Resumen de The role of evapotranspiration in water resources management: local measurements and regional estimates
Para llevar a cabo una gestión adecuada de los recursos naturales disponibles, se requiere de una planificación previa. En el caso del recurso agua, por su especial importancia para la vida y su escasa disponibilidad en algunas regiones, la planificación hidrológica se torna fundamental. La evapotranspiración (ET) constituye un componente clave de los balances de agua y energía. Por lo tanto, conocer su magnitud es crucial para una buena planificación. Esta tesis evalúa el papel de la evapotranspiración en la gestión de recursos hídricos a diferentes escalas, incluyendo aspectos espaciales y temporales, sobre la misma zona de estudio: la cuenca hidrográfica del río Henares ?parte del río Tajo, España. Mientras que el aspecto espacial se abarca analizando diferentes metodologías para estimar la evapotranspiración, desde mediciones locales a estimaciones regionales con teledetección y modelización hidrológica, el temporal se centra en evaluar la disponibilidad de recursos hídricos en la cuenca bajo escenarios de cambio climático. Primeramente se ha evaluado un método empírico simple para la estimación de valores diarios de ET a escala local, basado en la relación entre el contenido de humedad del suelo y el cociente entre ET y evapotranspiración potencial. Para ello, se llevaron a cabo mediciones in situ durante el período de crecimiento de un cultivo experimental en 2010 (trigo) y 2011 (avena), localizado en Alcalá de Henares. Sendas campañas incluyeron mediciones de flujo de calor sensible (H) obtenidas con escintilómetro, flujo de calor en el suelo (G) y radiación neta (Rn), así como otras variables meteorológicas típicas, usadas para obtener ET como resto del balance de energía en superficie. Los resultados indicaron un funcionamiento razonablemente bueno, a pesar de ser dependientes del tipo de suelo y cultivo, así como de necesitar una calibración previa. La teledetección ha demostrado ser una potente herramienta para cuantificar flujos de agua a escala regional. El método del triángulo, en particular, estima la fracción evaporativa (EF), definida como el cociente entre ET y energía disponible, en base a la relación que existe entre observaciones remotas de temperatura de superficie y un índice de vegetación. Esta metodología se ha utilizado frecuentemente como una aproximación para estimar ET, en general sobre grandes áreas homogéneas y semiáridas. En este estudio se ha llevado a cabo una interpretación de este espacio triangular sobre una zona heterogénea, utilizando imágenes de satélite con diferentes resoluciones, desde los 30 m (Landsat5-TM), a 1 km (Envisat/AATSR-MERIS) y 5 km (MSG-SEVIRI). Así mismo se han analizado algunos aspectos influyentes en el funcionamiento del modelo, como la resolución espacial, las condiciones del terreno, el índice de vegetación empleado y el método para derivar los bordes del triángulo. Las estimaciones de EF obtenidas se validaron con las mediciones en campo de las campañas experimentales. Los resultados indicaron que a la hora de trabajar con grandes ventanas espaciales, eliminar áreas con disimilitudes topográficas (altitud y pendiente), mejora el funcionamiento del método. Así mismo, sustituir el índice de vegetación típicamente usado, NDVI, por estimaciones de satélite de LAI permite obtener una mejor caracterización del borde húmedo, mejorando los resultados. En general, los resultados del estudio mostraron un funcionamiento relativamente bueno del método del triángulo para estimar EF, variando en precisión con respecto la escala espacial empleada. Así mismo, se ha llevado a cabo una evaluación de la afección del cambio climático sobre la disponibilidad de recursos hídricos en la cuenca. En esta última parte se han comparado dos modelos distribuidos de simulación hidrológica con base física: el modelo SIMPA, oficialmente usado en España por las Confederaciones Hidrográficas para planificaciones hidrológicas, y el modelo MKE SHE, del Instituto Hidráulico Danés (DHI). Los resultados mostraron que MIKE SHE funcionó mejor que SIMPA, tanto para el periodo de calibración (1980-1990), como para el de validación (1990-2006), proporcionando simulaciones de caudal de mayor precisión. Además, se compararon estimaciones de la futura demanda urbana de agua para el corto (2000-2025) y medio-largo (2025-2050) plazo en la cuenca, obtenidas en base a proyecciones de crecimiento poblacional y económico, con las estimaciones de caudal de MIKE SHE de una de las subcuencas para los escenarios de cambio climático (B1, A1B y B2), regionalizados por la Agencia Estatal de Meteorología. Las simulaciones mostraron un notorio impacto del cambio climático sobre el caudal de la subcuenca, con reducciones globales entre el ~30% y el ~60% en comparación con el escenario base (1980-2000), a pesar de verse satisfecha la futura demanda urbana de agua para la principal población en la zona de estudio. Cada una de las metodologías aquí expuesta representa una herramienta de ámbito particular que facilita la estimación de la disponibilidad de recursos hídricos para los gestores competentes. Aunque cada metodología se corresponde con una escala de aplicación distinta, tienen el potencial de complementarse unas a otras, integrando un entendimiento global de los procesos físicos evaluados.
