Las sequías hidrológicas en la Península Ibérica: Análisis y caracterización espacio temporal, influencias climáticas y el efecto de la gestión hidrológica en un contexto de cambio global

Las sequías son el riesgo natural que afecta a un mayor número de personas y el que genera las mayores pérdidas económicas. Esta trascendencia ha despertado el interés de la comunidad científica por estudiarlas, no sólo por la amplia gama de impactos negativos que provocan (tanto en ecosistemas naturales como en sistemas socio-económicos), sino también porque en el contexto de cambio global, existe una gran incertidumbre entre la futura disponibilidad de recursos hídricos y la creciente demanda. La Península Ibérica, por sus características climáticas, es una de las zonas más vulnerables ante los procesos de cambio en los recursos hídricos, por lo que resulta un contexto espacial muy interesante para el estudio de las sequías desde un punto de vista científico. En esta tesis doctoral se ha estudiado la variabilidad espacial y temporal de las sequías hidrológicas en la Península Ibérica durante los últimos 60 años, su respuesta a las sequías climáticas y el efecto de otros factores que intervienen en su generación y propagación. Su consecución se ha apoyado en dos pilares fundamentales: i) la elaboración de la base de datos hidro-climática (caudales y precipitación mensual) más densa y extensa de las disponibles actualmente para toda la Península, ii) el uso intensivo de índices estandarizados de sequía (tanto climática como hidrológica). Los resultados indican un descenso generalizado de los caudales ibéricos durante el periodo de estudio (1945-2005), descensos que son más acusados en aquellas cuencas hidrológicas con mayor capacidad de retención en presas. Se ha mostrado como el patrón de circulación atmosférica dominante en Europa occidental (la Oscilación del Atlántico Norte) condiciona la generación de caudales en toda la Península durante el invierno y en la vertiente Atlántica durante el otoño, generando además situaciones de bloqueo anticiclónico que redundan en episodios de sequía hidrológica cada vez más frecuentes y duraderos. Se han observado dos patrones de respuesta de las sequías hidrológicas ante la ocurrencia de sequías climáticas: un patrón en el que el impacto de la sequía climática sobre los caudales se manifiesta a escalas temporales cortas (2 meses de déficits de precipitación acumulados) y otro patrón de respuesta a escalas temporales largas (más de 1 año de déficits de precipitación acumulados). Finalmente, un estudio más específico realizado en la cabecera del río Tajo ha mostrado como la regulación hidrológica ha alterado completamente el ciclo hidrológico terrestre, creando una clara disrupción entre la variabilidad natural del clima y la de los caudales regulados

Drought impacts on vegetation activity, growth and primary production in humid and arid ecosystems

9 Pags., 5 Figs.[EN] We have evaluated the response of the Earth biomes to drought using a new global dataset that captures drought effects on vegetation at various time scales. We show that arid and humid biomes are both affected by drought, and that the time scale on which droughts most intensively affects vegetation plays a key role in determining the sensitivity of biomes to drought. Arid biomes respond to drought at short time scales because plants have mechanisms allowing them to rapidly adapt to changing water availability. Humid biomes also respond to drought at short time scales, probably because there plant species show a poor adaptability to water shortage. Sub-humid biomes respond to drought at long time scales because plants are adapted to withstand water deficit, but they lack the rapid post-drought recovery observed in arid biomes.[ES] En este trabajo se evalúa la respuesta de los diferentes biomas terrestre a la sequía mediante una base de datos nueva que captura el efecto de la sequía sobre la vegetación a diferentes escalas temporales. Se ha comprobado que los biomas característicos de zonas áridas y húmedas se ven afectados por la sequía, y que la escala temporal de la sequía juega un papel clave al determinar la sensibilidad de los biomas a la sequía. Los biomas áridos responden a las sequías medidas a escalas temporales cortas, debido a que las plantas tienen mecanismos que les permitan adaptarse rápidamente a la disponibilidad de agua. Los biomas húmedos también responden a la sequía a escalas temporales cortas, probablemente debido a que las especies ubicadas allí muestran una mala adaptación a la escasez de agua. Los biomas subhúmedos responden a la sequía a escalas de tiempo más largas, porque las plantas están adaptadas para soportar el déficit de agua, pero carecen de la rápida recuperación observada tras la sequía en los biomas áridos.This work was supported by projects financed by the Spanish Commission of Science and Technology (CGL2O1 1-27574-C02-02, CGL2O1 1-27536 and CGL2O1 1-26654) and the Aragón Government. J.J.C. thanks the support of ARAID and A.S-L. was supported by a postdoctoral fellowship from the Generalitat de Catalunya (2009 BP-A 00035).Peer reviewe

Evaluación regional de la respuesta hidrológica a las condiciones de sequía climática a distintas escalas temporales en la Península Ibérica

Ponencia presentada en: VIII Congreso de la Asociación Española de Climatología celebrado en Salamanca entre el 25 y el 28 de septiembre de 2012.[ES]En este estudio se lleva a cabo una evaluación del impacto acumulado de las sequías climáticas, usando el Índice de Precipitación Estandarizado (SPI), sobre la respuesta de 187 cuencas hidrológicas distribuidas por toda la Península Ibérica. Se analiza, considerando los distintos tipos de regulación, el impacto de la gestión hidrológica en la modificación de la respuesta de los ríos a déficits pluviométricos de diferente longitud, la intensidad de los cambios que producen los distintos aprovechamientos de los embalses, y el papel de la litología de las cuencas para explicar las inercias temporales observadas.[EN]In this study we tackled an assessment of the accumulated impacts of climatic droughts, using the Standardized Precipitation Index (SPI), on the response of 187 hydrological basins distributed across the Iberian Peninsula. We analyzed, considering different types of regulation, the impact of water management in the modification of the hydrological response to precipitation deficits on different time-scales, the intensity of the changes induced by the different reservoir types and the role of lithology to explain the observed temporal inertias.Este trabajo ha contado con la financiación de una beca FPI concedida por el Gobierno de Aragón y de los proyectos de investigación, CGL2011-27574-CO2-02, CGL2011-24185 y CGL2011-27536 financiados por la Comisión Española de Ciencia y Tecnología y FEDER, ACQWA (FP7-ENV-2007-1-212250) financiado por el VII Programa Marco de la Comisión Europea, “Efecto de los Escenarios de Cambio Climático Sobre La Hidrología superficial y la Gestión de Embalses del Pirineo Aragonés”, financiado por “la Obra Social La Caixa” y el Gobierno de Aragón y la Influencia del Cambio Climático en el turismo de nieve, CTTP01/10, financiado por la Comisión de trabajo de los Pirineos

Drought impacts on vegetation activity, growth and primary production in humid and arid ecoystems

We have evaluated the response of the Earth biomes to drought using a new global dataset that captures drought effects on vegetation at various time scales. We show that arid and humid biomes are both affected by drought, and that the time scale on which droughts most intensively affects vegetation plays a key role in determining the sensitivity of biomes to drought. Arid biomes respond to drought at short time scales because plants have mechanisms allowing them to rapidly adapt to changing water availability. Humid biomes also respond to drought at short time scales, probably because there plant species show a poor adaptability to water shortage. Sub-humid biomes respond to drought at long time scales because plants are adapted to withstand water deficit, but they lack the rapid post-drought recovery observed in arid biomes.Peer Reviewe

Drought impacts on vegetation activity, growth and primary production in humid and arid ecosystems

Ponencia presentada en: VIII Congreso de la Asociación Española de Climatología celebrado en Salamanca entre el 25 y el 28 de septiembre de 2012.[EN]We have evaluated the response of the Earth biomes to drought using a new global dataset that captures drought effects on vegetation at various time scales. We show that arid and humid biomes are both affected by drought, and that the time scale on which droughts most intensively affects vegetation plays a key role in determining the sensitivity of biomes to drought. Arid biomes respond to drought at short time scales because plants have mechanisms allowing them to rapidly adapt to changing water availability. Humid biomes also respond to drought at short time scales, probably because there plant species show a poor adaptability to water shortage. Sub-humid biomes respond to drought at long time scales because plants are adapted to withstand water deficit, but they lack the rapid post-drought recovery observed in arid biomes.[ES]En este trabajo se evalúa la respuesta de los diferentes biomas terrestre a la sequía mediante una base de datos nueva que captura el efecto de la sequía sobre la vegetación a diferentes escalas temporales. Se ha comprobado que los biomas característicos de zonas áridas y húmedas se ven afectados por la sequía, y que la escala temporal de la sequía juega un papel clave al determinar la sensibilidad de los biomas a la sequía. Los biomas áridos responden a las sequías medidas a escalas temporales cortas, debido a que las plantas tienen mecanismos que les permitan adaptarse rápidamente a la disponibilidad de agua. Los biomas húmedos también responden a la sequía a escalas temporales cortas, probablemente debido a que las especies ubicadas allí muestran una mala adaptación a la escasez de agua. Los biomas subhúmedos responden a la sequía a escalas de tiempo más largas, porque las plantas están adaptadas para soportar el déficit de agua, pero carecen de la rápida recuperación observada tras la sequía en los biomas áridos.This work was supported by projects financed by the Spanish Commission of Science and Technology (CGL2011-27574-CO2-02, CGL2011-27536 and CGL2011-26654) and the Aragón Government. J.J.C. thanks the support of ARAID and A.S-L. was supported by a postdoctoral fellowship from the Generalitat de Catalunya (2009 BP-A 00035)

Assessing the capability of multi-scale drought datasets to quantify drought severity and to identify drought impacts: An example in the Ebro Basin

Assessing the risk, the severity and the likely evolution of droughts are key tasks for improving preparedness of regions prone to drought conditions, and mitigation of drought consequences. The access to real-time and high-quality climatic information is essential for this purpose. Different climatic databases are being developed and made available on real time by climatic research institutions, but their capability for quantifying droughts characteristics including severity, or spatio-temporal variability, is uncertain given their low spatial resolution. In this study, we assessed the capability of three databases with contrasted spatial resolution for measuring spatial and temporal variability of drought occurrence. The standardized precipitation index, calculated for each database, showed that the low resolution datasets allow an acceptable measurement of the magnitude, intensity and duration of droughts, while failing mostly in detecting the spatial patterns of the specific drought episodes. Moreover, the capability of the datasets for assessing the impacts of droughts on surface hydrology and tree growth was examined. Results confirmed the usefulness of the drought index for assessing drought impacts on water resources and forest ecosystems even when low resolution databases are used. © 2012 Royal Meteorological Society.This work has been supported by the research projects CGL2008-01189/BTE, CGL2011-27574-CO2-02 and CGL2011-27536 financed by the Spanish Commission of Science and Technology and FEDER, EUROGEOSS (FP7-ENV-2008-1-226487) and ACQWA (FP7-ENV-2007-1-212250) financed by the VII Framework Programme of the European Commission, ‘Efecto de los escenarios de cambio climático sobre la hidrología superficial y la gestión de embalses del Pirineo Aragonés’ financed by ‘Obra Social La Caixa’ and the Aragón Government and Influencia del cambio climático en el turismo de nieve, CTTP01/10, Financed by the Comisión de Trabajo de los Pirineos.Peer Reviewe

Evidence of increasing drought severity caused by temperature rise in southern Europe

We use high quality climate data from ground meteorological stations in the Iberian Peninsula (IP) and robust drought indices to confirm that drought severity has increased in the past five decades, as a consequence of greater atmospheric evaporative demand resulting from temperature rise. Increased drought severity is independent of the model used to quantify the reference evapotranspiration. We have also focused on drought impacts to droughtsensitive systems, such as river discharge, by analyzing streamflow data for 287 rivers in the IP, and found that hydrological drought frequency and severity have also increased in the past five decades in natural, regulated and highly regulated basins. Recent positive trend in the atmospheric water demand has had a direct influence on the temporal evolution of streamflows, clearly identified during the warm season, in which higher evapotranspiration rates are recorded. This pattern of increase in evaporative demand and greater drought severity is probably applicable to other semiarid regions of the world, including other Mediterranean areas, the Sahel, southern Australia and South Africa, and can be expected to increasingly compromise water supplies and cause political, social and economic tensions among regions in the near future.This work has been supported by research projects CGL201127574CO202, CGL201127536 and CGL2011–24185 financed by the Spanish Commission of Science and Technology and FEDER, ‘Demonstration and validation of innovative methodology for regional climate change adaptation in the Mediterranean area (LIFE MEDACC)’ financed by the LIFE programme of the European Commission, CTTP1/12, financed by the Comunidad de Trabajo de los Pirineos, and QSECA (PTDC/AAGGLO/ 4155/2012) funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT). ASL was supported by a postdoctoral fellowship from the Catalan Government (2011 BPB 00078) and CAM was supported by a Juan de la Cierva fellowship by the Spanish Government

Evaluation of long-term changes in precipitation over Bolivia based on observations and Coupled Model Intercomparison Project models

Using observations and model simulations from the 5th and 6th phases of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5 and CMIP6, respectively), this study evaluated changes in monthly, seasonal, and annual precipitation over Bolivia from 1950 to 2019. Results demonstrate that observed precipitation is characterized by strong interannual and decadal variability. However, long-term precipitation trends were not identified on the annual scale. Similarly, changes in seasonal precipitation were almost nonsignificant (p > .05) for the study period. Spatially, albeit with its complex orography, no substantial regional variations in observed precipitation trends can be identified across Bolivia. In contrast, long-term precipitation trends, based on CMIP5 and CMIP6 models, suggest a dominance of negative trends, mainly during austral winter (JJA) (−10%) and spring (SON) (−15%). These negative trends were more pronounced in the lowlands of Bolivia (−20%). Overall, these contradictory results highlight the need for validating precipitation trend outputs from model simulations, especially in areas of complex topography like Bolivia.This work was sup-ported by the research projects CGL2017-82216-R,PCI2019-103631, and PID2019-108589RA-I00, financedby the Spanish Ministry of Science and FEDER, theCROSSDRO project financed by the AXIS (Assessment ofCross(X)-sectorial climate impacts and pathways for Sus-tainable transformation), the JPI-Climate co-funded callof the European Commission, and the LINCGLOBAL-CSIC project (INCGLO0023, RED-CLIMA)