Simulación del efecto de escenarios climáticos en la cuenca del Turia

Abstract

[ES] El desarrollo de este trabajo busca estudiar en profundidad la disponibilidad del recurso hídrico en el territorio acotado por la cuenca hidrográfica del río Turia, y en particular en los impactos que se presentarán en dicha disponibilidad por la ocurrencia de diversos escenarios de cambio climático.

Para lograr este objetivo, se propone una metodología que haga uso conjunto tanto de algunas de las prácticas más habituales, como de aquellas prácticas novedosas en el ámbito científico. Para entender las generalidades de dicha metodología éstas se han condensado en cinco grandes actividades.

¿ Obtención, tratamiento y análisis de la información histórica: Como resultado de esta actividad se obtendrá, desde múltiples fuentes, la información más actualizada y de mejor calidad concerniente al clima y la hidrología de la cuenca.

En primer lugar se obtendrán registros de precipitación y temperaturas (medias, mínimas diarias y máximas diarias) a nivel mensual, de alta resolución sobre la cuenca. Para ello se hará uso de la iniciativa Spain02, desarrollada por la Universidad de Cantabria. Paralelamente se obtendrán series históricas de precipitación, temperatura y evapotranspiración potencial en estaciones meteorológicas de la red SIAR.

Por otra parte, se obtendrán las series de aportaciones restituidas a régimen natural en los cinco puntos de control definidos para la cuenca del Turia en el Plan Hidrológico de la Demarcación Hidrográfica del Júcar (PHJ).

¿ Calibración y validación del modelo hidrológico: El objetivo de esta actividad es la construcción de un modelo hidrológico de Témez para las cinco subcuencas en las que se subdividirá la cuenca del río Turia, y que estos sean lo suficientemente robustos y confiables para el desarrollo del estudio. Para ello los modelos se calibrarán y validarán usando la información rigurosamente seleccionada en la actividad anterior.

¿ Obtención, tratamiento y análisis de la información de cambio climático: En este caso se obtendrán las predicciones de las series climáticas futuras de múltiples combinaciones de modelos climáticos generales y regionales. La obtención de esta información se apoyará en la iniciativa EUROCORDEX y cubrirá un periodo de análisis hasta el año 2100.

Adicionalmente, a toda la información climática recopilada se le realizará una corrección del sesgo empleando el método de mapeo por cuantiles. Este proceso se apoyará en la utilización del lenguaje de programación R.

¿ Evaluación y selección de modelos de cambio climático: A partir de los resultados de las dos actividades anteriores se evaluará el desempeño de los modelos de cambio climático desde dos ópticas. La primera de ellas, la más comúnmente utilizada, se encargará de abordar el desempeño climático de los modelos en un periodo de referencia predefinido en comparación con la información histórica observada. La segunda óptica, empleada en estudios más recientes, evaluará el desempeño hidrológico de los modelos climáticos. Para ello se utilizará como métrica la señal de cambio en las aportaciones a nivel de año medio entre un periodo de referencia o control y un periodo de validación o evaluación.

Adicionalmente, se propondrá un criterio de evaluación conjunto que permita jerarquizar el desempeño hidro-climático de los modelos. De esta forma se identificarán y suprimirán del estudio aquellos modelos que resulten inadecuados y supongan un incremento en la incertidumbre de los resultados.

¿ Evaluación del sistema de gestión actual de la cuenca y de los impactos frente a escenarios climáticos futuros: Partiendo de los modelos climáticos seleccionados, se actualizarán y calibrarán modelos de recursos hídricos para la gestión de la cuenca empleando el software Aquatool+ de la UPV. De esta actividad se obtendrá como resultado toda una gama de series históricas a corto, mediano y l

[EN] The development of this study seeks to deeply analyze the availability of water resources in a territory bounded by the hydrographic basin of the Turia river, and in particular in the impacts that will occur in such availability due to the occurrence of various climate change scenarios.

To achieve this objective, we propose a methodology that takes advantage of some of the most common practices, as well as those novel practices in the climate change scientific field. To understand the generalities of this methodology, they have been condensed into the next five major activities.

¿ Obtaining, processing and analyzing historical information: As a result of this activity, the most up-to-date and better quality information regarding the climate and hydrology of the basin will be obtained from multiple sources.

From the climatic point of view, records of precipitation and temperatures (average, daily minimum and daily maximum) will be obtained at a monthly level, with high resolution over the basin. The origin of this information will be the Spain02 initiative, developed by the University of Cantabria. Additionally, to validate this information, historical series of precipitation, temperature and evapotranspiration will be obtained in SIAR meteorological stations that are representative for the study.

From the hydrological point of view, the historical series of contributions restored to the natural regime in the five control points defined for the Turia basin in the Hydrological Plan of the Júcar River Basin (PHJ) will be obtained. This information will be obtained directly from the competent basin organization and will be contrasted with the information contained in PATRICAL.

¿ Calibration and validation of the hydrological model: The objective of this activity is the construction of a Témez hydrological model for the five sub-basins into which the Turia river basin will be subdivided. This models should be sufficiently robust and reliable for the development of the study. For this, the models will be calibrated and validated using the rigorously selected information in the previous activity.

¿ Obtaining, processing and analyzing climate change information: In this case, the predictions of future climate series will be obtained from multiple combinations of general (GCM) and regional climate models (RCM). This information will be acquired from the EUROCORDEX initiative sponsored by the World Climate Research Program and will cover a period of analysis until the year 2100.

Additionally, all the climatic information collected will be bias adjusted using the quantile mapping method. For this adjustment the R programming language Will be used.

¿ Evaluation and selection of climate change models: From the results of the two previous activities, the performance of climate change models will be evaluated from two perspectives. The first of them, the most commonly used, will evaluate the climate performance of the models in a predefined reference period in comparison with the observed historical information. The second scope, used in more recent studies, will evaluate the hydrological performance of the climate models. For this, the signal of streamflow change at an average year scale between a reference period and a validation period will be used as a metric.

Additionally, a joint evaluation criterion will be proposed that allows ranking the performance of the models. In this way, those models that are inappropriate and involve an increase in the uncertainty of the results will be identified and eliminated from the study.

¿ Evaluation of the current management scheme of the basin and of the impacts of future climate scenarios: Based on the selected climate models, models of water resources for the management of the basin will be updated and calibrated using the Aquatool+ software of the Polytechnic University of Valencia. As a result of this activity, a whole range of short, medium and long-term hist