Evaluación ecohidrológica del uso del territorio en la región de los partidos de La Plata, Berisso y Ensenada bajo la influencia de los efectos del cambio climático

Abstract

Las distintas actividades humanas ejercen presiones diferenciales sobre el ambiente, provocando cambios en el uso y la cobertura del suelo que pueden traer como consecuencia, la alteración del ciclo hidrológico a escala local o regional. Por otro lado, éste también puede verse afectado por el cambio climático global (CCG). En la región del Gran La Plata, al NE de la provincia de Buenos Aires, han ocurrido en los últimos 100 años distintos episodios de inundación, los cuales se han agudizado en la última década, produciendo en el caso más severo numerosas pérdidas de vidas y de bienes materiales, por lo que su análisis cobra un interés especial. Estos episodios podrían estar relacionados no solo con las características naturales de la región, sino también, con el tipo o nivel de manejo de las cuencas hidrográficas a través de los años, que provoca cambios en el uso y la cobertura del suelo de manera desigual entre las cuencas de la región. El efecto del CCG en esta situación, podría resultar en el aumento del volumen de agua disponible para la escorrentía superficial, agravando el impacto sobre la región y su población. Aunque, también éste podría ser diferente si las cuencas tienen distintos grados de antropización. El objetivo del presente estudio fue estimar los cambios en el uso y la cobertura del suelo y el impacto que tiene en la respuesta hidrológica, en tres cuencas hidrográficas seleccionadas (arroyos Martín-Carnaval, Del Gato y El Pescado) de la región conformada por los partidos de La Plata, Berisso y Ensenada, ante distintos escenarios “sin” y “con” cambio climático global (CCG). Para ello, se identificaron las categorías de cobertura y uso del suelo de cada una de estas cuencas hidrográficas, para tres escenarios distintos correspondientes a años del pasado, presente y futuro (1986, 2011 y proyección 2050), estableciéndose además, las superficies ocupadas por cada categoría de uso y cobertura del suelo. A partir de esto, se determinaron y analizaron de manera comparativa los cambios en la cobertura y uso del suelo ocurridos temporal y espacialmente. Esta tarea se llevó a cabo mediante la interpretación de mapas clasificados de cobertura y uso del suelo y el empleo de software de sistema de información geográfica. Asimismo, se estableció el índice de impacto humano potencial (IHP) para el año 2011, que sintetiza el grado de antropización del área y muestra el impacto potencial de la población que afecta o altera los procesos hidrológicos. Éste se generó a partir de la combinación de mapas de indicadores de presión con influencia en los procesos hidrológicos (originados desde mapas de cobertura y uso del suelo, la implementación de una clasificación jerárquica de valores según su impacto y una reclasificación), con mapas de otras variables, como son la población humana, la producción de residuos sólidos urbanos y el grado de impermeabilización del suelo (originados a partir de datos estadísticos asociados a la cartografía a nivel de radio censal, la normalización de datos, la determinación de categorías según la escala establecida y una clasificación de cada radio censal). Se usó el software de sistema de información geográfica para su desarrollo. Por último, se determinaron y analizaron mediante simulación, las respuestas hidrológicas de las cuencas para los escenarios planteados en situación “sin” y “con” CCG, considerando precipitaciones con intensidades acordes a seis recurrencias de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años y datos relacionados a distintas condiciones de cobertura y uso del suelo, como también otros datos requeridos por el modelo. Se utilizó el modelo hidrológico HEC-HMS. Con esos resultados, se estudió además el impacto del CCG en la respuesta hidrológica y su efecto sinérgico. Los resultados obtenidos en base a los escenarios planteados, permiten estimar que hay una tendencia dominante en el crecimiento de la urbanización y de la utilización de invernáculos en las cuencas Martín-Carnaval y Del Gato. En este aspecto, estaría menos afectada la de El Pescado, donde prevalece la cobertura de pastizales. Se considera que esta última cuenca podría seguir siendo la menos alterada respecto a cambios en la cobertura y uso del suelo al año 2050. Esto es coincidente con los resultados obtenidos en relación al IHP, que se asocia positivamente a un incremento del escurrimiento superficial y del riesgo de anegamiento en cada una de las tres cuencas hidrográficas analizadas. En la cuenca Del Gato, el IHP es heterogéneo presentando valores medios o altos, bajos y muy bajos. En la cuenca del arroyo Martín-Carnaval, el IHP es bajo o muy bajo. La cuenca El Pescado muestra en su mayoría valores de IHP muy bajo, si bien hay valores de bajo impacto. Las áreas con mayores valores de impacto coinciden con zonas urbanizadas, rurales con producción de cultivos bajo cubierta, extractivas y de usos especiales, mientras que las de muy bajo impacto se corresponden con zonas menos habitadas, más naturales y rurales, con vegetación o con escasa impermeabilización del suelo. Las simulaciones del comportamiento hidrológico de las distintas cuencas, permiten estimar un aumento del volumen de escurrimiento y del caudal máximo, así como una eventual disminución del tiempo para alcanzar este último (tiempo al pico), como consecuencia del cambio en la cobertura y uso del suelo producida desde el año 1986, así como de las proyectadas para el año 2050, en situación “sin” y “con” CCG. Al comparar ambas situaciones, se distingue que el CCG tiene mayor impacto hidrológico en las tres cuencas estudiadas, cuando las lluvias que se producen corresponden a períodos de retorno más cortos (2 años). Por otro lado, el impacto del CCG, también se hace más evidente en la cuenca del arroyo El Pescado. Eso es, porque en dichos casos, se presentan los mayores porcentajes de aumento en el volumen de escurrimiento y en los caudales máximos. Más aún, el CCG tiene un efecto sinérgico respecto a un incremento del riesgo de inundación, ya que los cambios en la cobertura y uso del suelo condicionan un mayor escurrimiento superficial, y el CCG condiciona un aumento de las precipitaciones. Finalmente, se discuten estrategias para la gestión del territorio con el fin de prevenir y minimizar los efectos del CCG sobre el riesgo de inundación en la región.

Different human activities exert differential pressures on the environment, causing changes in the land use and cover which results in the alteration of the hydrological cycle on a local or regional scale. On the other hand, this can be affected by Global Climatic Change (GCC). In Gran La Plata region, in the north-east of the Province of Buenos Aires, there have been different flood episodes in the last 100 years, which have intensified in the last decade causing, in the most severe cases, lives and goods losses, so its analysis is of special interest. These episodes could be related not only to natural features of the region but also to the management of the hydrographic basins throughout the years, which leads to changes in the land use and coverage unevenly across the basins of the region. The GCC effect in this situation could result in an increasing volume of available water for surface runoff, intensifying the impact on the region and its population. Although, this could also be different if the basins were to have variable anthropization levels. The goal of this research was to identify and estimate the hydrological consequences resulting in changes in land use and cover, as well as the GCC effect in the basins of Martín-Carnaval, Del Gato and El Pescado creeks, in the area including La Plata, Berisso, Ensenada and Magdalena departments, in different scenarios “with” and “without” Global Climate Change (GCC) For this purpose, the categories for land use and cover were identified for three different scenarios corresponding to certain years in the past, present and future (1986, 2011 and 2050 projection), from which the changes in land use and cover were determined in time and space. This task was done through the interpretation of classified maps of land use and cover, and the use of geographic information system software. Likewise, Human Potential Impact (HPI) index was established for the year 2011, which summarizes the anthropization level of the area and shows the potential impact of the population which affects or changes hydrological processes. Such an index was generated from a combination of maps of pressure indicators with influence on hydrological processes (originated from land cover and use maps, its implementation in a hierarchical classification of values according to impact and reclassification) and maps with other variables such as human population, the production of solid waste and the degree of soil waterproofing (originated from statistical data associated with cartography at the census radious level and a classification of each census tract). The geographic information system software was used for its development. Ultimately, hydrological results were determined and analyzed in the researched basins for the situation scenarios “with” and “without” GCC, considering rainfall intensity according to six recurrence rates in 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years through the use of the HEC-HMS hydrological model. With these results, the impact of the GCC on the hydrological response and its synergistic effect was also studied. The results obtained allow to conclude that there is a dominant tendency in urbanization growth and the use of hothouses of Martín-Carnaval and Del Gato basins. In this aspect, El Pescado, where grassland coverage prevails, is less affected. This is expected to be the least affected area regarding changes in land use and cover in 2050. This corresponds with results obtained regarding the HPI, which is positively associated with an increase of surface runoff and flooding risk in each one of the three hydrographic basins. In Del Gato basin, the HPI is heterogeneous, showing high, medium, low and very low impact. In Martín-Carnaval creek basin, the HPI is low or very low. El Pescado basin mostly shows very low HPI values. Areas with high, medium and low impact correspond with urban areas, rural indoor crop production, extractive and special uses, as the very low impact areas correspond with less inhabited places, more rural and natural ones, with vegetation or small degree of soil waterproofing. Simulation of the hydrological behavior of the different basins allow us to estimate an increasing volume surplus and peak flow, as well as an eventual decrease in the time to reach this peak (time to peak), which has relation with the transformation in land use and cover produced since 1986 and projected to 2050, “with” and “without” GCC. Comparing both situations it can be seen that the GCC has a greater hydrological impact along the three basins researched when downpour corresponds to shorter return periods (2 years). The Global Climate Change impact is clearer in El Pescado basin. This is because those cases have the highest percentage in the runout volume and peak flow. Furthermore, the GCC has a synergistic effect regarding an increase in flood risk, because changes in land use and cover condition major surface runout, and the GCC conditions rainfall increase. Finally, strategies are discussed for the territory management, with the intention to prevent or diminish the GCC effects over the flood risk in the region.