La precipitación oculta y su papel en el balance hídrico de ecosistemas semiáridos

Résumé

En sistemas áridos y semiáridos el aporte de agua a través de la precipitación oculta (niebla, rocío y adsorción de vapor de agua) puede ser de vital importancia para el balance hídrico y el funcionamiento del ecosistema. Sin embargo, pese a la importancia de la precipitación oculta, el número de estudios centrados en este tema son escasos y los métodos utilizados para su detección poco precisos y difíciles de aplicar. Por tanto, para comprender el papel que desempeña la precipitación oculta en zonas áridas es necesario el desarrollo de métodos de medida que sean de fácil aplicación y repetitividad y que permitan establecer la verdadera influencia de esta precipitación en el balance hídrico de este tipo de ecosistemas. Esto es importante tanto para el estudio de esta fuente hídrica a largo plazo como para la diferenciación de cada uno de sus componentes y el estudio en detalle de estos procesos (rocío, nieblas y adsorción de vapor de agua) tanto a nivel ecosistémico como específico en cada tipo de cubierta del suelo (suelo desnudo, costras biológicas, piedras y plantas). El objetivo general de esta tesis es establecer los mecanismos y variables meteorológicas implicadas en los aportes de agua a través de la precipitación oculta y evaluar la influencia de dichas precipitaciones en el balance de agua de ecosistemas áridos, así como su variabilidad estacional y la influencia del tipo de cubierta de suelo. Para esto se desarrollan dos metodologías de medición de la precipitación oculta: un microlisímetro automático para la medición directa en campo de las entradas (por precipitación oculta) y salidas (por evaporación) de agua en el suelo, y un modelo teórico de estimación de rocío a partir de valores medidos de variables micrometeorológicas. Para llevar a cabo los objetivos propuestos, se seleccionaron dos áreas en el Sureste de España, Almería: El Cautivo, situada en el Paraje Natural del Desierto de Tabernas; y Balsa Blanca, en el Parque Natural de Cabo de Gata-Níjar. Esta tesis doctoral se compone de los siguientes capítulos: 1. Desarrollo de un microlisímetro automático para la medición en continuo de la evaporación y las precipitaciones ocultas en varios tipos de cubiertas de suelo. Asimismo, el protocolo de instalación en campo desarrollado en esta tesis permite la colocación de tantos microlisímetros como sean necesarios y su uso durante largos periodos de tiempo sin riesgo de roturas o mal funcionamiento. 2. La monitorización de variables meteorológicas como la lluvia, la temperatura y humedad del aire y la temperatura de las superficies consideradas, permite diferenciar las diferentes fuentes hídricas que componen la precipitación oculta (niebla, rocío y adsorción de vapor de agua) y calcular, a partir de los datos obtenidos por los microlisímetros automáticos, las contribuciones relativas de cada una de estas fuentes al balance hídrico de un ecosistema. Los resultados obtenidos en un estudio comparativo entre cuatro tipos de cubiertas (suelo desnudo, costras biológicas, piedras y pequeñas plantas de Macrochloa tenacissima) permitieron discernir el tipo de precipitación oculta que predominó en cada superficie: rocío en la superficie de plantas y piedras; y adsorción de vapor de agua en suelo desnudo y costras biológicas. 3. Estudio de la precipitación oculta en un ambiente semiárido y comparación de estos aportes de agua entre dos hábitats (laderas contrastadas). Las diferencias en el patrón de insolación y en la composición del suelo entre dos laderas contrastadas modificó el patrón de deposición de la precipitación oculta en éstas. La ladera de solana recibió un mayor aporte de precipitación oculta en forma de adsorción de vapor de agua mientras que en la ladera de umbría el rocío fue la principal fuente de precipitación oculta. La adsorción de vapor de agua mostró una gran dependencia con la humedad relativa del aire, sobre todo durante periodos secos, y está relacionada con la cantidad de arcilla de un suelo y con su conductividad eléctrica. 4. Desarrollo de un modelo sencillo de estimación de rocío basado en la ecuación de Penman Monteith, llamado ¿The Combined Dewfall Estimation Method¿ (CDEM). CDEM estima la condensación de rocío a nivel ecosistémico utilizando la ecuación de Penman-Monteith simplificada para la condensación de agua potencial y añadiendo información procedente de placas de rocío e información meteorológica complementaria como la temperatura de punto de rocío y la temperatura superficial. Con este modelo se analiza el patrón de aporte de agua a través del rocío en un sistema semiárido costero y estepario (Balsa Blanca, Almería, Sureste de España) y su variabilidad estacional durante 4 años. Los eventos de rocío fueron muy frecuentes, contabilizándose en el 78% de las noches durante el periodo de estudio. Los episodios de rocío fueron más largos en otoño e invierno, disminuyendo su duración durante la primavera. La cantidad de agua condensada por rocío representó, con respecto a las precipitaciones anuales, el 16%, 23%, 15% y 9% en 2007, 2008, 2009 y 2010, respectivamente. Como conclusión general de esta tesis doctoral se puede afirmar que el agua aportada por la precipitación oculta puede llegar a jugar un papel fundamental en el balance hídrico de un sistema tanto a escala diaria como anual, satisfaciendo gran cantidad del agua evaporada durante el día y llegando incluso a representar la única entrada de agua al ecosistema en periodos secos.