Projecting the future of Ayapel Cienaga: A hydroecologic analysis under climate change scenarios

Abstract

ABSTRACT : We developed a three-component model to evaluate the present and future hydrological behavior of Ayapel Cienaga under different scenarios of climate variability and human intervention associated with fishing and mining activities and the maintenance of levees. We calibrated the water balance with historical information on hydrological variables, water levels, stream discharges, fishing activities and gold mining records in the period 1985-2015. We use autoregressive statistical models to project climate scenarios that consider extreme variations in mean monthly rainfall, ENSO activity, temperature increases of 2°C, and levee breaks along the Cauca River. In addition, we incorporated two dynamic of systems models of bocachico fish population and mercury accumulation in the Cienaga. The simulations indicate that the Cienaga levels can be affected by extreme changes in rainfall associated with ENSO. The model estimates the fraction of water that could enter from the Cauca River due to levee breaks. Furthermore, using a fish dynamic population we could project the population and catch of bocachico. Finally, the mercury balance model due to mining in the region help to estimate mercury concentrations in water, fish and aquatic macrophytes matrices. This model offers a tool for management and decision-making in ecohydrological aspects of the Cienaga under different climate change scenarios.

RESUMEN : Desarrollamos un modelo con tres componentes para evaluar el comportamiento hidrológico presente y futuro de La Ciénaga de Ayapel bajo diferentes escenarios de variabilidad climática e intervención humana asociada con pesca y minería y el mantenimiento de diques. Calibramos el balance hídrico con información histórica sobre variables hidrológicas, niveles de agua, descargas de arroyos, actividades de pesca y registros de extracción de oro en el período 1985-2015. Utilizamos modelos estadísticos autorregresivos para proyectar escenarios climáticos que consideran variaciones extremas en la precipitación media mensual, la actividad de ENSO, un aumento de temperatura de 2 °C y la ruptura de diques en el río Cauca. Además, incorporamos dos modelos de dinámica de sistemas de la población de peces bocachico y la acumulación de mercurio en la Ciénaga. Las simulaciones indican que el nivel de Ciénaga puede verse afectado por cambios extremos en las precipitaciones asociadas con ENSO. El modelo estima la fracción de agua que podría ingresar desde el río Cauca por las rupturas del dique. Además, utilizando una población dinámica de peces podríamos proyectar la población y la captura de bocachico. El modelo de balance de mercurio debido a la minería ayuda a estimar las concentraciones de mercurio en el agua, los peces y las macrófitas. Este modelo ofrece una herramienta para la gestión y la toma de decisiones en aspectos ecohidrológicos de Ciénaga bajo diferentes escenarios de cambio climático.