Implementación de modelos de balance hídrico a nivel mensual para la evaluación del efecto del cambio climático sobre la disponibilidad del recurso hídrico en la cuenca del río Coello

Abstract

El presente trabajo se ejecutó con el objetivo de evaluar el efecto del cambio climático sobre la disponibilidad de recurso hídrico en la cuenca del río Coello. Para esto, se implementaron a escala mensual los modelos de balance hídrico de Témez, GR2M, WAPABA y el modelo de planeamiento y evaluación del recurso hídrico WEAP. Se estableció una estrategia en la que se cubrieron las etapas de calibración y validación empleando el método de optimización global Shuffled Complex Evolution (SCE-UA). Adicionalmente, se evaluó el comportamiento de los modelos a través de múltiples métricas de desempeño. Posteriormente, se realizó a través de los modelos con mejor desempeño, la simulación de los escenarios de cambio climático (RCP 4.5 y RCP 8.5), para el periodo 2020 – 2100 y se evaluaron cambios de caudal mensual de la cuenca del río Coello respecto al periodo de referencia (1990 – 2015). Los modelos GR2M y WAPABA a pesar de contar con tan solo 3 y 5 parámetros respectivamente, tuvieron un desempeño satisfactorio en la representación de la descarga con NSE de 0.28 y 0.26 respectivamente (siendo 0 el valor óptimo). El modelo de Témez presentó el peor desempeño tanto para la etapa de calibración como de validación en las subcuencas evaluadas. Los hidrogramas bajo escenarios de cambio climático obtenidos a través de los modelos WAPABA y WEAP permitieron la identificación de un aumento en el caudal medio mensual multianual para los meses de julio a noviembre y una posible reducción en los caudales medios mensuales durante los meses de febrero a junio. Los cambios del régimen respecto al periodo de referencia deben ser analizados por los tomadores de decisiones para su inclusión en los instrumentos de planificación de la cuenca hidrográfica.

Abstract: This study was carried out with the objective of evaluating the effect of climate change over the availability of water resources in the Coello river basin. The water balance models of Témez, GR2M, WAPABA and the Water Evaluation And Planning system (WEAP) have been implemented. The calibration stage was covered using the SCE-UA global optimization model and the behavior of the implemented models were evaluated trough six performance metrics. The simulation of hydrology considering climate change scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) for the 2020 – 2100 period have been executed through the models with better performance. The results were used to evaluate the changes in monthly discharge about the reference period (1990 – 2015). The GR2M and WAPABA models, despite having only three and five parameters respectively, get satisfactory results in the representation of the discharge with NSE of 0.28 and 0.26 for the calibration stage. Témez’s model get the worst performance for the calibration and verification stages in the sub-basins studied. The discharge series under climate change generated, enable the detection of a probable increase in average monthly flow from July to November and a possible reduction in the average monthly flows from February to June under all climate change scenarios.