A2 Simulando mecanismos de respuesta y efecto del cambio climático global en flujos hidrológicos en ecosistemas montanos tropicales [funded by DFG]
IP de este proyecto:
Prof. Dr. Lutz Breuer
Dr. David Windhorst
Resumen del proyecto:
Los actuales Modelos de Superficie Terrestre (LSM) utilizados para investigar los efectos del cambio global han mostrado (1) grandes deficiencias en la representación de los mecanismos de retroalimentación relacionados con el agua entre los procesos bióticos, climáticos e hidrológicos, y (2) componentes hidrológicos sobre-simplificados que afectan el movimiento del agua y las características de la vegetación. Como consecuencia, el impacto del flujo preferencial y lateral en la disponibilidad de agua y nutrientes, la competencia entre especies de raíces en la captación de agua o la adaptación dinámica de las plantas a las condiciones climáticas y de uso de la tierra están escasamente representados en los actuales LSMs. Estos efectos son especialmente pronunciados en paisajes complejos y diversos como los bosques tropicales de montaña del sur de Ecuador. Esto pone en duda la capacidad de los actuales LSMs para modelar correctamente la forma en que el cambio global podría afectar la producción futura de biomasa y los flujos de agua o dar forma a las estructuras de la vegetación en dichos ecosistemas.
Los objetivos del subproyecto A2 son superar las deficiencias actuales de las rutinas hidrológicas comunes a la mayoría de los avances sobre LSMs. En particular, (1) mejoraremos la representación de los procesos de flujo lateral y preferencial siguiendo el enfoque de permeabilidad dual y teniendo en cuenta el flujo de agua vecino, (2) incorporaremos el trazado de isótopos de agua estables en el LSM para un testeo integral de los procesos de flujo de agua y (3) probaremos la recientemente desarrolladas dinámicas de características relacionados con el agua a partir de este y otros subproyectos de la unidad de investigación RESPECT.
El objetivo es crear un nuevo LSM con una representación sustancialmente mejorada de los procesos hidrológicos, que permita su aplicación incluso en ambientes complejos como los bosques tropicales de montaña del sur de Ecuador. Con este fin, adaptaremos y mejoraremos el Marco de Modelización de Cuencas Hidrológicas (CMF) (LSM-Hydro) y lo acoplaremos con los otros componentes del LSM regionalizado propuesto por RESPECT: el modelo de vegetación dinámica de base individual LPJ-GUESS (LSM-Bio) y el modelo micrometeorológico CLM (LSM-Atmo).
Para realizar pruebas exhaustivas de modelos, los esfuerzos de modelización se complementarán con una variedad de experimentos hidrológicos de campo para investigar el ciclo del agua y sus componentes de flujo. El monitoreo continuo incluye la humedad y la temperatura del suelo por medio de registradores de datos automáticos. La dinámica del agua y la captación de agua de las raíces se investigarán mediante el muestreo de isótopos estables del agua de diferentes fuentes, como las precipitaciones directas y la niebla, el agua del suelo de diversas regiones porosas (mediante extracción criogénica y placas de succión con diferentes tensiones), y el agua del xilema (mediante extracción criogénica).
El LSM resultante se utilizará para evaluar los efectos del cambio global (es decir, el uso de la tierra y el cambio climático) en el ciclo del agua y la producción de biomasa de este ecosistema sensible y relevante para el clima y sus sistemas antropogénicos de sustitución.
