Impacto del uso de suelo y cambio climático en el caudal y generación de sedimentos en la cuenca Puyango-Tumbes

Abstract

El cambio de uso del suelo y cambio climático constituyen los principales factores impulsores del cambio hidrológico de las cuencas hidrográficas. El propósito de este estudio fue simular el impacto de diferentes escenarios de cambio de uso y cobertura de la tierra (LULC: 1985, 1995, 2005 y 2015) en el balance hídrico, a través del modelo SWAT, en la cuenca del río Puyango–Tumbes en un período de 35 años (1981–2015). Además, analizar los impactos del cambio climático derivados de CMIP6 para dos vías de concentración (SSP2–4.5 y SSP5–8.5), con dos escenarios de LULC: (a) optimista: con menor efecto antrópico (LULC_1985) y (b) pesimista: más real en cuanto a los impactos (LULC_2015). El análisis de LULC muestra un aumento del porcentaje de área de la cuenca cubierta por pastizales (18 %) y una disminución de las sabanas (38 %). Las características del caudal cambiaron desde 1985 al 2015 en las tres estaciones hidrométricas analizadas. La estación Pindo presentó una disminución de 4,05 m3s-1, la estación Puyango 33,38 m3s-1 y la estación El Tigre con 21,82 m3s-1. La dinámica del ciclo hidrológico presentó una tendencia creciente en la evapotranspiración (2,14 %) y por el contrario una disminución del caudal superficial 20,72 %, percolación 29,19 % y flujo lateral 0,93 %. Las simulaciones futuras indicaron en Pindo, Puyango y El Tigre un aumento en la generación de sedimentos para el escenario pesimista bajo SSP5–8.5, seguido por el escenario pesimista SSP2–4.5. La generación de sedimentos fue menor para los optimistas SSP5–8.5, y aún más bajos para los optimistas SSP2–4.5. Sin embargo, las últimas estimaciones siguen siendo considerablemente más altas que las condiciones de referencia. La evidencia de estos cambios y la evaluación de sus efectos son particularmente relevantes para la gestión sostenible a largo plazo de los recursos hídricos.

Change in land use and climate change constitute the main driving factors of hydrological change in hydrographic basins. The purpose of this study was to simulate the impact of different land use change scenarios (LULC: 1985, 1995, 2005 and 2015) on the water balance, through the SWAT model, in the Puyango–Tumbes River basin in a period of 35 years (1981–2015). Furthermore, analyze the impacts of climate change derived from CMIP6 for two concentration pathways (SSP2–4.5 and SSP5–8.5), with two LULC scenarios: (a) optimistic: with less anthropic effect (LULC_1985) and (b) pessimistic: more real in terms of impacts (LULC_2015). LULC analysis shows an increase in the percentage of watershed area covered by grasslands (18 %) and a decrease in savannas (38 %). The flow characteristics changed from 1985 to 2015 in the three hydrometric stations analyzed. The Pindo station presented a decrease of 4,05 m3s-1, the Puyango station 33,38 m3s-1 and the El Tigre station with 21,82 m3s-1. The dynamics of the hydrological cycle presented an increasing trend in evapotranspiration (2,14 %) and, on the contrary, a decrease in surface flow 20,72 %, percolation 29,19 % and lateral flow 0,93 %. Future simulations indicated in Pindo, Puyango and El Tigre an increase in sediment generation for the pessimistic scenario under SSP5–8.5, followed by the pessimistic scenario SSP2–4.5. The generation of sediments was lower for the optimistic SSP5–8.5 scenarios, and even lower for the optimistic SSP2–4.5 scenarios. However, the latest estimates are still considerably higher than baseline conditions. Evidence of these changes and evaluation of their effects are particularly relevant for the long-term sustainable management of water resources.