Impacto de los cambios en el uso y la cobertura de la tierra y de la variación del clima, sobre los principales componentes del balance de agua en la cuenca del río Colorado, Argentina

Abstract

La cuenca del río Colorado, en Argentina, está inmersa en un sistema árido y vulnerable frente a la variabilidad climática y, sumando complejidad a la situación de disponibilidad y manejo del agua, su interprovincialidad. En vista de los cambios en el uso y la cobertura del suelo que han venido ocurriendo, y anticipándonos a los futuros cambios, es importante entonces conocer las consecuencias sobre las principales componentes del balance de agua en este sistema. Existen importantes vacíos de conocimiento sobre los impactos potenciales que provocaría la conversión de sistemas naturales a agricultura bajo riego sobre la hidrología regional en la cuenca y, en consecuencia, sobre la prestación de los servicios ecosistémicos. El objetivo de esta investigación es estudiar los efectos de los cambios en el uso y la cobertura de la tierra sobre los principales componentes del balance de agua, ante distintas situaciones de variación climática en la cuenca del río Colorado. Para abordar dicho objetivo se seleccionaron componentes del balance de agua a escala de cuenca i) nieve, ii) caudal, iii) precipitación, iv) evapotranspiración; y a escala de lote i) precipitación, ii) evapotranspiración y iii) requerimiento de riego de los principales cultivos en la cuenca media del río Colorado. Se utilizó información de series históricas de estaciones meteorológicas e hidrológicas y, además la provista por sensores remotos, a partir de la cual se analizó el comportamiento anual e interanual de las variables a escala de cuenca y lote desde 2000 a 2015. Se evaluó la relación entre la cobertura de nieve y el caudal del río, y de este último con la conductividad eléctrica. También se caracterizó la morfometría, correspondiente a las subcuencas de los ríos Grande y Barrancas, y se asociaron parámetros de relieve (elevación, pendiente y orientación) con la cobertura de nieve estimada. Sobre la cuenca media, se evaluaron los cambios en el uso y la cobertura del suelo desde 2000 a 2015, y sobre el sector donde se desarrolla la agricultura bajo riego se determinaron la evapotranspiración y los requerimientos de riego y la huella hídrica de los cultivos de alfalfa y maíz. Por último, se plantearon y analizaron escenarios de expansión agrícola en la cuenca media, bajo escenarios de variabilidad climática. Los resultados mostraron que la cobertura de nieve ha disminuido hacia el final del período estudiado, y que además tiene menor permanencia en los meses de otoño-invierno primavera. Como resultado el derrame del río Colorado ha disminuido y su conductividad eléctrica ha aumentado en los últimos años. Los balances de agua para los cultivos de alfalfa y maíz, a escala de lote, mostraron una alta demanda de agua por parte de los cultivos, asociada a la alta demanda atmosférica y a la baja retención del suelo. A partir del planteo y evaluación de escenarios de expansión de la agricultura bajo riego y escenarios climáticos, se encontró que el agua será limitante en la cuenca media del río Colorado, en la provincia de La Pampa. De esta manera, se podría pensar en la redistribución de caudales entre las provincias que integran la cuenca y también en la producción de cultivos más eficientes en el uso del agua, para aumentar la eficiencia de riego del sistema, y la diversificación de la producción, entre otros. Para lograr un desarrollo sustentable de la cuenca, es necesario contar con conocimiento y tecnología que aseguren un manejo equitativo, eficiente y sustentable del agua. En este marco de conocimiento, y con la disponibilidad de herramientas, como modelos hidrológicos y sensores remotos, se hizo factible un abordaje a distintas escalas temporales (anual e interanual) y espaciales (lote y cuenca). Se aportaron conocimientos que permiten entender con mayor detalle la dinámica hídrica de la cuenca del río Colorado. Esta información es útil para administradores, gestores del recurso agua y técnicos, con el objetivo de minimizar los impactos y riesgos, lo que resulta sumamente interesante en vista al ordenamiento del territorio.

The Colorado river basin, in Argentina, is immersed in an arid and vulnerable system in the face of climate variability, adding complexity to the situation of availability and management of water, its interprovinciality. In view of the changes that have been occurring, and anticipating future changes, it is elementary to know the consequences on the main components of the water balance in this system. There are important gaps in knowledge about the potential impacts that the conversion of natural systems to agriculture under irrigation would have on regional hydrology in the Colorado basin (Argentina), and consequently, on the provision of ecosystem services. The objective of this work is to study the effects of changes in the use and coverage of land on the main components of the water balance, in different situations of climatic variation in the Colorado river basin. To approach that objective, some components of the water balance at basin scale were selected i) snow ii) flow iii) precipitation iv) evapotranspiration and batch scale i) precipitation ii) evapotranspiration and iii) irrigation requirement crops in the middle basin of the Colorado river. We have used information from historical series of meteorological and hydrological stations and, in addition, the one provide by remote sensors, from which the annual and interannual behavior of the variables at basin and lot scale from 2000 to 2015 was analyzed. The relationship between the snow cover - flow rate and the flow rate - electrical conductivity were evaluated. The morphometry of the upper basin of the Colorado river, corresponding to the subbasin of the Grande and Barrancas rivers, and relief parameters (elevation, slope and orientation) were associated with the estimated snow cover. About the middle basin, the changes in the use and land cover from 2000 to 2015 were evaluated, and on the sector where the agriculture under irrigation is developed, the evapotranspiration and the irrigation requirements and the water footprint of the crops were determined for alfalfa and corn. Finally, scenarios of agricultural expansion in the middle basin were raised and analyzed, under scenarios of climatic variability. The results showed that the snow cover has decreased towards the end of the period studied, and that, it also has less permanence in the months of autumn-winter-spring. As a result, the Colorado river spill has decreased while its electric conductivity has increased in recent years. On a lot scale, the water balances for the alfalfa and corn crops, showed high demand by the crops, associated with high atmospheric demand and low soil retention. The evaluation of scenarios of expansion of agriculture under irrigation and climatic change, it was found that water would be limiting in the middle basin of the Colorado river, in the province of La Pampa. In this way, we could think of flows between the provinces that make up the basin, and also in the production of more efficient crops in the water use, increase irrigation efficiency in the system, production diversification and flows redistribution, among others. To achieve a sustainable development of the basin, it is inevitable to have knowledge and technology that ensure an equitable, efficient and sustainable management of water. In this knowledge framework, and with the availability of tools, such as hydrological models and remote sensing, an approach to different time scales (annual and interannual) and spatial (lot and basin). Knowledge was provided that allow to understand in greater detail the water dynamics of the Colorado river basin. This valuable information is available to administrators, water resource managers and technicians, with the objective of minimizing the impacts and risks, which is extremely interesting in view of land use planning.