Evaluación del hábitat de peces nativos en un tramo del río Júcar bajo diversos escenarios de cambio climático

Abstract

[ES] El cambio climático ejerce influencia sobre la hidrosfera y la biosfera en diferentes escalas espaciales, generando modificaciones en los procesos hidrológicos a nivel de cuenca. Estas alteraciones, a su vez, repercuten en la hidrodinámica y las condiciones del hábitat a nivel de tramo fluvial, generando impactos en la biota. La exploración del efecto de estos cambios a nivel local exige la implementación de una secuencia de modelos, abarcando distintas escalas. Asimismo, la simulación bajo diversos escenarios de cambio climático nos brinda la posibilidad de estimar un abanico de impactos. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo estimar el impacto del cambio climático sobre los hábitats de peces de agua dulce en el tramo medio del río Júcar. Para lograrlo, se aplicaron modelos computacionales basados en procesos (Témez y GAMS) para predecir los caudales circulantes en el tramo de Madrigueras (Albacete). Se consideraron cuatro escenarios de cambio climático del proyecto CMIP6 (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0 y SSP5-8.5), así como horizontes a corto (2022-2040), medio (2041-2070) y largo (2071-2100) plazo. A partir de dichos caudales, las condiciones hidráulicas se simularon mediante un modelo hidráulico uni-dimensional (1D). La evaluación de las condiciones hidráulicas se basó en modelos de reglas difusas, que combinan datos empíricos sobre preferencias hidráulicas con conocimiento experto. Esta cadena de modelos aplicados de manera consecutiva permitió prever los cambios en la disponibilidad de hábitats (hábitat potencial útil) inducida por el cambio climático para diferentes tallas de tres especies de peces: Luciobarbus guiraonis, Parachondrostoma arrigonis y Squalius valentinus. El modelo hidrológico pronosticó una variación significativa los caudales futuros, indicando entre +2.1 y +11.6%, ¿18.7 y ¿39.1% y ¿8 y ¿73.5% (respecto al caudal medio histórico) en el corto, medio y largo plazo, respectivamente. En consecuencia, se espera una disminución en la idoneidad del hábitat para los peces, variando entre un 45% y un 80%, dependiendo del escenario y especie. Sin embargo, la intensidad de estos cambios varia en gran medida dependiendo de la especie y la talla considerados. En conjunto, este estudio destaca la importancia de coordinar enfoques de simulación hidrológica, hidráulica y de hábitats con base científica como herramientas eficaces para la estimación del abanico de impactos del cambio climático en la cuenca del Júcar y que deberían ser considerados por los gestores para su mitigación.

[EN] Climate change influences the hydrosphere and biosphere at different spatial scales, generating modifications in hydrological processes at the basin level. These alterations, in turn, affect hydrodynamics and habitat conditions at the river reach level, generating impacts on biota. Exploring the effect of these changes at the local level requires the implementation of a sequence of models covering different scales. In addition, simulation under various climate change scenarios allows us to estimate a range of impacts. In this context, the present study aimed at estimating the impact of climate change on freshwater fish habitats in the middle reaches of the Júcar river. To achieve this objective, process-based computational models (Témez and GAMS) were applied to predict the circulating flows in the Madrigueras segment (Albacete). Four climate change scenarios of the CMIP6 project were considered (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, and SSP5-8.5), as well as short (2022-2040), medium (2041-2070) and long (2071-2100) term horizons. Hydraulic conditions were simulated using a one-dimensional (1D) hydraulic model from these flow rates. The evaluation of the resulting hydrulics was carried out fuzzy rule-based models, which combined empirical data on hydraulic preferences with expert knowledge. The applied chain of consecutively models allowed predicting changes in habitat suitability (weighted usable area) induced by climate change for several size classes of three fish species: Luciobarbus guiraonis, Parachondrostoma arrigonis, and Squalius valentinus. The hydrological model predicted significant future flow variation between +2.1 and +11.6%, -18.7 and -39.1%, and -8 and -73.5% (concerning the historical mean flow) in the short, medium and long term, respectively. Consequently, a decrease in habitat suitability for fish is expected, varying between 45% and 80%, depending on scenarios and species. However, the intensity of these changes is highly dependent on the species and size of the fish. Overall, this study highlights the importance of coordinating science-based hydrological, hydraulic and habitat simulation approaches as practical tools for estimating the range of climate change impacts in the Júcar basin that managers should consider for mitigation.