Análisis: Sequía, escasez hídrica y vegetación | (CR)2

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René Garreaud, subdirector Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia; Tomás Caballero, estudiante Departamento de Geofísica, Universidad de Chile; y Mauricio Zambrano-Bigiarini y Ariel Muñoz, investigadores adjuntos Centro de Ciencia de Clima y la Resiliencia

El déficit hídrico en Chile central ha sido un tema crítico en el último tiempo. Parte de la urgencia y preocupación por este tema se origina por la extrema sequía que experimentamos este año, con un déficit de lluvias cercano al 80% entre las regiones de Coquimbo y el Maule, y en torno al 30% entre el Biobío y Los Lagos (Figura 1). Este evento es comparable a otras tres sequías muy intensas ocurridas durante el siglo 20 (1924, 1968 y 1998), lo que confiere una recurrencia de entre 30 y 60 años. Adicionalmente, este 2019 se completa una década de la megasequía, la que promedia un déficit de lluvias de entre el 25 y 30% en gran parte de Chile central (Garreaud et al. 2017; Garreaud et al. 2019). Esta megasequía, de intensidad moderada, pero larga y cálida, es una condición climática similar a la que experimentará Chile hacia mediados de este siglo bajo los escenarios pesimistas (pero posibles) de emisiones de gases de efecto invernadero (Bozkurt et al. 2018). Este nuevo clima tendrá años extremadamente secos (como el presente) y con una frecuencia mayor a la histórica.

Figura 1: Condición pluviométrica en Chile central al 15 de octubre de 2019. Datos obtenidos desde la Dirección Meteorológica de Chile (DMC), la Dirección General de Aguas (DGA) y AgroMet. Los paneles de izquierda a derecha corresponden a la precipitación acumulada desde el 1 de enero, la diferencia de esa acumulación con respecto a un año normal y la diferencia anterior dividida por el valor promedio. Los números de norte a sur corresponden a los valores en La Serena, Santiago, Curicó, Temuco y Puerto Montt (datos DMC).

Pero hay que ser cuidadosos y saber distinguir entre sequía meteorológica (falta de lluvia) y déficit hídrico (cuando la demanda de agua supera a la oferta en un determinado territorio), ya que este último puede ser producto de una sequía, el mal uso del agua o de condiciones hidro-ambientales más complejas. La verdad es que no sabemos si el déficit está ocurriendo en forma persistente ni sobre que parte de Chile. Sin embargo, la evolución temporal de la oferta de agua es relativamente bien conocida, aunque existe alguna incertidumbre en la estimación de la precipitación sobre la cordillera de los Andes (e.g., Álvarez-Garreton et al. 2018) y el actual aporte debido al retroceso de glaciares (Dussaillant et al. 2019). En contraste, desconocemos la demanda de agua y cómo ésta ha variado históricamente, sobre todo por parte de la agricultura, sector que es considerado como el mayor usuario consuntivo de este recurso en la zona central del país.

Un aspecto revelador de la condición hídrica nacional es la evolución de la vegetación en las últimas décadas. Para documentar esto, empleamos estimaciones satelitales de su vigor fotosintético (qué tan verde se encuentra) a través del tiempo. Para evaluar estos cambios se usó el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés; Carlson y Ripley 1997), disponible mensualmente desde el año 2002 y con una resolución espacial de 5×5 km2.

El mapa en la Figura 2 muestra la tendencia del NDVI de verano (enero-febrero-marzo) entre los años 2002 y 2019, periodo en que todo Chile central ha experimentado una disminución de la precipitación cercana al 5% por década (Boisier et al. 2018). Consistente con esto, el NDVI de verano ha disminuido entre la región de Coquimbo y la Metropolitana, con la excepción del sector medio del río Aconcagua, que experimenta un leve aumento. La caída del NDVI en el Norte Chico está siendo más marcada y extensa en los meses de primavera (no representado en la figura), que es, precisamente, la estación en que el vigor fotosintético alcanzaría su máximo en un periodo normal de precipitaciones (van Leeuwen et al. 2013), lo que refleja la respuesta medianamente directa de la vegetación natural a la falta de precipitación.

Figura 2: El panel A muestra la tendencia del NDVI de verano entre los años 2002 y 2019. Fuente de datos: MODIS. Las series de tiempo del panel B muestran la evolución del NDVI de verano en una caja sobre el secano costero de la región del Maule (Fuente de datos: MODIS y GIMS) y la precipitación en anual en Curicó (Fuente de datos: DMC)

En contraste con el Norte Chico, buena parte de las regiones de O’Higgins, Maule y Biobío han experimentado un aumento de los valores NDVI durante el verano. Este “enverdecimiento” es significativo y espacialmente continuo sobre la cordillera de la Costa (con excepción de las áreas afectadas por los megaincendios del año 2017) y la mitad oeste del valle central. En la cordillera de la Costa esto puede deberse a que está cubierta mayormente por plantaciones de especies exóticas (pinos y eucaliptus) las que, aparentemente, no resienten, por ahora, las menores precipitaciones, posiblemente debido a su adaptación a las zonas áridas de sus regiones de origen (California USA, y Australia, respectivamente). Por otro lado, las plantaciones agrícolas bajo riego (como olivos y viñedos) alcanzan su máximo verdor en los meses de verano. Es posible, entonces, que el aumento del NDVI de la mitad oeste del valle central esté reflejando una expansión de estas plantaciones agrícolas hacia el sector tradicionalmente conocido como secano costero.

Para ilustrar mejor la evolución de la vegetación vista desde el satélite, la Figura 2 (panel B) incluye la serie de tiempo del NDVI de verano en una caja ubicada al oeste de la localidad de Teno, en el límite norte de la región del Maule. Antes del año 2000, el NDVI de esta zona era levemente modulado por la precipitación del año anterior, pero desde comienzos de este siglo presenta una clara tendencia de aumento, lo que, paradójicamente, coincide con la megasequía.

La construcción de algunos embalses, el aumento en la capacidad de otros (como Convento Viejo, justamente cerca de Teno) y la expansión de la red de canales durante las últimas décadas, podrían explicar en parte esta paradoja de mayor verdor ante menor precipitación. Hipótesis alternativas incluyen un aumento de la eficiencia del riego, mayor uso de aguas subterráneas o que, a nivel macro, la demanda hídrica aún está por debajo de la oferta.

Lo anterior enfatiza la urgente necesidad de evaluar prontamente, pero con rigurosidad y múltiples metodologías, el balance de agua en Chile central. La carencia de agua en cantidad y calidad podría ser un obstáculo mayor para el desarrollo de nuestro país, pero una solución robusta e integral a este problema –sea actual o potencial- requiere entenderlo y cuantificarlo adecuadamente. Por otro lado, la comprensión de las prácticas de adaptación de los distintos sectores a las condiciones de sequía, incluyendo información ecológica de la respuesta de los ecosistemas, es información de primera necesidad para proyectar el uso del agua y el ordenamiento territorial que queremos para el futuro.

Referencias

Alvarez-Garreton, C., P. Mendoza, JP. Boisier, N. Addor, M. Galleguillos, M. Zambrano-Bigiarini, A. Lara, C. Puelma, G. Cortes, R. Garreaud, J. McPhee, A. Ayala, 2019: The CAMELS-CL dataset: catchment attributes and meteorology for large sample studies – Chile dataset. Hydrol. Earth Syst. Sci., 22, 5817–5846, DOI: 10.5194/hess-22-5817-2018

Boisier, J.P., C. Alvarez-Garreton, R. Cordero, A. Damian, L. Gallardo, R. Garreaud, F. Lambert, C. Ramallo, M. Rojas, R. Rondanelli, 2019: Anthropogenic drying in central-southern Chile evidenced by long term observations and climate model simulations. Elem Sci Anth, 6, 74. DOI: http://doi.org/10.1525/elementa.328

Carlson, T. N. and D. A. Ripley, 1997: On the relation between NDVI, fractional vegetation cover, and leaf area index. Remote Sensing of Environment, 62, 241-252.

Dussaillant, I., E. Berthier, F. Brun, M. Masiokas, R. Hugonnet, V. Favier, A. Rabatel, P. Pitte, and L. Ruiz, 2019: Two decades of glacier mass loss along the Andes. Nature Geoscience, 1-7.

Garreaud, R., C. Alvarez-Garreton, J. Barichivich, J.P. Boisier, D.A. Christie, M. Galleguillos, C. LeQuesne, J. McPhee, M. Zambrano-Bigiarini, 2017: The 2010-2015 mega drought in Central Chile: Impacts on regional hydroclimate and vegetation. Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 1–21, https://doi.org/10.5194/hess-21-1-201

Garreaud, R., JP. Boisier, R. Rondanelli, A. Montecinos, H. Sepúlveda and D. Veloso-Águila, 2019: The Central Chile Mega Drought (2010-2018): A Climate dynamics perspective. International Journal of Climatology. 1-19. https://doi.org/10.1002/joc.6219

van Leeuwen, W., K. Hartfield, M. Miranda, and F. Meza, 2013: Trends and ENSO/AAO driven variability in NDVI derived productivity and phenology alongside the Andes Mountains. Remote Sensing, 5, 1177-1203.