Propuesta metodológica para la estimación y análisis del impacto de escenarios de cambio climático en la calidad del agua de ríos tropicales de montaña. Caso de estudio: Río Bogotá - Colombia

Climate change is causing changes in the variables and hydrological cycle processes at the watershed level, with the potential to impact water quality in rivers. This research proposes a methodology to quantify and analyze how climate change affects water quality in tropical mountain rivers. The proposed methodology is applied to the upper Bogota river basin in the Andes of Colombia. Using the global climate models available in the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) database, the ensemble method was applied to determine climate change scenarios for mean precipitation and mean temperature in the river basin, using the radiative forcing scenarios RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0, and RCP 8.5. Then, by modeling the river basin in QUAL-2k, the current river water quality scenario is compared with the four radiative forcing scenarios under wet, dry, and average hydrological conditions. The achieved results show that the progressive increase in CO2 partial pressure will generate a decrease in water pH, which will impact the processes associated with water supply and treatment. On the other hand, the results show that the progressive increase in temperature contributes to an acceleration of the reaction rates of the bio-chemical processes of hydrolysis, oxidation, nitrification and death of organic pollutants, nutrients, and the death of pathogenic organisms, respectively. The increase in these reaction rates will lead to a decrease in dissolved oxygen during the oxidation of organic matter and nitrification. As an opposite effect, the progressive increase in the flow rate predicted under the effects of climate change will increase the dilution and assimilation of organic pollution in the upper Bogotá river basin.

El cambio climático está generando cambios en las variables y procesos del ciclo hidrológico a nivel de cuencas hidrográficas, los cuales tienen el potencial de afectar la calidad del agua en los ríos. En esta investigación se propone una metodología para cuantificar y analizar cómo afecta el cambio climático la calidad del agua de los ríos tropicales de montaña. La metodología propuesta se aplica sobre la cuenca alta del río Bogotá en los Andes de Colombia. A partir de los modelos climáticos globales disponibles en la base de datos del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP5) se aplicó el método de ensamble para determinar los escenarios de cambio climático de la precipitación y temperatura media en la cuenca del río, usando los escenarios de forzamiento radiativo RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0 y RCP 8.5. Por último, mediante la modelación de la cuenca del río en QUAL-2k se compara el escenario actual de la calidad del agua del río con los cuatro escenarios de forzamiento radiativo bajo condiciones hidrológicas húmedas, secas y promedio. Los resultados obtenidos demuestran que el incremento progresivo en la presión parcial de CO2 generará una disminución del pH del agua, lo cual influirá en los procesos asociados con el suministro y el tratamiento del agua. Por otro lado, los resultados demuestran que el incremento progresivo de la temperatura contribuye al aumento de las tasas de reacción de los procesos bio-químicos de hidrólisis, oxidación, nitrificación y muerte de los contaminantes orgánicos, los nutrientes y la muerte de organismos patógenos, respectivamente. El aumento de estas tasas de reacción a su vez genera una disminución del oxígeno disuelto durante la oxidación de la materia orgánica y la nitrificación. Como efecto contrario el aumento progresivo del caudal que se predice bajo efectos de cambio climático aumenta la dilución y asimilación de la contaminación orgánica de la cuenca alta del río Bogotá.

Magíster en Ingeniería Ambiental

Maestría

Cambio climático y modelación ambiental