El papel de las tecnologías de la información geográfica en la gestión de los recursos hídricos
Para llevar a cabo una gestión adecuada de los recursos disponibles se requiere previamente de una buena planificación. En el caso del recurso agua, por su especial importancia para la vida y su escasa disponibilidad en algunas regiones, la planificación hidrológica se torna fundamental y es, por lo general, objeto de grandes controversias. Las nuevas técnicas geográficas permiten generar, representar y analizar cualquier variable temática distribuida espacialmente. En este caso, la cantidad de agua disponible para los diferentes usos (demandas urbanas, agrícolas, ganaderas, industriales, ecológicas, etc.) La teledetección -observación de los procesos naturales que tienen lugar en la superficie terrestre mediante imágenes de satélite- y los Sistemas de Información Geográfica (SIG) constituyen parte de estas tecnologías, cuya aplicación facilita en gran medida la labor del planificador/gestor.
[Alberto de Tomás, IMDEA Agua]
Conocer el agua disponible en una región consiste en realizar un balance de los flujos de entrada, salida y almacenamiento que tienen lugar en un sistema, generalmente una cuenca o subcuenca hidrográfica, durante un periodo de tiempo. En forma simple se expresa como:
entradas = salidas ± almacenamiento
Así, la precipitación acumulada en la zona de recarga constituye básicamente las entradas; la evapotranspiración (agua consumida por las cubiertas vegetales) y la escorrentía superficial (ríos, arroyos, lagos, embalses) conforman las salidas; y la infiltración en el terreno y la recarga de acuíferos componen el almacenamiento.
La precipitación es, junto con la temperatura, de las variables con mayor historial de registros y distribución espacial, ya que se recoge con frecuencia que en todas las estaciones meteorológicas. Aun así, puede haber regiones con escasa o nula presencia de datos. Generalmente en esos casos se emplean técnicas geoestadísticas de interpolación [1] entre las estaciones disponibles, para distribuir espacialmente la variable de estudio.
La evapotranspiración se calcula localmente mediante métodos tradicionales [2-4] a partir de las variables recogidas en estaciones agroclimáticas, que son menos abundantes. Además, puesto que su cálculo depende de factores como la velocidad del viento o la radiación solar, así como los diferentes tipos de cubierta vegetal y suelos, su interpolación resulta más complicada. Es por ello que generalmente se utilizan modelos, que varían en complejidad, de estimación de evapotranspiración mediante imágenes de satélite, utilizando principalmente imágenes térmicas [5]. Así, la estimación se realiza obteniendo por separado los diferentes componentes del balance energético que dan lugar a la evapotranspiración. Este tipo de técnicas presenta la ventaja de permitir estimar la componente de estudio a nivel global, frente a los valores locales de los métodos tradicionales, aunque poseen cierto grado de incertidumbre o error. Cabe mencionar que la calidad y disponibilidad de las estimaciones están condicionadas a las diferentes resoluciones del sensor utilizado (espacial, temporal, radiométrica) [6], así como a las condiciones atmosféricas en el momento de adquisición. De igual manera, empleando técnicas similares, se pueden obtener otros componentes del balance hídrico como el contenido de humedad del suelo [7], la temperatura del aire [8] o la precipitación [9].
A la hora de trabajar de una forma más automática con grandes áreas se emplean modelos de simulación hidrológica, que integran espacialmente las componentes del balance hídrico a fin de conocer el funcionamiento intrínseco del sistema. Estos modelos trabajan con información ráster, permitiendo realizar los cálculos hídricos a nivel píxel (celda). Una vez el modelo está calibrado adecuadamente, se puede simular el comportamiento real del sistema y afrontar situaciones de inexistencia de datos, tanto en el tiempo como en el espacio. Así, se pueden predecir escenarios debidos a cambios en cada uno de los elementos que lo conforman, como pueden ser los cambios inducidos por el cambio climático, cambios en los usos del suelo o cambios en políticas de ahorro, y de esta manera tomar las medidas respectivas oportunas.
En España, la evaluación de los recursos hídricos se realiza utilizando el modelo de Simulación Precipitación-Aportación (SIMPA) [10]. Los diferentes componentes del balance hídrico, resultado de las simulaciones, se recogen en el servidor cartográfico del Sistema Integrado de Información del Agua (SIA) [http://servicios2.magrama.es/sia/visualizacion/descargas/documentos.jsp, último acceso Diciembre 2013]. Estos resultados sirven de apoyo a los diferentes organismos gestores para desarrollar sus correspondientes planes hidrológicos de cuenca.
Fig. 1 – Diagrama de flujo del modelo de simulación SIMPA [10]
Fig. 2 -Esquema con los principales flujos de agua (km3/año) en España (periodo 1940-1995) [10]
Referencias
1. Dobesch, H., P. Dumolard, and I. Dyras, Spatial interpolation for climate data: the use of GIS in climatology and meterology.2007: ISTE.
2. Thornthwaite, C.W., An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 1948. 38: p. 55-94.
3. Priestley, C. and R. Taylor, On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters. Monthly Weather Review, 1972. 100(2): p. 81-92.
4. Monteih, J.L. Evaporation and the environment. in Proceedings of the 19th Symposioum of the Society of Experimental Boilogy. 1965. Cambridge University Press.
5. Kalma, J., T. McVicar, and M. McCabe, Estimating Land Surface Evaporation: A Review of Methods Using Remotely Sensed Surface Temperature Data. Surveys in Geophysics, 2008. 29(4-5): p. 421-469.
6. Chuvieco, E., Teledetección ambiental: La observación de la Tierra desde el espacio2008, Barcelona – Spain: Editorial Ariel, S. A.
7. Sandholt, I., K. Rasmussen, and J. Andersen, A simple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status. Remote Sensing of Environment, 2002. 79(2–3): p. 213-224.
8. Nieto, H., et al., Air temperature estimation with MSG-SEVIRI data: Calibration and validation of the TVX algorithm for the Iberian Peninsula. Remote Sensing of Environment, 2011. 115(1): p. 107-116.
9. Huffman, G.J., et al., The TRMM Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA): Quasi-Global, Multiyear, Combined-Sensor Precipitation Estimates at Fine Scales. Journal of Hydrometeorology, 2007. 8(1): p. 38-55.
10. Estrela, T., F. Cabezas, and F. Estrada, La evaluación de los recursos hídricos en el Libro Blanco del Agua en España. Ingeniería del agua, 1999. 6(2): p. 125-138.