Modelling sea level rise impacts and the management options for rice production: the Ebro Delta as an example

Abstract

Les àrees costaneres han de fer front als riscos creixents relacionats amb la PNM. El Delta de l'Ebre és un ecosistema representatiu de la vulnerabilitat de les zones costaneres a la PNM. La producció d’arròs és la principal activitat econòmica, ocupant un 65 % de la superfície total, és sensible a la PNM, i l'augment de la salinitat del sòl, el factor més limitat de la producció. Per tant, cal analitzar els impactes de la PNM, és a dir, la inundació i la salinització del sòl, i desenvolupar les mesures d'adaptació adequades. Vam construir models espacials (1 × 1 m) sobre les zones més vulnerables a la inundació, pèrdua de sediments, salinitat del sòl i pèrdua de producció d'arròs. Mitjançant l’acoblament de dades SIG amb GLMz, i posteriorment, els models es van executar en diferents escenaris previstos per l'IPCC (AR5) fins a l’any 2100. També vam avaluar la viabilitat d'una mesura d'adaptació innovadora basada en la natura, que consisteix a recuperar els sediments atrapats en els embassaments de la conca a la plana deltaica. L'elevació (inversament) va ser la variable més important a l'hora d'explicar la variació en la salinitat del sòl, els models van predir una disminució de l'índex de producció d'arròs normalitzat (RPI) seguint el gradient d'elevació del delta. Depenent de l'escenari considerat, els models prediuen una reducció del RPI al 2010 del 62.1% al 54,6% per l’any 2100, en l'escenari més conservador (PNM = 0.53 m); i fins al 33.8% per al pitjor dels escenari considerat (PNM = 1.8 m), amb una disminució dels beneficis de fins a 300 € per hectàrea. Per als mateixos escenaris, la superfície d’arrossars inundada va ser del 36-90 %, i la pèrdua de sediment va ser de entre 122 i 418 milions de tones. La mesura d'adaptació proposada, basada en la natura, va tenir un efecte positiu en la producció d'arròs i es pot considerar una opció de gestió innovadora per mantenir els serveis ecosistèmics del Delta de l'Ebre, tot i la PNM. Els nostres models es poden aplicar a altres àrees deltaiques de tot el món, ajudant els agricultors i els ‘stakeholders’ a identificar àrees vulnerables als efectes de la PNM així com a desenvolupar plans de gestió.Las zonas costeras tienen que hacer frente a los crecientes riesgos relacionados con la subida del nivel del mar (SLR). El Delta del Ebro es un valioso ecosistema representativo de la vulnerabilidad de las zonas costeras al SLR. La producción de arroz, la principal actividad económica de la zona, ocupa ca. el 65% de la superficie total, y es sensible a la SLR, y al aumento de la salinidad del suelo el factor más limitante en el cultivo del arroz. Por tanto, es necesario analizar los impactos de la SLR, es decir, la inundaciones y la salinización del suelo, y desarrollar medidas de adaptación apropiadas. Hemos construido modelos espaciales (1 × 1 m) en áreas propensas a inundación, pérdida de sedimentos, salinización del suelo y pérdida de producción de arroz. Se acoplaron datos de GIS con GLMz y los modelos se realizaron bajo diferentes escenarios predichos por el IPCC (AR5) hasta 2100. También evaluamos la viabilidad de una medida innovadora de adaptación basada en la naturaleza que consiste en reintroducir sedimentos atrapados en embalses de bajo Ebro a la llanura deltaica. La elevación (inversamente relacionada a la salinidad del suelo) fue la variable más importante para explicar la salinidad del suelo, por lo que los modelos predijeron una disminución en el Índice de Producción de Arroz normalizado (RPI) siguiendo el gradiente de elevación del delta. Según el escenario considerado, los modelos predicen una reducción de RPI del 62.1 % en 2010 a 54.6 % en 2100 para el escenario más conservador (SLR = 0.53 m); Y al 33,8 % en el peor escenario considerado (SLR = 1,8 m), con una disminución de los beneficios de hasta 300 €/ha. Para los mismos escenarios, la superficie de los campos de arroz inundados osciló entre 36 y 90 %, y la pérdida de sedimentos de 122 a 418 millones de toneladas. La medida de adaptación propuesta tuvo un efecto positivo en la producción de arroz y puede considerarse como una opción de gestión innovadora para mantener los servicios ecosistémicos del Delta del Ebro a pesar del SLR. Nuestros modelos pueden aplicarse a otras áreas deltaicas en todo el mundo, ayudando a los agricultores y a las partes interesadas a identificar áreas vulnerables a los impactos del SLR y a desarrollar planes de manejo.Coastal areas have to cope with increasing risks related to SLR. The Ebro Delta is a valuable ecosystem representative of the vulnerability of coastal areas to SLR. Rice production is the main economic activity, occupying ca. 65 % of the total surface is sensitive to SLR, and the increase in soil salinity, the most limiting factor. Thus, it is necessary to analyse the impacts of SLR, i.e. flooding and soil salinization, and to develop appropriate adaptation measures. We built spatial models (1 × 1 m) in areas prone to be flooded, sediment loss, soil salinity, and rice production loss. We coupled data from GIS with GLMz and models were run under different scenarios predicted by IPCC (AR5) up to 2100. We also evaluated the feasibility of an innovative nature-based adaptation measure consisting in reintroducing sediments trapped in basin reservoirs into the delta plain. Elevation (inversely related) was the most important variable in explaining soil salinity, thus, models predicted a decrease in normalized Rice Production Index following the delta elevation gradient. Subjected to the scenario considered, the models predict a RPI reduction from 62.1 % in 2010 to 54.6 % by 2100 in the most conservative scenario (SLR = 0.53 m); and to 33.8 % in the worst considered scenario (SLR = 1.8 m), with a decrease of profit up to 300 € per hectare. For the same scenarios, the flooded rice fields’ area ranged 36-90 %, and the sediment loss 122-418 million tonnes. The nature-based adaptation measure proposed had a positive effect on rice production, and it can be considered as an innovative management option for maintaining the Ebro Delta ecosystem services although SLR. Our models can be applied to other deltaic areas worldwide, helping farmers and stakeholders to identify vulnerable areas to SLR impacts and to develop management plans