Los modelos hidrológicos son imprescindibles para simular el impacto del clima en los recursos hídricos.
Sin dudas uno de los principales retos que enfrentará la humanidad en los próximos años es cómo manejar mejor los recursos hídricos.
La disponibilidad de agua disminuye anualmente por el Cambio Climático, el aumento de la población y el crecimiento de las ciudades.
El último informe del IPCC dedica un capítulo a los recursos hídricos. Según el informe, por cada grado de calentamiento global, un 7% más de la población mundial estará expuesta a déficit de recursos hídricos en este siglo. Las alteraciones en los patrones de precipitaciones y nevadas traerán cambios en las recargas de los acuíferos.
La disminución en las recargas será más marcada en regiones tropicales y subtropicales. Estas regiones ya enfrentan escasez de recursos hídricos.
Los análisis de riesgo climático en referencia a los recursos hídricos se hacen empleando los llamados «modelos hidrológicos».
Existen varios modelos, pero MIKE-SHE es quizás uno de los más empleados en estudios de impacto climático en recursos hídricos. Sin embargo, en los últimos años se ha hecho fuerte un movimiento que prioriza los «códigos abiertos» (open sources). Estos se prefieren en comparación a programas y modelos de código cerrado y poca transparencia.
Es por eso que modelos hidrológicos como SWAT se han popularizado como la aplicación idónea para estudios de impacto del Cambio Climático y variabilidad climática.
SWAT es un modelo desarrollado por el Departamento de Agricultura de EE.UU. y la Universidad de Texas.
SWAT simula, a nivel de cuencas hidrográficas, el impacto de las prácticas de manejo del suelo sobre la escorrentía, sedimentos, nutrientes y sustancias químicas.
El modelo utiliza un balance hídrico, de base física, para determinar la entrada, salida y almacenamiento de agua en la cuenca. Para las simulaciones con SWAT, la cuenca hidrográfica se divide en subcuencas y unidades de respuesta hidrológica (HRU), las cuales se obtienen de los diferentes tipos de suelo, pendiente y coberturas presentes.
No obstante, SWAT no simula el comportamiento de los acuíferos.
En realidad más del 95% de los recursos hídricos mundiales se concentran en las aguas subterráneas.
Por otra parte, una de las mayores amenazas que el Cambio Climático y la subida del nivel del mar podrían traer es la salinización de los acuíferos. Estos procesos no pueden simularse con SWAT pero sí con otros modelos como MODFLOW.
El modelo MODFLOW, desarrollado por el Servicio Geológico de EE.UU. es un modelo tridimensional que resuelve las ecuaciones del flujo por métodos de diferencias finitas.
MODFLOW es en realidad una familia de programas, que cubren varias de las necesidades de simulación relacionadas con el manejo y la protección de acuíferos, incluyendo los riesgos climáticos.
El proyecto europeo FREEWAT ha desarrollado una plataforma de código abierto, para vincular MODFLOW con QGIS, un Sistema de Información Geográfica también de código abierto.
FREEWAT está dirigido a facilitar la implementación de la Directiva Marco del Agua y otras políticas europeas sobre recursos hídricos. No obstante FREEWAT puede emplearse también en estudios de impacto climático sobre los recursos hídricos.
FREEWAT tiene como objetivo facilitar la implementación de la Directiva Marco del Agua de la UE y otras políticas europeas del agua. La plataforma FREEWAT también puede resultar muy útil en las evaluaciones del impacto climático sobre los recursos hídricos.
Como complemento de QGIS, FREEWAT está diseñado como un conjunto modular de diferentes herramientas: algunas de ellas se pueden utilizar de forma independiente, mientras que algunos módulos requieren la ejecución preliminar de otras herramientas.
El plugin FREEWAT se puso a prueba en 14 casos de estudio, que abarcaban diferentes regiones y aspectos de la gestión del agua.
Caso estudio de FREEWAT: Programa de la Directiva de Nitratos de Navarra
Simulamos la contaminación por nitratos de aguas en una Zona Vulnerable a Nitratos (ZNV), debido al riego y la fertilización. La simulación comprendió varios “escenarios”, relacionados con las prácticas habituales de la zona.
En la zona del NVZ se cultivan más de 70 cultivos diferentes. El manejo de la fertilización y el riego dependen del cultivo y de las condiciones particulares del agricultor. Las explotaciones de pequeño tamaño representan un porcentaje importante del riego y la fertilización totales.
Los resultados de la simulación indicaron que el maíz y los cereales de invierno son los que más contribuyen al nitrógeno lixiviado. Las hortalizas aportan el 18% del nitrógeno lixiviado total, aunque suponen menos del 10% de la superficie cultivada.