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Introducción El incremento del nivel del mar debido al cambio climático, es un factor que sin duda afectará las zonas costeras, por lo que se considera que es de gran interés e importancia, determinar su impacto. En el presente artículo se presentan los resultados obtenidos de una investigación que se realizó para determinar los efectos del cambio climático en la línea de playa del puerto de Veracruz, Ver., mediante la realización de modelaciones numéricas de procesos costeros considerando varios escenarios del incremento del nivel del mar por efecto del cambio climático, con especial atención a la caracterización de los procesos costeros de erosión de la playa a corto y mediano plazos. Se definió como caso de estudio, el puerto de Veracruz (ver figura 1), en el cual se realizó la comparación de las condiciones en el estado actual y las de diferentes escenarios, tomando en cuenta el incremento del nivel del mar por efecto del cambio climático. El presente estudio se realizó en base al protocolo de investigación “Investigación de los efectos del cambio climático en la línea de playa del puerto de Veracruz, Ver.”
Fuente: Imagen: Google Earth. Figura 1. Puerto de Veracruz, Ver.
Se definió como zona de estudio, el polígono ubicado al norte del conocido puerto de Veracruz en la zona de la Ampliación misma que se delimita por el río medio y el rompeolas Poniente como se puede observar en la figura 2.
Fuente imagen: Google Earth. Figura 2. Zona norte de la Ampliación del Puerto de Veracruz, Ver.
1. ESTADO DEL ARTE Cambio climático en el estado de Veracruz De acuerdo a la investigación realizada, se pronostica que en el Golfo de México y el Mar Caribe, se intensificarán dichos eventos asociados a escenarios donde se duplica el bióxido de carbono atmosférico. En dicha investigación, se recopiló información histórica de los huracanes que han impactado en el estado de Veracruz misma que se resume en la Tabla 1. Tabla 1. Resumen de municipios que recibieron el impacto de huracanes y tormentas tropicales en el estado de Veracruz.
Fuente: Conde Álvarez, Cecilia; Palma Grayeb, Beatriz; Escenarios de riesgo para el territorio veracruzano ante un posible cambio climático. Universidad Veracruzana, México, 2005.
Metodología RIVAMP El Proyecto de Desarrollo de Metodologías de Evaluación de Riesgos y Vulnerabilidades (RiVAMP) es una colaboración entre la División de Alerta Temprana del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y Evaluación (DEWA) y la División de Implementación de Políticas Ambientales (DEPI), y el cual tiene como objetivo identificar y cuantificar el papel de los ecosistemas en la Reducción del Riesgo de Desastres (RRD) y la Adaptación al Cambio Climático (CCA). Pronóstico del retroceso de la playa En la metodología, la base de datos de pronóstico de retroceso de la línea de playa y la utilería para el cálculo de retroceso de la playa, comprenden una herramienta que puede estimar el rango de retroceso de la playa para diferentes morfologías, bajo diferentes escenarios de incremento del nivel del mar a corto y largo plazos, y para diferentes condiciones en términos de sedimentología e hidrodinámica. El objetivo es proporcionar una metodología fácil de implementar que pueda proporcionar una primera evaluación rápida del riesgo de erosión / inundación de las playas bajo el incremento del nivel del mar. Modelos morfodinámicos de retroceso en la playa Las playas se encuentran entre los entornos más dinámicos en términos morfológicos, y están controlados por mecanismos complejos y procesos de respuesta que operan en varias escalas temporales y espaciales (Van Rijn, 2003). La erosión de las playas se puede diferenciar en: (i) la erosión a largo plazo, un retroceso irreversible de la posición de la línea de playa debido al incremento del nivel del mar y / o la pérdida de los volúmenes sedimentarios costeros (Nicholls et al., 2007) que fuerzan la migración del playas o la erosión; y (ii) la erosión a corto plazo, causada por tormentas y marejadas ciclónicas, que pueden no necesariamente dar lugar a retrocesos costeros permanentes, pero pueden crear una devastación a gran escala (Niedoroda et al., 2009).
Figura 3. Representación de la respuesta de la playa al incremento del nivel del mar.
PROYECCIONES DEL RETROCESOS DE LA LÍNEA DE PLAYA Los modelos que se utilizan para crear la base de datos son: 3 estáticos (Edelman, Bruun, Dean) (Edelman, 1972; Bruun, 1988; Dean, 1991); Los 2 modelos dinámicos (SBEACH y Leont'yev) (Larson y Kraus, 1989). Leont'yev, 1996). Los modelos Leont'yev, SBEACH y Edelman principalmente estiman los cambios a corto plazo de la línea de playa y los modelos de Bruun y Dean estiman cambios a largo plazo. En la metodología es posible utilizar condiciones específicas (es decir, un valor para cada parámetro) y obtener (si estas condiciones se encuentran en la base de datos) el retroceso de playa (para una pequeña escala espacial, por ejemplo, una playa). En la investigación se utilizaron los modelos antes descritos y se determinaron una serie de escenarios para evaluar el retroceso de la línea de playa para los cinco modelos (Leont'yev, SBEACH, Edelman, Bruun y Dean) y para las 14 proyecciones del nivel del mar (0.038, 0.05, 0.10, 0.15, 0.22, 0.30, 0.40, 0.50, 0.75, 1, 1.25, 1.50, 2 y 3 m), con la ecuación polinómica que describe la relación entre el incremento del nivel del mar y el retroceso de la playa.
2. PREPARACIÓN DE LA INFORMACIÓN INFORMACIÓN DE OLEAJE Para llevar a cabo las simulaciones es necesario conocer el oleaje que se presenta en la zona de estudio, para este caso se utilizó la información del Atlas de Oleaje Oceánico Mexicano (ATLOOM), el cual fue elaborado en el año 2004 en la División de Ingeniería de Puertos y Costas del Instituto Mexicano del Transporte, como parte de las diversas actividades que el Instituto ha desarrollado para definir las condiciones del oleaje medio y extremal que se presenta en los litorales nacionales. En las figuras 6 y 7, se pueden observar el mapa del ATLOOM y la localización del nodo que se utilizó para obtener los datos de oleaje; en la Tabla 2 se muestran los resultados del análisis de oleaje realizado para la zona de estudio.
Fuente: IMT, 2004. Figura 6. Mapa del Atlas de Oleaje Oceánico en México del IMT.
Fuente: IMT, 2004. Figura 7. Localización del Nodo GOL07MX, Latitud 20°Norte, Longitud 96° Oeste.
Tabla 2. Análisis de oleaje para el puerto de Veracruz, Ver.
Fuente: Elaboración propia.
INFORMACIÓN DEL INCREMENTO DEL NIVEL MEDIO DEL MAR De acuerdo a los informes y reportes revisados en la revisión del estado del arte se obtuvo que el incremento anual del nivel medio del mar esperado es de 1.89 mm. Por tal motivo y bajo los diferentes escenarios que se plantean en el estado del arte se contempla que, para el puerto de Veracruz, Ver., los escenarios de incremento del nivel medio del mar son los que se presentan en la Tabla 3. Tabla 3. Niveles de incremento del nivel medio del mar (m) utilizados en los escenarios para la modelación numérica en el puerto de Veracruz, Ver.
Fuente: Elaboración propia.
3. TRABAJOS DE CAMPO Se realizó un levantamiento de secciones de playa en la zona comprendida entre el río de La Antigua y la playa Norte del rompeolas poniente de la ampliación del Puerto de Veracruz, así como un levantamiento batimétrico y de corrientes en la zona exterior de dicho rompeolas como se muestra en la Fotografía 1. . Fuente: González, 2017. Fotografía 1. Levantamiento topográfico y de secciones trasversales de playa en la zona Noroeste del rompeolas Poniente del nuevo puerto de Veracruz.
Posteriormente se realizó un análisis espacial utilizando imágenes satelitales para observar el comportamiento de la línea de playa a través del tiempo, la cual se complementó con orto mosaicos que se generaron con un levantamiento realizado con Vehículos Aéreos No Tripulados (VANTS) en marzo del 2017, estas actividades realizaron para conocer el comportamiento de la línea de playa en las dimensiones tiempo y espacio, y con ello se complementó la información obtenida con el levantamiento topográfico y los seccionamientos playeros en la zona de estudio. Los orto mosaicos son resultado del procesamiento de imágenes aéreas obtenidas con el VANT Inspire 2, realizado en vuelos fotogramétricos a una altura aproximada de 50 m con un traslape del 80% en un área seleccionada para la zona de estudio. Se generaron Modelos Digitales de Elevación con resolución espacial de 5 cm, geo referenciado con base en el levantamiento topográfico realizado con el sistema RTK (ver fotografía 1) a lo largo de la línea de costa (figuras 8 y 9), de donde se obtuvieron puntos de control terrestre (PCT).
Fuente: Google Earth, 2017. Figura 8. Línea de costa entre el Puerto de Veracruz y la desembocadura del rio La Antigua.
Fuente: Elaboración propia. Figura 9. Orto mosaico geo referenciado con puntos de control RTK, del rompeolas Poniente de la ampliación del puerto de Veracruz y de la playa Noroeste.
LEVANTAMIENTO DE SECCIONES DE PLAYA De los trabajos descritos anteriormente se realizaron dos levantamientos de secciones transversales de playa, el primero en mazo de 2017 y el segundo en julio del mismo año, los seccionamientos se utilizaron como base para las modelaciones numéricas para obtener el retroceso de la línea de playa en cada una de las secciones. Las secciones se realizaron a cada 250 m del cadenamiento 0+000 a 12+942, los cuales se muestran figura 10.
Fuente: Elaboración propia. Figura 10. Levantamiento de seccionamientos y línea de playa en la zona Noroeste del rompeolas Poniente de la ampliación del Nuevo puerto de Veracruz, Ver.
CÁLCULO DE LA PENDIENTE Con base en las secciones transversales de playa obtenidas de los levantamientos realizados en marzo y julio de 2017 por el personal de la Coordinación de Ingeniería Portuaria y Sistemas Geoespaciales, se obtuvo la pendiente promedio de cada una de las 52 secciones que se realizaron del cadenamiento 0+000 al 12+942.
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Se realizó el análisis de los resultados que se obtuvieron con la aplicación de la metodología descrita, poniendo énfasis en la caracterización de la dinámica de la línea de playa, relacionada con los efectos del incremento del nivel del mar por efecto del cambio climático, para ello se realizaron las siguientes actividades:
Para cada uno de los perfiles de playa, se calculó con el modelo matemático Beach Retreat Estimator (Static Models), el retroceso de la línea de playa para todos los escenarios del incremento del nivel de mar, con dicha información se obtuvieron los retrocesos mínimos y máximos esperados a lo largo de la playa desde el rompeolas Poniente de la ampliación del puerto de Veracruz hasta la desembocadura del río La Antigua, para cada uno de los escenarios de incremento del nivel del mar y para cada uno de los modelos (Edelman, Bruun, Dean, Leont’yev y SBeach), en la figura 11 se indica, a manera de ejemplo, el retroceso máximo de la línea de playa (línea roja) para un incremento del nivel del mar de 2.0, obtenido con el modelo de Edelman, en la siguiente figura se presentan los retrocesos medios de la línea de playa.
Fuente: Imagen: Google Earth, 2017, Línea de playa con retroceso: Elaboración propia. Figura 11. Retroceso máximo de la línea de playa obtenido con el modelo Edelman para un incremento del nivel del mar de 2.0 m. Determinación de los impactos En las siguientes tablas se muestra el resumen de los retrocesos de la línea de playa obtenidos para todos los escenarios del cambio de la elevación del nivel del mar y en las figuras 12 a 14 los retrocesos de línea de playa máximos, mínimos y medios. Tabla 4. Retrocesos máximos de la línea de playa en la zona de estudio.
Figura 12. Retrocesos máximos de la playa obtenidos con los modelos estáticos del Beach Retreat Estimator.
Tabla 5. Retrocesos mínimos de la línea de playa en la zona de estudio.
Figura 13. Retrocesos Mínimos de la playa obtenidos con los modelos estáticos del Beach Retreat Estimator.
Tabla 6. Retrocesos medios de la línea de playa en la zona d estudio.
Figura 14. Retrocesos Mínimos de la playa obtenidos con los modelos estáticos y dinámicos del Beach Retreat Estimator, donde la ecuación que se muestra en la gráfica define el retroceso promedio estimado en la línea de playa para la zona de estudio.
5. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS EN FORMATO PDF
Los resultados se presentan en un Sistema de información geográfica, adicionalmente y para facilidad de usuarios que no cuenten con la herramienta del Google Earth, se realizó una presentación en formato Geo PDF, el cual contiene las mismas capas y atributos que el Sistemas de información Geográfica y permite la portabilidad del archivo con los resultados de este estudio como se muestra en la Figura 15.
Fuente: Elaboración propia. Figura 15. Visualización del Sistema de Información Geográfica en archivo Geo PDF para el puerto de Veracruz, Ver. CONCLUSIONES
· Derivado de la investigación realizada en el estado del arte y de la aplicación de la metodología RiVAMP, se concluye que para los escenarios con los que se aplicaron las modelaciones numéricas, los principales efectos del incremento del nivel medio del mar por efecto de cambio climático, en la zona de estudio, son el retroceso de la línea de playa, y debido a que la mayor parte de la zona de estudio no tiene zonas habitacionales o desarrollos inmobiliarios, comerciales o turísticos, la afectación en estos sectores es de bajo impacto, sin embargo, en la zona Norte del rompeolas Poniente del nuevo puerto de Veracruz, si tiene afectación en parte de la infraestructura portuaria. · Se calcularon los retrocesos de la línea de playa de acuerdo a las proyecciones de los escenarios propuestos, tomando en cuenta que la tendencia del incremento del nivel medio del mar pronosticado para el puerto de Veracruz es de 1.89 mm/año, se considera que es necesario monitorear para saber, si dicha proyección corresponde al incremento real que se presenta en la zona de estudio y comparar si el valor corresponde a las proyecciones. · La gestión de las zonas costeras depende de la interconexión y la interdependencia que existe entre los sectores social, económico, político, normativo, turismo, construcción, transporte, energía, los ecosistemas, el medio ambiente, etc., por esta razón los resultados del presente estudio se acotaron exclusivamente a identificar los impactos de los diferentes escenarios de incremento del nivel medio del mar por efecto del cambio climático en la línea de costa. · También los resultados sirvieron para identificar zonas de vulnerabilidad donde el ecosistema resulta afectado por los efectos del cambio climático, pero sobre todo se hace énfasis en identificar zonas de vulnerabilidad en la infraestructura portuaria, lo que de acuerdo a los resultados y al sistema de información donde se plasmaron las proyecciones de los impactos así se hizo. · Así observamos el grado de sensibilidad del sistema que existe en la zona de estudio a los incrementos del nivel medio del mar por efecto del cambio climático y es necesario investigar acerca de la capacidad para adaptarse a dichos cambios. · El sistema de información construido con los resultados obtenidos, permitió realizar una evaluación de zonas expuestas a la vulnerabilidad de los impactos debidos a los escenarios planteados para el incremento del nivel medio del mar por efecto del cambio climático. · La información que se generó en el presente estudio es un primer acercamiento para tener una herramienta que permita de forma práctica obtener datos para el apoyo a la toma de decisiones y aportar una ayuda en el diseño de políticas públicas para la adaptación de zonas de infraestructura portuaria y costeras ante los efectos del incremento del nivel medio del mar debidos al cambio climático, dicha información es una aportación para que las zonas con infraestructura portuario y costera puedan tomar en cuenta el grado de afectación y el grado de vulnerabilidad al que están expuestas debido a los efectos del cambios climático y con ello tener un mayor soporte en la toma de decisiones.
Se agradece la participación en esta investigación a: Oc. Camilo Sergio Rendón Valdez, M. en I. Jonatan Omar González Moreno y al Dr. José Miguel Montoya Rodríguez.
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Ocaña Espinosa de Los Monteros Karina Ávila Arzani Dora Luz Mendoza Grande Manuel Ramírez Xicoténcatl Rodolfo Servín Lugo María Dolores Serrano Flores Etelberto Dionisio Moreno Jonatan Omar |
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