Consecuencias hidrológicas del cambio climático en entornos urbanos

Resumen

La posible intensificación del ciclo hidrológico debido al cambio climático y sus efectos en la hidrología deben tenerse en consideración con el fin de prevenir problemas futuros en los sistemas de drenaje urbano. Las curvas de intensidad-duración-frecuencia (IDF), una importante herramienta utilizada en el diseño y construcción de diferentes estructuras hidrológicas para la gestión del agua, podrían verse alteradas por un supuesto aumento de las lluvias intensas debido al cambio climático (Rodríguez et al. 2014). Así como en otras latitudes se ha reportado un aumento de la precipitación total debido al calentamiento global (IPCC, 2007), en la zona mediterránea varios estudios apuntan una tendencia dominante decreciente en las últimas décadas (Pérez y Boscolo 2010). No ocurre así con la precipitación de carácter extremo o torrencial, para la cual se prevé un aumento, debido a una mayor ocurrencia de episodios lluviosos más cortos y de mayor intensidad (Christensen y Christensen 2003). La evaluación de estos cambios es especialmente interesante en las zonas urbanas con alta densidad de población, debido a la vulnerabilidad de sus complejos sistemas de alcantarillado frente a la lluvia torrencial (Casas et al. 2010, Rodríguez et al. 2013b).

Para describir matemáticamente las curvas IDF de un lugar, es posible utilizar una relación de escala relacionada con la propiedad fractal de invariancia de escala de la intensidad de lluvia (Menabde et al. 1999, Rodríguez-Solà et al. 2017). En el caso monofractal o de escala simple, esta relación de escala queda determinada por un único parámetro o exponente de escala β, cuyo valor parece estar relacionado con el régimen pluviométrico del lugar, o más en particular, con la irregularidad de la lluvia (Casas-Castillo et al. 2018b). Así, este parámetro toma valores cercanos a -1 para áreas en donde la lluvia suele ser muy irregular, con valores máximos aislados repentinos, mientras que toma valores más altos para áreas con un patrón de lluvia más regular. Es de esperar pues que la supuesta tendencia a la disminución en la precipitación anual y el aumento relativo en la precipitación extrema debido al cambio climático se vea reflejada en cambios en el comportamiento de escala de la lluvia, con valores del parámetro β que tienden a disminuir. Con el fin de poner de manifiesto estos cambios, se han analizado series de precipitación diaria simuladas para el siglo XXI para dos ciudades densamente pobladas: Barcelona y Madrid. Estas series futuras fueron obtenidas a partir de varios modelos de circulación general y para diferentes escenarios de cambio climático: A1B, A2, B1 y B2 para Barcelona (114 series en total), y RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 y RCP8.5 para Madrid (213 series).

A pesar de la gran variabilidad de resultados obtenidos a partir de los modelos climáticos, es posible extraer algunas conclusiones con el suficiente grado de certidumbre. Para la precipitación total anual calculada a partir de las series futuras proyectadas se ha observado que, en Barcelona, dicha magnitud va a sufrir una disminución aproximada de un 5% en el último tercio del siglo XXI. En Madrid, en cambio, parece observarse un aumento poco significativo de la precipitación anual, siendo la incertidumbre en este caso muy alta.

En cuanto a las relaciones de escala simple obtenidas para la intensidad de lluvia futura en ambas ciudades, se ha obtenido una disminución significativa del exponente de escala β a partir del segundo tercio del siglo XXI, lo cual es acorde con las previsiones de un posible aumento de las lluvias intensas en un futuro próximo debido al cambio climático. Estos resultados indican un probable incremento en la frecuencia de las lluvias de carácter torrencial y el consecuente aumento del riesgo de inundación en ambas ciudades, por lo que debería tenerse en consideración en el diseño de su infraestructura hidráulica, siendo recomendable una mejora de sus redes de alcantarillado y de sus sistemas de drenaje acorde a estas previsiones.