Dinámica integral de los recursos hídricos de la cuenca del río Senguer

Abstract

Los cuerpos de agua responden rápidamente a las variaciones en el ambiente y por ello son considerados “centinelas” de la variabilidad climática y el impacto antrópico. Sin embargo, el efecto conjunto de ambos factores sobre los recursos hídricos es difícil de evaluar debido a que, tanto los impactos en los ecosistemas como sus respuestas, se manifiesta en diversas escalas espaciales y temporales. En la Patagonia Argentina se encuentra algunos de los lagos y ríos más voluminosos de toda Sud América. Durante el último siglo, el incremento de las temperaturas y la disminución de las precipitaciones nivales, produjeron recesión de los glaciares de alta montaña y cambios en la hidroclimatología regional. Esto disminuyó la cantidad de los recursos hídricos de la zona y, por lo tanto, su disponibilidad para el aprovechamiento antrópico. A su vez, la Patagonia se está poblando en forma significativa debido a nuevos emprendimientos petroleros, mineros e industriales que demandan los recursos y servicios asociados a ríos y lagos y modifican las condiciones prístinas de los ambientes. En esta tesis doctoral se estudia la dinámica de los lagos y ríos de la cuenca del río Senguer, localizada en el centro de la Patagonia Argentina a diversas escalas espaciales y temporales. Desde la cabecera (en la cordillera de los Andes) hasta la cuenca baja (en el sector oriental de la Patagonia extra-andina) la región presenta diversos gradientes climáticos, geomorfológicos, de cobertura y de usos del suelo y cuerpos de agua distribuidos en distintos sectores de los mismos. El objetivo general de la investigación fue analizar cómo las influencias climáticas y antrópicas afectan los recursos hídricos de la cuenca. Las hipótesis de trabajo plantean que el cambio y la variabilidad climática produjeron alteraciones en la dinámica hidrogeomorfológica de la región que modificaron en forma integral los cuerpos de agua de la cuenca; y que, si bien la variabilidad climática históricamente ha sido el principal factor que afecta a la dinámica de los cuerpos de agua en la cuenca, en los últimos 120 años esos efectos se han acrecentado debido a las actividades humanas realizadas sin el previo desarrollo de un plan de manejo integral de los recursos hídricos. Se cartografió la geomorfología regional a partir de cartas topográficas y geológicas a escalas 1:250.000, del modelo de elevación digital Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), imágenes digitales Landsat (5 TM, 7 ETM+ y 8 OLI) y de información recopilada en viajes de campo. Esto permitió determinar cómo ha sido la dinámica de los cuerpos de agua ante los principales cambios geomorfológicos y climáticos desde el Plioceno a la actualidad. La climatología e hidrografía regional actual se estudió a través del análisis de series de tiempo de diferentes variables como la precipitación, evaporación, temperatura, velocidad e intensidad del viento, caudal y profundidad de los lagos. A su vez, se analizó la evolución interanual de la superficie de los lagos Musters y Colhué Huapí entre 1998- 2015 con el procesamiento de imágenes Landsat. Se plantearon modelos de regresión linear múltiple, de la superficie y profundidad de los lagos Musters y Colhué Huapí. A su vez, se investigó la relación entre el caudal del río Senguer y los principales fenómenos climáticos regionales: la Oscilación Antártica (AAO) y El Niño Oscilación del Sur (ENSO). Se realizaron cuatro campañas de muestreo (otoño, invierno, primavera y verano) entre mayo de 2015 y enero de 2016 con el objetivo de describir las principales características físicas, químicas y biológicas de todos los cuerpos de agua de la cuenca del río Senguer y comprender su dinámica estacional. Por último, se definieron cortes temporales y se realizaron entrevistas semiestructuradas a actores sociales claves de la región para analizar el impacto de las actividades humanas sobre los recursos hídricos. La cuenca del río Senguer presenta rasgos geomorfológicos que demuestran una activa dinámica hidrológica asociada a levantamientos tectónicos cretácicos, paleógenos y neógenos, a los eventos glaciales pleistocenos y al cambio y la variabilidad climática holocena. Durante el Plioceno y hasta el Holoceno la cuenca se encontraba unificada con al del río Chico. Hasta el Pleistoceno Medio, la divisoria de agua en el área de cabeceras se localizaba al O de sus límites actuales. Sin embargo, las morenas de las glaciaciones del Pleistoceno Medio no fueron erosionadas por glaciaciones posteriores y, aún en la actualidad en gran parte del área de cabeceras, dividen las cuencas que drenan hacia el río Senguer de las que fluyen hacia el océano Pacífico. La captura del río Senguer hacia el “Bajo de Sarmiento” y, por ende, el gran aporte de agua a los lagos Musters y Colhué Huapí se produjo durante el Holoceno Temprano. Desde esa época el agua conectó con el río Chico desde el sector SO del lago Colhué Huapí. Las cuencas de los ríos Senguer y Chico se individualizaron recién a mediados de siglo XX, producto de la viabilidad climática y el impacto antrópico que favoreció la formación de geoformas de acumulación eólica que colmataron el flujo de agua desde el lago Colhué Huapí al río Chico. Desde ese momento, la cuenca del río Senguer es endorreica y el río Chico posee un régimen intermitente. En la actualidad, la variabilidad climática, asociada al AAO y el ENOS, impacta a los ríos y lagos generando variaciones en su superficie, volumen, y caudal. El caudal del río Senguer se correlaciona con el fenómeno del AAO en la periodicidad intraanual, anual e interanual y con el ENOS a escala intraanual y anual. El AAO controla mayormente la señal anual de la descarga del río. Sin embargo, ante la sucesión de eventos continuos de eventos Niñas, como los ocurridos entre 1998-2000 y 2010-2012, el caudal disminuye y decrece el área y la profundidad de los lagos. La calidad del agua de los ríos y lagos a lo largo de la cuenca del río Senguer varía espacial y estacionalmente, relacionado con las condiciones climáticas, litológicas y de cobertura y uso del suelo. La concentración de sedimentos en suspensión, conductividad eléctrica y salinidad aumenta a medida que el curso va a travesando los sectores más impactados por el hombre, mientras que el pH se mantiene levemente alcalino a lo largo del año en todos los cuerpos de agua. Los valores de todas esas variables siempre se encuentran dentro de los límites esperados para el desarrollo de la vida acuática y el consumo humano. El oxígeno disuelto durante el verano en el lago Musters alcanza valores cercanos al límite inferior que permite la vida de los salmónidos. La mayor concentración de nutrientes sumado a las elevadas temperaturas de la región extra-andina durante el verano favorecen el desarrollo del fitoplancton en el lago Musters cuya concentración de Cl a es 10 veces más grande que en el lago Fontana. El desarrollo de diversas obras de infraestructura tendientes al manejo del agua junto a la percepción de los tomadores de decisión en cuanto a la prioridad en el uso del recurso hídrico, ha incrementado el impacto natural que sufren los ecosistemas. Esto produjo cambios geomorfológicos de importancia como la individualización de las cuencas de los ríos Senguer y Chico a partir de 1940 y la desecación casi total del lago Colhué Huapí en el año 2016. En conclusión, la problemática de los recursos hídricos de la región está mayormente ligada a la disponibilidad del agua y no a su calidad. En la tesis se propone que la implementación de un plan de manejo de los recursos hídricos permitiría a la sociedad mitigar los impactos de la variabilidad climática y asegurar un flujo de agua que permita el normal desarrollo de las actividades socioeconómicas así como la permanencia de todos los cuerpos de agua de la cuenca del río Senguer. Además, se sugiere el análisis de factibilidad de obras de infraestructura que permitan la acumulación de agua en la cuenca alta, así como el cambio en los sistemas de riego en el “Bajo de Sarmiento”. Finalmente, se considera de gran importancia continuar con los monitoreos de alta resolución temporal de todas las variables climáticas e hidrográficas.

Water bodies respond quickly to changes in the environment and therefore are considered "sentinels" of climate variability and anthropic impact. Unfortunately, the joint effect of these factors on water resources is difficult to assess because both the impacts and the response of ecosystems manifest at different spatial and temporal scales. In Argentine Patagonia, there are some of the largest lakes and rivers of South America. During the last century, the increase in temperatures and the decrease of the snow deposition produced recession of the mountains glaciers and changes in the regional hydrology. Consequently, the water resources in the area decreased and, therefore, its availability for anthropic use. Also, Patagonia is being populated in a significant way due to new oil, mining and industrial ventures that demand the resources and services provided by rivers and lakes and modify the pristine conditions of the environments. In this doctoral thesis the dynamics of the lakes and rivers of the Senguer River basin will be studied at different spatial and temporal scales. The watershed is located in the center of Argentine Patagonia. From the headwaters (in the Andean range) to its end (in the eastern part of extra-Andean Patagonia) the basin presents climatic, geomorphological, land cover, and land use gradients and water bodies distributed across them. The main objective of the research was to analyze how climatic and anthropic influences affect the water resources of the basin. The hypotheses suggest that the climate change and variability produced alterations in the hydrogeomorphological dynamics of the region that modified the water bodies of the watershed integrally; also, although climate variability has historically been the main factor affecting the dynamics of water bodies in the basin, in the last 120 years these effects have increased due to human activities carried out without the prior development of a comprehensive management plan for water resources. The regional geomorphology was mapped using topographic and geological sheets at 1: 250,000 scales, the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) digital elevation model, Landsat digital images (5 TM, 7 ETM + and 8 OLI) and fieldwork information. The regional geomorphology allowed to determine how the dynamics of water bodies have been in the face of the main geomorphological and climatic changes since the Pliocene to the present. Also, time series of different variables such as precipitation, evaporation, temperature, wind speed and intensity, flow and level of the lakes, were analyzed to study the current regional climatology and hydrography. Landsat images were processed to analyze the interannual surface fluctuations of the Musters and Colhué Huapí lakes between 1998 and 2015. Multiple linear regression models of the surface and depth of the Musters and Colhué Huapí lakes were proposed. Moreover, the relationship between the Senguer River discharge and the main regional climatic phenomena (the Antarctic Oscillation (AAO), and El Niño-Southern Oscillation (ENSO)) was investigated. Four sampling campaigns (autumn, winter, spring, and summer) were conducted between May 2015 and January 2016 with the objective of studying the main physical, chemical and biological characteristics of all the water bodies of the Senguer River basin and their seasonal dynamics. Finally, temporary cuts were defined, and semi-structured interviews were carried out with key stakeholders of the region to analyze the impact of human activities on water resources. The Senguer River basin presents geomorphological features that demonstrate an active hydrological dynamics associated with Cretaceous, Paleogene and Neogene tectonic uplifts, Pleistocene glacial events and Holocene climatic change and variability. During the Pliocene and until the Holocene Senguer and Chico rivers basins were a single watershed. Until the Middle Pleistocene, the basin boundary at the headwaters was located at the W of its current limits. However, the moraines of the Middle Pleistocene glaciations were not eroded by later glaciations and, even currently, at the headwaters area, they divide the watersheds that drain into the Senguer River from those that flow into the Pacific Ocean. The capture of the Senguer River towards the "Bajo de Sarmiento" and, therefore, the large contribution of water to the Musters and Colhué Huapí lakes took place during the Early Holocene. Since then, the water connected with the Chico River from the SW sector of Colhué Huapí Lake. The Senguer and Chico rivers basins separated in the mid-twentieth century, as a result of climatic viability and the anthropogenic impact that favored the formation of aeolian landforms that clogged the water flow from Colhué Huapí Lake to Chico River. Since then, the Senguer River basin is endorheic, and the Chico River has an intermittent regime. At present, climate variability, associated with the AAO and the ENSO, impacts the rivers and lakes, generating variations in their surface, volume, and flow. The Senguer River discharge correlates with the AAO in the intraannual, annual and interannual periodicity and with the ENOS at the intraannual and annual scales. The AAO controls the annual signal of river discharge. However, after continuous la Niña events, such as those that occurred between 1998-2000 and 2010-2012, Senguer River flow decreases and consequently decrease the area and depth of the lakes. The water quality of the rivers and lakes of the Senguer River basin varies spatially and seasonally, related to the climatic, lithological, land coverage, and land use features of the watershed. The concentration of suspended sediments, electrical conductivity and salinity increases as the river flows through the sectors with most anthropic impact, while the pH remains slightly alkaline throughout the year in all bodies of water. The values of all these variables are always within limits expected for the development of aquatic life and human consumption. Dissolved oxygen during summer in Lake Musters reaches values close to the lower limit that allows the presence of salmonids. The greater concentration of nutrients together with the high temperatures of the extra-andean region during the summer favor the development of phytoplankton in the Musters Lake which Chl a concentration is ten times larger than in Fontana Lake. The anthropic activities together with the perception of decision makers regarding the priority in the use of water resources have increased the natural impact on the ecosystems that climatic variability generates. The anthropic impact produced extreme geomorphological changes such as the individualization of the Senguer and Chico river basins since 1940 and the almost total desiccation of the Colhué Huapí Lake in 2016. In conclusion, the problem of water resources in the region is mainly linked to the availability of water and not to its quality. In the thesis, it is proposed that the implementation of a water resources management plan would allow society to mitigate the impacts of climate variability and ensure a river discharge that allows the sustainable development of socio-economic activities as well as the permanence of all water bodies of the Senguer river basin. Also, it is suggested an analysis of infrastructure that allows the accumulation of water in the upper basin, as well as the change in the type of irrigation systems in the "Bajo de Sarmiento." Finally, it is considered of great importance to continue monitoring with a high temporal resolution all the climatic and hydrographic variables.