Post on 09-Oct-2018
Evaluación del cambio de necesidades hídricas en cítricos y kaki en la comarca de la Ribera (Valencia) por efecto del cambio climático
Universitat Politècnica De València
ETSIAMN - Escuela Técnica Superior De Ingeniería Agronómica y Del Medio Natural
Master Ingeniero Agrónomo
Autor: Boscafiori, Nicolás Agustín
Tutor: García Prats, Alberto
Cotutor: Manzano Juárez, Juan
Cotutor: Pulido Velázquez, Manuel Augusto Valencia, 18 de septiembre de 2017
INTRODUCCIÓN
Herramientas¿Por qué usar un modelo de agronómico de simulación basado en procesos?
Evapotranspiración de referencia: Penman-Monteith- FAO-56
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓNModelos de Cultivo
CropSyst (Stöckle et al 1994).Biological Systems Engineering Dept., Washington State University, Pullman
El desarrollo de CropSyst comenzó a principios de los 90’s para modelizar y estimar la productividad de distintos cultivos y los cambiosque se producen a lo largo del crecimiento teniendo en cuenta distintos escenarios climáticos. Actualmente CropSyst es apropiado paracultivos hortícolas y frutales , donde su uso para estos últimos es cada vez mayor, habiéndose realizado ya estudios para peral,manzano y ciruelo japonés.
INTRODUCCIÓNCropsyst
OBJETIVOS
A partir del modelo de simulación de cultivos CropSyst evaluar el cambio depatrón en las necesidades hídricas, así como sus efectos en el rendimiento,considerando distintos escenarios de cambio climático para dos cultivos de granimportancia en la Comarca de la Ribera dentro de la cuenca del Júcar, como lo soncítricos y kaki.
MATERIAL Y MÉTODOSENSAYOS DE RIEGO
MATERIAL Y MÉTODOSENSAYOS DE RIEGO
MATERIAL Y MÉTODOSENSAYOS DE RIEGO
MATERIAL Y MÉTODOS
Datos experimentales – Citrus sp.
Datos experimentales – Diospyros sp.
Citrus sinensis La Senyera Tratamiento 2
Tratamiento 1
Tratamiento 3
60 % Dosis de Riego
40 % Dosis de Riego
Tratamiento Control
Diospyros lotusDiospyros virginiana IVIA
3,5 x 5 m2
2,5 x 5 m2
MATERIAL Y MÉTODOSDescripción del Modelo
CropSyst (Cropping Systems Simulation Model) es un modelo mecanístico diseñado con la intención de simular el crecimiento decultivos por unidad de área (m2) a partir de la influencia del riego, lluvia, captación de agua por parte del cultivo, escorrentía, drenajey evapotranspiración del cultivo.
MATERIAL Y MÉTODOSCalibración y Validación del Modelo
Para cuantificar la eficiencia del modelo y comprobar la certeza de los valores obtenidos tras las simulaciones de escenarios decambio climático se utilizaron las siguientes herramientas y coeficientes estadísticos:
• Coeficiente de eficiencia de Nash y Sutcliffe (E)
• Coeficiente de Wilmott (d)
• Coeficiente de Wilmott modificado (d1)
𝐸𝐸 = 1 −∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑂𝑂𝑖𝑖 − 𝑃𝑃𝑖𝑖 2
∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑂𝑂𝑖𝑖 − �𝑂𝑂 2 𝑑𝑑 = 1 −∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑂𝑂𝑖𝑖 − 𝑃𝑃𝑖𝑖 2
∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑃𝑃𝑖𝑖 − �𝑂𝑂 + 𝑂𝑂𝑖𝑖 − �𝑂𝑂 2𝑑𝑑1 = 1 −
∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑃𝑃𝑖𝑖 − 𝑂𝑂𝑖𝑖∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑃𝑃𝑖𝑖 − �𝑂𝑂 + 𝑂𝑂𝑖𝑖 − �𝑂𝑂
La calibración del modelo se realizó con el Model Independent Parameter Estimation and Uncertainty Analysis (PEST), el cual es unpaquete de softwares para la estimación y calibración de parámetros y el análisis de modelos ambientales complejos.
MATERIAL Y MÉTODOSCambio Climático
IPCC AR5
RCP FR Tendencia del FR [CO2] en 2100
RCP 2.6 2,6 W/m2 Decreciente en 2100 421 ppm
RCP 4.5 4,5 W/m2 Estable en 2100 538 ppm
RCP 6.0 6,0 W/m2 Creciente 670 ppm
RCP 8.5 8,5 W/m2 Creciente 936 ppm
FR
CORDEXRCP
• Modelo Global: MPI_CSC_REMO2009v1
• Modelo Regional: RCA4 (SMHI)
• Dominio: EUR - 44
• Escenarios de Cambio Climático (2011 – 2100)
• Registros Globales Históricos (1971 – 2000)
• Precipitación
• Temperatura Media, Máx y Mín
• Humedad Relativa
• Radiación Solar
• Velocidad del Viento
MATERIAL Y MÉTODOSEscenarios
En la Región Mediterránea se han proyectado efectos específicos si no se reducen las emisiones, como son:
•Un incremento de temperatura por encima de la media global, más pronunciado en los meses estivales que en los invernales. Para el escenario RCP8.5 y para finales del siglo XXI, esta Región experimentará incrementos medios de temperatura de 3,8ºC y de 6,0ºC en los meses invernales y estivales, respectivamente.
•En la Península Ibérica se reducirá la precipitación anual, de manera más acusada cuanto más al sur. Las precipitaciones se reducirán fuertemente en los meses estivales. Para el escenario RCP8.5 y para finales del siglo XXI, la Región Mediterránea experimentará reducciones medias de precipitación de 12% y de 24% en los meses invernales y estivales, respectivamente.
•Un aumento de los extremos relacionados con las precipitaciones de origen tormentoso.
MATERIAL Y MÉTODOSEscenarios
RESULTADOS Y DISCUSIÓNCalibración CropSyst
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103
109
115
121
127
133
139
145
151
157
163
169
175
181
187
193
199
205
211
217
223
229
235
241
247
253
259
265
271
277
283
289
295
301
307
313
319
325
331
337
343
SOIL
WAT
ER C
ON
TEN
T (m
3/m
3)
CropSyst -Citrus sinensis
Ensayo
Modelo
RESULTADOS Y DISCUSIÓNCalibración CropSyst
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
SOIL
WAT
ER C
ON
TEN
T (m
3/m
3)
Cropsyst - Caqui
Ensayo
Modelo
RESULTADOS Y DISCUSIÓNCalibración CropSyst
CoeficientesEstadísticos
Citrus Caqui
Calibración Validación Calibración Validación
Nash & Sutcliffe 0,40 0,36 0,46 0,42
Wilmott 0,79 0,77 0,80 0,775
Wilmott mod. 0,57 0,55 0,58 0,56
Para los años de estudio, se consiguió una calibración adecuada de CropSyst, observando un comportamiento similar de losdatos de humedad del suelo medidos con las sondas de capacitancia y los calculados por el modelo de forma automática. Losresultados estadísticos de la calibración reflejaron valores aceptables demostrando la aptitud del modelo para la simulaciónde escenarios
RESULTADOS Y DISCUSIÓNSectorización Cuenca del Júcar
Tipo de suelo Datos Climáticos Sup Cítricos (ha) Sup. Caqui (ha) Suma Sup. (ha) Sup. Total (ha)
Zona 1 (a) Bk45 - 2bc 3317 955 832 1787 23573
Zona 2 (b) Je87 - 2/3a 3317 6216 1139 7355 13853
Zona 3 (b) Je87 - 2/3a 3318 2155 255 2410 13108
Zona 4 (c) Je87 - 2/3a 3212 2697 229 2926 10582
Zona 5 (c) Je87 - 2/3a 3211 11881 472 12353 29105
Zona 6 (a) Bk45 - 2bc 3211 2191 246 2437 14879
RESULTADOS Y DISCUSIÓNEscenarios de Cambio Climático
Tras la realización de las simulaciones, y de forma previa a la presentación de los resultados de los escenarios en materia de necesidadesde riego y precipitaciones, y a modo de síntesis, se presenta una evaluación resumida de la influencia sobre la temperatura del cambioclimático en función del escenario, periodo y punto climático correspondiente. Se estudiarán periodos a corto (2011-2040), medio (2041 –2070) y largo plazo (2071 – 2100).
Sector Climático
Temperatura media anual (ºC)
RCP 4.5 RCP 8.5
2011 2040 2070 2100 2011 2040 2070 2100
3211 14.37 16.24 16.23 16.27 15.20 16.74 17.98 20.01
3212 17.01 18.20 18.63 18.93 18.18 18.60 19.73 20.88
3317 14.34 16.57 17.22 17.20 15.89 17.19 18.99 21.26
3318 17.09 17.39 19.19 19.44 17.65 18.09 19.36 19.51
0
100
200
300
400
500
600
2011
/201
520
13/2
017
2015
/201
920
17/2
021
2019
/202
320
21/2
025
2023
/202
720
25/2
029
2027
/203
120
29/2
033
2031
/203
520
33/2
037
2035
/203
920
37/2
041
2039
/204
320
41/2
045
2043
/204
720
45/2
049
2047
/205
120
49/2
053
2051
/205
520
53/2
057
2055
/205
920
57/2
061
2059
/206
320
61/2
065
2063
/206
720
65/2
069
2067
/207
120
69/2
073
2071
/207
520
73/2
077
2075
/207
920
77/2
081
2079
/208
320
81/2
085
2083
/208
720
85/2
089
2087
/209
120
89/2
093
2091
/209
520
93/2
097
2095
/209
9
Citrus - RCP 4.5
Riego Precipitacion Lineal (Riego) Lineal (Precipitacion)
RESULTADOS Y DISCUSIÓNSimulaciones Cambio Climático
Citrus – RCP 4.5
0
100
200
300
400
500
600
Citrus - RCP 8.5
Riego Precipitación Lineal (Riego) Lineal (Precipitación)
RESULTADOS Y DISCUSIÓNSimulaciones Cambio Climático
Citrus – RCP 8.5
0
100
200
300
400
500
600
Caqui - RCP 4.5
Riego Precipitación Lineal (Riego) Lineal (Precipitación)
RESULTADOS Y DISCUSIÓNSimulaciones Cambio Climático
Caqui – RCP 4.5
0
100
200
300
400
500
600
Caqui - RCP 8.5
Riego Precipitación Lineal (Riego) Lineal (Precipitación)
RESULTADOS Y DISCUSIÓNSimulaciones Cambio Climático
Caqui – RCP 8.5
CONCLUSIONES
CropSyst demostró ser una herramienta integrada eficaz en la simulación de escenarios de cambio climático para la determinación de lasnecesidades reales de riego, prediciendo correctamente el comportamiento de los cultivos y las operaciones de manejo a realizar bajocondiciones cambiantes de temperatura, precipitación y concentración de CO2 atmosférico.
Sin embargo, el modelo presenta ciertas limitaciones.
Los resultados del análisis de las sendas representativas de concentración RCP 4.5 y RCP 8.5 remarcan un aumento de las temperaturasmedias anuales para los dos escenarios de contaminación a medio, corto y largo plazo. Este aumento de las temperaturas es consecuenciade un considerable aumento de las medias esperadas para los meses de invierno y otoño, alcanzándose incrementos de entre 4, 5 y 6ºC ensus valores desde el inicio al final del periodo completo estudiado, coincidiendo con los incrementos esperados por el IPCC. En cuanto a losmeses más cálidos del año, si bien el aumento de las temperaturas es menos drástico, a medida que se avance en el tiempo, se darán cadavez con mayor frecuencia temperaturas excesivas cercanas, e incluso por encima, de los 40ºC.
CONCLUSIONES
Los escenarios RCP 4.5 las necesidades de riego se incrementan alrededor de un 15%, mientras que RCP 8.5
Finalmente, si tenemos en cuenta los escenarios RCP 4.5 y 8.5 y observamos sus precipitaciones, se observa en la mayoría de los casos unligero, pero estable aumento de las precipitaciones en el escenario RCP 4.5. Esto es debido a que, en este escenario, a nivel global, se tomandecisiones con las que se consigue estabilizar y reducir las emisiones de CO2 atmosférico reduciendo los efectos del cambio climático en lasprecipitaciones.