations. Also, a gridded temperature database (BTRSC) was created by applying co-kriging to 33 monthly series, achieving good results, although with some limitations in areas close to the Andes Mountains. With the information generated, a climatic regionalization was carried out using the k-means clustering method and the modified Thornthwaite classification, which determined 11 contrasting climatic regions in Santa Cruz. The warmest and driest areas were in the center and northeast of Santa Cruz, while the coldest and wettest were located in the south and southwest. The thesis then addressed the analysis of trends in annual and seasonal precipitation, the occurrence of meteorological droughts (intensity, duration and frequency), and climate projections up to the year 2100 under different greenhouse gas emission scenarios. The study of droughts, based on the Standardized Precipitation Index for a six-month scale (SPI6), showed that more than 70% of the provincial area exhibited a negative trend in annual precipitation during 1961-2020, especially in autumn and winter. Under a high emission scenario (SSP5-8.5), a decrease of up to 30% in annual precipitation is projected for the period 2081-2100, with longer and more expected severe droughts, especially in the western sector of the province. As part of final objectives, the distribution of ANPP in Santa Cruz was analyzed, identifying areas of high and low productivity. Subsequently, projected changes in this variable toward the end of the century were evaluated using climate impact models. The results showed mixed trends depending on the model and scenario: in the worst climate scenario (SSP5-8.5), increases in ANPP are expected in the west and center, but with estimated significant reductions in the north and southeast due to lower precipitation. In conclusion, the results confirm a progressive aridification of the province, especially in the center and northwest— that could be worse in the future if actions to reduce greenhouse gas emissions are not taken. These findings constitute a valuable contribution to knowledge for decision-making in the development of adaptation strategies for productive systems in response to the expected impacts of climate change in the region.