Desertification assessment and future scenarios in the context of the climate change influence in lebanonplanning for restoration activities and hydrological modeling

Resumen

1. Introducción o motivación de la tesis La modelación hidrológica y los datos de apoyo necesarios son cruciales para el desarrollo de las zonas áridas y semiáridas que suelen estar sometidas a presiones ambientales. Varios parámetros requeridos para la modelización se derivarán usando datos de sensores remotos como el modelo digital de elevación, el sistema de drenaje y el mapa de suelos, entre otros. Los enfoques y métodos de teledetección y de modelización son herramientas importantes para guiar adecuadamente la planificación espacial. El distrito de Hermel es la principal región de la cuenca de Orontes en el Líbano. Los cambios agrarios en la región han aumentado las tensiones sobre los usos de la tierra y la sobreexplotación del agua de riego. El uso incontrolado de estos recursos provocó especialmente la erosión hídrica del suelo y la sobreexplotación de las aguas subterráneas (Hamade, 2012). En 2014, el Líbano se enfrentaba a una sequía estival tras un invierno seco sin precedentes, junto con una afluencia masiva de refugiados sirios y problemas de gestión del agua de larga data. Esta sequía redujo el nivel del agua subterránea y disminuyó el flujo de los manantiales. Una consecuencia directa es la amenaza al sector agrícola en este país (Faour et al., 2015). Con el aumento de la presión humana sobre los limitados recursos de la tierra, el análisis de la gestión del sistema de tierras y la degradación del suelo adquiere un interés exclusivo. El objetivo de esta tesis ha sido evaluar la desertificación y estudiar los efectos del cambio de uso de la tierra en el período 2005-2013, así como de los efectos del cambio climático bajo los escenarios futuros RCP2.6 y RCP8.5, en las variables hidrológicas de la cuenca de El Asi-Orontes (Líbano) como herramienta de apoyo a la planificación territorial y el diseño de actuaciones de restauración. 2. Contenido de la investigación En este trabajo se presenta un modelo validado para cartografiar la capacidad y aptitud de uso de la tierra, a una escala de 1:20.000, para el distrito de Hermel (Líbano). El modelo fue validado a través del trabajo de campo, mostrando una buena precisión general del 89%. La comparación entre el mapa de zonificación ya elaborado para el área de influencia de la ciudad de Hermel y el mapa de capacidad y aptitud de uso de la tierra demuestra un alto riesgo de desertificación ya que la planificación territorial de Hermel no está considerando el potencial y la capacidad de uso de la tierra. También se ha aplicado un modelo hidrológico (WiMMed) en la región de estudio en 2005 y 2013, para describir cómo el cambio de uso de la tierra ha afectado a los parámetros hidrológicos que definen la dinámica de la cuenca de El Asi-Orontes. Este estudio encontró que el cambio de uso de la tierra entre 2005 y 2013 tuvo efectos negativos sobre las características hidrológicas de esta cuenca disminuyendo la capacidad de infiltración y la humedad del suelo de la segunda capa en esta área. Con base en los resultados de las simulaciones, se determinó que en términos de escorrentía se registraron bajas diferencias en todas las estaciones entre 2005 y 2013. También se han comparado las variables hidrológicas actuales del área de estudio (infiltración, escorrentía, humedad del suelo de la segunda capa) con las variables simuladas en 2050 bajo 2 escenarios futuros, RCP 2.6 y RCP8.5, asumiendo que el uso futuro de la tierra es el mismo que el uso actual de la tierra (mapa de uso/cobertura de la tierra de 2013). Bajo las mismas condiciones de uso de la tierra, un aumento de la temperatura, acompañado de una disminución de las precipitaciones, resultará en una disminución de la infiltración, de la humedad del suelo de la segunda capa en todas las estaciones, y de la escorrentía durante la primavera y el invierno. Se espera que todas las variables hidrológicas dentro del área de estudio tengan disminuciones mayores bajo el escenario RCP8.5 en comparación con el RCP2.6 para todas las estaciones. Sin embargo, la influencia del cambio de uso de la tierra en la humedad del suelo de la segunda capa es mucho más significativa en comparación con la variabilidad y el cambio climático. 3. Conclusiones Los resultados de esta investigación proporcionan una herramienta esencial para evaluar el estado a nivel de uso del suelo y comportamiento hidrológico de la cuenca de El Asi-Orontes, una zona semiárida del Líbano. La elaboración de un mapa de la capacidad y aptitud de uso de la tierra y la modelización prospectiva de los efectos del cambio de uso de la tierra y del cambio climático en las variables hidrológicas son acciones necesarias para combatir la desertificación, gestionar los recursos hídricos de la cuenca y prevenir las inundaciones urbanas. Tanto en el análisis realizado sobre el impacto de los cambios de uso de la tierra en el período 2005-2013, como el análisis de escenarios futuros bajo condiciones de cambio climático (RCP2.6 y RCP8.5), puede concluirse el efecto negativo actual y esperado de estos condicionantes en relación al comportamiento hídrico de la cuenca El Asi-Orontes y la sostenibilidad de sus recursos hídricos. Este trabajo fue útil para evaluar el estrés sobre la tierra y los estados hidrológicos de la región de estudio bajo diferentes escenarios climáticos, pero para sugerir actividades de restauración y reducir los efectos negativos del cambio en el uso de la tierra y el cambio climático, se necesitan estudios más detallados para sugerir el tipo correcto de uso de la tierra y encontrar una manera de mitigar los efectos del cambio climático en la cuenca de El Asi-Orontes específicamente y en las áreas semiáridas en general. En conclusión, los patrones de uso de la tierra de la región de estudio necesitan ser modificados de acuerdo a las clases de capacidad y aptitud de uso de la tierra identificadas para mantener las tierras productivas restantes para las generaciones futuras. 4. Bibliografía Arab Water Council. (2009). Vulnerability of arid and semi-arid regions to climate change – impact and adaptive strategies. Proceedings 5th World Water Forum. Istanbul. Ashofteh, P.; Massah, A.R. (2003). Uncertainty of Climate Change Impact on the Flood Regime Case Study: Aidoghmoush Basin, East Azerbaijan, Iran. Iran-Water Resources Research (5): 20-21. Basheer, A.K.; Lu, H.; Omer, A.; Ali, A.B.; Abdelgader, A. (2016). Impacts of climate change under CMIP5 RCP scenarios on the streamflow in the Dinder River and ecosystem habitats in Dinder National Park, Sudan. Hydrology and Earth System Sciences, 20(4): 1331-1353. Darwish, T.; Zdruli, P.; Saliba, R.; Awad, M.; Shaban A.; Faour, G. (2012). Vulnerability to Desertification in Lebanon Based on Geo-information and Socioeconomic Conditions. Journal of Environmental Science and Engineering (1) pp: 851-864. Dwarakish, G.S.; Ganasri, B.P. (2015). Impact of land use change on hydrological systems: A review of current modeling approaches. Cogent Geoscience, 1(1): 1115691. Gebremicael, T.G.; Mohamed, Y.A.; Van der Zaag, P. (2019). Attributing the hydrological impact of different land use types and their long-term dynamics through combining parsimonious hydrological modelling, alteration analysis and PLSR analysis. Science of the Total Environment, 660, 1155-1167. Hamade, S. (2012). Evolution socio-économique et dégradation des terres et des eaux du bassin versant de l’Oronte au Liban : Cas de la région de Hermel. Université Paris Ouest Nanterre. Paris, France. Herrero, J.; Millares, A.; Aguilar, C.; Egüen, M.; Losada, M.A.; Polo, M.J. (2014). Coupling Spatial And Time Scales In The Hydrological Modelling Of Mediterranean Regions: WiMMed 11th international conference on hydroinformatics. HIC. CUNY Academic Works. New York City USA. IPCC (2008). Towards new scenarios for analysis of emissions, climate change, impacts, and response strategies. IPCC Expert Meeting Report on New Scenarios, Noordwijkerhout, Intergovernmental Panel on Climate Change. Jiang, T.; Chen, Y.D.; Xu, C.; Chen, X.; Singh, V.P. (2007). Comparison of hydrological impacts of climate change simulated by six hydrological models in the Dongjiang Basin, South China. Journal of Hydrology, 336: 316-333. Tavakoli, M.; De Smedt, F. (2011). Impact of climate change on streamflow and soil moisture in the Vermilion Basin, Illinois. Journal of Hydrology, 17: 1059–1070. Varallyay, G. (2010). The impact of climate change on soil and their water management. Agronomy Research, 8: 385-396. Wang, S.; Fu, B.J.; Gao, G.Y.; Liu, Y.; Zhou, J. (2013). Responses of soil moisture in different land cover types to rainfall events in a re-vegetation catchment area of the Loess Plateau. China. Catena. 101: 122–128. Xu, C.Y. (1999). Climate change and hydrologic models: A review of existing gaps and recent research developments. Water Resources Management, 13: 369–382. Yan, D.; Werners, S.; Ludwig, F.; Qing Huang, H. (2015). Hydrological response to climate change: The Pearl River, China under different RCP scenarios. Journal of Hydrology, 4: 228–245. Zhang, L.; Nan, Z.; Xu, Y.; Li, S. (2016). Hydrological Impacts of Land Use Change and Climate Variability in the Headwater Region of the Heihe River Basin. Northwest China. PLoS ONE. 11(6): e0158394.