La recarga natural al acuífero libre y su vinculación con la variabilidad climática regional

Abstract

Es de conocimiento que el clima juega un rol muy importante en el control de la recarga, por ello se propuso investigar este rol en el contexto de la variabilidad climática, donde este concepto incluye la variación de la variabilidad de los estados climáticos individuales. Al presente, no se han abordado en el ámbito provincial ni se conocen experiencias similares en otras regiones de investigaciones que integren la variabilidad climática con la respuesta del acuífero a nivel regional. Generalmente se ha utilizado un análisis simple de correlación entre la precipitación y el nivel freático por ejemplo, que no es indicativo de la variabilidad climática como se plantea aquí. Por ello en esta tesis se ha trabajado a paso de tiempo climático, demostrando el grado de acople de los campos a escala regional de la precipitación-nivel freático por un lado, y el de precipitación-recarga al acuífero por el otro. Por lo mencionado el objetivo propuesto fue “dilucidar cuál es la vinculación regional entre la variabilidad climática y la respuesta del acuífero libre, entendida ésta como la recarga por precipitaciones pluviales en el ámbito de la cuenca del río Carcarañá en la Provincia de Santa Fe en una superficie aproximada de 4700 km2. Encontrada la misma, se estimará cuantitativamente la recarga natural al acuífero libre debido a la lluvia a través de aplicación de diferentes metodologías y se observará la bondad de las estimaciones efectuadas”. Las técnicas estadísticas utilizadas pertenecen a una categoría de análisis llamado “Análisis Exploratorio” donde la pretensión de éstas es sumarizar las características de un campo, discriminado entre la señal de interés y los procesos no relacionados o ruido, mediante conjuntos de datos multivariados, esto es, variando en el espacio y en el tiempo. Se utilizaron métodos estadísticos no paramétricos (test de Mann, de desvíos acumulados y de Worsley), análisis por componentes principales (PCA), análisis espectral singular (SSA) y análisis espectral (SA), así como una descomposición por valores singulares (SVD) de campos acoplados para la variabilidad de la precipitación, el nivel freático y la recarga. Posteriormente, para la determinación de la recarga al acuífero libre por precipitaciones se aplicaron métodos específicos que puedan reflejar a la variabilidad climática como los balances de masas de agua (en el suelo; y en el suelo-zona no saturada-acuífero) y el balance de masa del ión cloruro en la zona no saturada. Además se utilizó el modelo de flujo de agua subterránea (Modflow) en estado estacionario. En primer lugar se comprobó a escala regional la correlación espacio-temporal de los campos de la precipitación con el nivel freático y la recarga natural al acuífero utilizando las series de ambas variables en el periodo simultáneo 1970-2003. Comprobado el grado de correspondencia entre variabilidad climática y la respuesta del acuífero libre, se analizaron posibles herramientas de predicción y diagnóstico del comportamiento del mismo a futuro con un horizonte hasta siete años que contempla la escala local y regional. Los resultados logrados mediante el análisis del período 1970-2003 con información de la precipitación y nivel freático en la escala temporal de la variabilidad climática, demostraron que los campos de precipitación y nivel freático se corresponden espacialmente y que tienen un comportamiento en el tiempo casi idéntico en la cuenca del río Carcarañá (el campo de la precipitación como el del nivel freático tienen idénticos modos de oscilación 8.0, 4.8 y 3.0 años). La reconstrucción de cada uno de los modos de oscilación permitió establecer por suma de los tres, la tendencia estadística de las anomalías de la precipitación en la región cuya naturaleza cíclica de las reconstrucciones implican predictabilidad. La reconstrucción de la tendencia, más cada uno de los modos de oscilación del nivel freático del período 1970-2003, permitieron establecer por suma la tendencia estadística de las variaciones de nivel freático en la región, cuya naturaleza cíclica de las reconstrucciones también implican predictabilidad excepto en el caso de ocurrencia de un fenómeno EL NIÑO de características extraordinarias en intensidad o duración. Cuantitativamente la correlación entre los campos de precipitación y la respuesta del nivel freático a través de un SVD dió un coeficiente de correlación 0.79 con un retardo de un año, mientras que los modos de los campos precipitación y recarga arrojaron un coeficiente de correlación de 0.84 también con un retardo de un año. Ambos coeficientes señalan la buena correspondencia entre las variables lo que indica que pueden ser aceptables los resultados obtenidos y donde evidentemente, la respuesta del sistema acuífero está asociado a la recarga que recibe debido a la lluvia. Asimismo se centró el estudio en el período donde se generó información pluviométrica y freatimétrica específica a partir de julio 2000 a agosto del 2004, donde se aplicaron los métodos mencionados para estimar la recarga por lluvia en cuatro estaciones de la cuenca ubicadas al oeste, centro, noreste y sureste de la misma. Durante el período 2000/03 se mostró la similitud en las tendencias entre los niveles freáticos calculados con los observados para las estaciones de monitoreo a través de los dos métodos de balances de agua. Ello indica de manera general, que el escenario hidroclimático durante este período se reprodujo a través de la respuesta del acuífero. El método de balance de cloruros arrojó valores medios de recarga que son orientativos de tasas de recargas medias esperables. El modelo de flujo de agua subterránea reflejó la variabilidad espacial de la recarga neta en la cuenca con magnitudes aceptables de recargas globales. La reconstrucción de las series de la PC1 de la precipitación y del nivel freático permitieron inferir que estadísticamente es esperable un descenso de la precipitación de 170 mm por año desde fines del 2003 hasta fines del 2005 y a partir de aquí la precipitación anual debería aumentar a una tasa anual de 80 mm por año hasta el 2007, para decaer levemente a partir de este año a razón de 40 mm por año hasta la fecha límite de la previsión. Como así también para el nivel freático se encontró que estadísticamente a partir de fines del 2003 y hasta fines del 2005 el nivel freático debería descender a razón de 0.60 m/año, para recuperar 0.65 m por año desde 2006 hasta 2009 para luego descender levemente en el último año. Los estudios realizados señalan que el acuífero libre tiene oscilaciones internas que describen su comportamiento y están moduladas, algo que no ocurre tan marcadamente con la precipitación y en consecuencia la contribución de cada señal dependerá también de esa modulación. Con los resultados de esta tesis, se espera haber contribuido al conocimiento de las relaciones atmósfera-acuífero a una escala regional, pudiéndose de esta manera aceptar la posibilidad de la previsión de las tendencias de cada campo a un cierto horizonte temporal futuro, donde el comportamiento de la recarga en el tiempo es correlacionable con la variabilidad climática y sus magnitudes indicativas de lo que puede ser esperable.