Evaluación del impacto de la expansión agrícola en el hidroclima del Gran Chaco

La deforestación en el sur de Sudamérica es un problema ambiental apremiante que ha persistido durante décadas, convirtiendo la región en una de las zonas más afectadas a nivel mundial. Los principales impulsores de esta deforestación son la expansión de la frontera agrícola, la cría de ganado y la tala ilegal. En particular, el Gran Chaco, una de las regiones más grandes de Sudamérica, ha sufrido niveles alarmantes de deforestación en los últimos años. Esta región es conocida por su destacada diversidad biológica, con una amplia gama de especies vegetales y animales. El Gran Chaco se divide en dos ecorregiones dominantes: el Chaco Húmedo y el Chaco Seco. De estas, el Chaco Seco es la ecorregión que ha experimentado la tasa de deforestación más significativa, lo que ha resultado en graves consecuencias ambientales. Los cambios en el uso y cobertura del suelo (LULCCs, por sus siglas en inglés) impactan tanto las condiciones del suelo como de la atmósfera que lo rodea al influir en las interacciones suelo- atmósfera. Este fenómeno es particularmente evidente en el sur de Sudamérica, donde existe un fuerte acoplamiento entre el suelo y la atmósfera que afectan las diferentes componentes del ciclo hidrológico. Cuando la vegetación natural es reemplazada por pasturas, cultivos u otros tipos de usos del suelo, se producen cambios en las propiedades biofísicas relacionadas con la vegetación, como el albedo, la resistencia estomática y la rugosidad de la superficie. Estas alteraciones, a su vez, afectan el funcionamiento del ecosistema y los flujos de agua y energía en la superficie, lo que modifica el transporte de humedad y calor en la atmósfera. Como resultado, los LULCCs inevitablemente provocan cambios en el estado del clima local, pero también pueden afectar las condiciones hidroclimáticas de regiones cercanas o distantes, por ejemplo a través de cambios en el caudal de los ríos y la dinámica atmosférica. Las profundas alteraciones en los patrones de uso del suelo han motivado esta investigación, cuyo objetivo general es explorar los LULCCs más prevalentes en el Chaco Seco desde 2001 hasta 2015 y sus impactos en el clima regional. Además, este estudio busca comprender las posibles consecuencias en el Gran Chaco de una continuidad en el avance intensivo de la frontera agrícola dentro del Chaco Seco. Para abordar las metas planteadas, se utilizó un modelo climático regional (RCM, del inglés Regional Climate Model). Los RCMs resultan la mejor herramienta para este tipo de investigación, ya que simulan las interacciones suelo-atmósfera, permitiendo investigar la respuesta atmosférica a los LULCCs. Utilizando un RCM, se realizaron experimentos de sensibilidad modificando el mapa de cobertura de suelo para simular diversos escenarios de LULCCs. Para tener en cuenta los cambios en la cobertura del suelo en las simulaciones climáticas, se incorporaron mapas de cobertura del suelo del satélite Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) en el modelo de suelo (LSM, por su sigla en inglés) acoplado al modelo climático. Estos mapas de alta resolución, están disponibles desde el 2001. La primera actividad de está investigación fue analizar el proceso de cambios de cobertura desde el 2001 hasta el 2015 a partir de los mapas de MODIS. El producto MODIS, además de la información de cobertura, brinda información sobre la incerteza/confiabilidad de los datos. Para la mayor parte del dominio, los valores de confianza son en general, superiores al 75 %. Sin embargo, la región del Chaco Seco mostró valores de confianza ligeramente más bajos (superiores al 71 %). Es importante destacar que la calidad del producto MODIS muestra una mejora a lo largo del tiempo, en particular, del período de trabajo (2001-2015). Los mapas de MODIS indican que los tipos de cobertura predominantes en el Chaco Seco incluyen sabana, sabana leñosa, bosque, pasturas, matorrales y cultivos. En tan solo quince años, entre el año 2001 a 2015, los cambios en la cobertura del suelo afectaron al 18% de todo el Chaco Seco. No obstante, las observaciones indican que las coberturas asociadas a la agricultura descaceleraron su avance a partir del 2007, probablemente debido a la implementación de la Ley Argentina Nº 26.331 para la Protección de Bosques Nativos. Por otro lado, el análisis de los cambios indica que la mayoría de los cambios observados en la cobertura del suelo entre 2001 y 2015 podrían estar relacionados con procesos de deforestación, mientras que el resto corresponde a cambios clasificados como "otros", que no necesariamente están vinculados a procesos de deforestación (por ejemplo, de pasturas a cultivos), y cambios denominados "ilógicos", que son inconcebibles en el mundo real y pueden atribuirse a errores en el proceso de clasificación aplicado por MODIS (por ejemplo, el cambio de sabana leñosa a bosque caducifolio). Luego, se realizaron tres conjuntos (ensambles) de simulaciones desde enero de 2014 hasta junio de 2016 utilizando el modelo climático regional Weather Research and Forecasting (WRF) que utiliza como LSM (del inglés, Land Surface Model) el modelo Noah Multi-Physics (Noah-MP) con el fin de investigar los efectos de los LULCCs en el Chaco Seco. En el primer ensamble se utilizó el mapa de cobertura de suelo MODIS correspondiente a 2015 (de aquí en adelante ensamble CONTROL), el segundo utilizó el mapa de 2001 (de aquí en adelante ensamble PASADO), y el tercero empleó un mapa sintético generado mediante la expansión intensiva de áreas de cultivos y pasturas observadas en el mapa del 2015 (de aquí en adelante ensamble FUTURO). Previo a la evaluación comparativa de los ensambles, se validó la capacidad de simulación de WRF comparando el ensamble CONTROL con un variado conjunto de observaciones grilladas. Esta evaluación demostró que el modelo WRF tuvo un buen desempeño para la región de interés. En particular, la precipitación simulada coincide estrechamente con las observaciones en el Gran Chaco, aunque se observan pequeños sesgos negativos en el Chaco Húmedo. La humedad del suelo en la superficie y en la zona de raíces también muestra una buena concordancia con las estimaciones satelitales, aunque se observan algunos sesgos secos en el Chaco Húmedo en consistencia con el déficit de precipitación que WRF simula en esta parte del Gran Chaco. Por último, la temperatura a 2m de altura del modelo muestra una alta correlación con las observaciones en todo el Gran Chaco. La comparación entre ensambles se focaliza en los meses de verano (DEF), período en el cual el ciclo hidrológico es más activo y las interacciones suelo-atmósfera son más evidentes, dando lugar a cambios más notorios, dada la prevalencia de dichas interacciones en esta estación. En particular, la comparación entre el ensamble CONTROL y PASADO indica que los LULCCs producidos entre el 2001 y el 2015 producen una distribución heterogénea de cambios positivos y negativos en los flujos de radiación en superficie. No obstante, los lugares donde se produjo deforestación muestran una alteración significativa de la radiación neta, el flujo de calor sensible y, en menor medida, el flujo de calor latente. Por su parte, los cambios en el calor sensible influyen en la temperatura, causando un calentamiento en las áreas deforestadas y un enfriamiento en las áreas con otros LULCCs. Estos cambios alteran el ciclo del agua, forzando condiciones generalmente más secas en el Chaco Seco. La precipitación mostró cambios localmente significativos, con disminuciones e incrementos observados en diferentes áreas. La humedad del suelo siguió el patrón de la precipitación, mostrando cambios locales netos negativos. En síntesis, los LULCCs ocurridos en los primeros quince años de este siglo condujeron a veranos más secos y calientes en el Chaco Seco. La comparación entre el ensamble CONTROL y FUTURO muestra que el avance intensivo de la frontera agrícola sobre la vegetación nativa produce una disminución general del Índice de Área Foliar (LAI, por su sigla en inglés) y un aumento en el albedo. Esto, a su vez, tiene efectos significativos en el balance de energía, reduciendo aún más la radiación neta (debido al aumento de la radiación saliente de onda corta) y debilitando los flujos en la superficie, lo que resulta en condiciones más secas, menor precipitación, humedad del suelo, evapotranspiración y escorrentía. La intensiva expansión agrícola en el Chaco Seco, no solo tiene un impacto local sino también en la región aledaña del Chaco Húmedo, donde se observa una extensión de las condiciones secas, pero con anomalías de menor intensidad. En resumen, los resultados sugieren que la deforestación continua y la expansión agrícola en la región del Chaco Seco están alterando el hidroclima regional. Estos cambios afectan tanto las áreas que presentan cambios de uso de suelo dentro del Chaco Seco, como las zonas que no modificaron su cobertura, tanto dentro del Chaco Seco, como en el Chaco Húmedo. Los cambios en las variables hidroclimáticas conducen, en términos generales, a una reducción de la precipitación, con suelos más secos y condiciones más cálidas durante los meses de veranos. Estos hallazgos enfatizan la falta de sostenibilidad de las prácticas actuales de uso del suelo en el Chaco Seco y resaltan la necesidad de una gestión sostenible del uso del suelo para preservar la integridad ecológica e hidrológica de esta región.

María Agostina BRACALENTI