Vulnerabilidad física de la costa catalana a diferentes agentes
Abstract
El sistema costero es un sistema muy dinámico que experimenta continuos cambios geomorfológicos ligados a múltiples factores como el clima de oleaje, cambios en el nivel del mar o subsidencia. Constituye, además, una zona de especial atractivo para el establecimiento de la población y el desarrollo de diversas actividades humanas, ya sean económicas, industriales o de ocio. La costa de Cataluña, al noreste de España, es un ejemplo de la confluencia de sistemas sociales, económicos y naturales. Más de la mitad de la población de Cataluña reside en las comarcas costeras, población que, durante los meses de verano, aumenta todavía más debido a la afluencia de turistas en busca de sol y playa. La costa catalana tiene además zonas de gran interés ecológico como el Delta del Ebro, una de las zonas húmedas más importantes del Mediterráneo. Sin embargo, esta costa se ve afectada por procesos erosivos ligados al transporte longitudinal de sedimentos, así como episodios de erosión e inundación debidos al impacto de temporales, que disminuyen la superficie útil de playa. Estos procesos han motivado numerosas operaciones de alimentación artificial de playas, a menudo acompañadas por la construcción de espigones o diques. Además de los problemas actuales en el litoral catalán, también se esperan impactos potenciales de erosión e inundación debidos al fenómeno del cambio climático y su efecto sobre la subida del nivel del mar. Durante los últimos años, en muchas costas de todo el mundo, ya se han realizado estudios de vulnerabilidad al cambio climático mediante diversas metodologías. La elaboración de estos estudios se considera, cada vez más, una herramienta fundamental para la gestión y planificación de la zona costera. Así, por ejemplo, el recientemente firmado Protocolo relativo a la Gestión Integrada de las Zonas Costeras del Mediterráneo recomienda a los países llevar a cabo estudios de vulnerabilidad para hacer frente a los diversos riesgos costeros. En esta tesina se ha desarrollado una nueva metodología para el cálculo de la vulnerabilidad costera a múltiples agentes. Los procesos estudiados son: erosión a medio plazo, erosión e inundación debido al impacto de temporales y erosión e inundación debido a la subida del nivel del mar. En un primer lugar se calcula, de forma separada, la vulnerabilidad a cada uno de los procesos mediante índices de vulnerabilidad costera que varían de 1 a 5 y se dividen en 5 clases cualitativas de vulnerabilidad (muy baja, baja, moderada, alta y muy alta). A continuación, se proponen y discuten diversos métodos de agregación y cuantificación de la vulnerabilidad global de la costa. El método finalmente escogido consiste en evaluar la vulnerabilidad a erosión e inundación de la costa, mediante dos índices de vulnerabilidad con variación de 0 a 1 y divididos también en 5 clases cualitativas. La vulnerabilidad global se evalúa de forma cualitativa a partir de los resultados obtenidos para la vulnerabilidad a erosión e inundación de la costa. Los diversos métodos son aplicados en 246 Km del litoral catalán que corresponden al litoral formado por material sedimentario no consolidado (playas). Los resultados obtenidos se representan gráficamente mediante un sistema de información geográfica (SIG) para su visualización sobre el territorio.
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PROJECTE O TESINA D’ESPECIALITAT Títol VULNERABILIDAD FÍSICA DE LA COSTA CATALANA A DIFERENTES AGENTES Autor/a Marina Martí López Tutor/a Tutor: José Antonio Jiménez Quintana Co-tutora: Eva Bosom Garcia Departament 711Departament d’Enginyeria Hidràulica, Marítima i Ambiental Intensificació Enginyeria Marítima Data 17 d’Octubre de 2011
Enginyeria de Camins, Canals i Ports Universitat Politècnica de Catalunya Vulnerabilidad física de la costa catalana a diferentes agentes Autora: Marina Martí López Tutor: José Antonio Jiménez Quintana Co-Tutora: Eva Bosom Garcia Barcelona, 17 d’Octubre de 2011
Resumen RESUMEN Vulnerabilidad Física de la Costa Catalana a Diferentes Agentes Autora: Marina Martí López Tutor: José Antonio Jiménez Quintana Co-tutora: Eva Bosom Garcia El sistema costero es un sistema muy dinámico que experimenta continuos cambios geomorfológicos ligados a múltiples factores como el clima de oleaje, cambios en el nivel del mar o subsidencia. Constituye, además, una zona de especial atractivo para el establecimiento de la población y el desarrollo de diversas actividades humanas, ya sean económicas, industriales o de ocio. La costa de Cataluña, al noreste de España, es un ejemplo de la confluencia de sistemas sociales, económicos y naturales. Más de la mitad de la población de Cataluña reside en las comarcas costeras, población que, durante los meses de verano, aumenta todavía más debido a la afluencia de turistas en busca de sol y playa. La costa catalana tiene además zonas de gran interés ecológico como el Delta del Ebro, una de las zonas húmedas más importantes del Mediterráneo. Sin embargo, esta costa se ve afectada por procesos erosivos ligados al transporte longitudinal de sedimentos, así como episodios de erosión e inundación debidos al impacto de temporales, que disminuyen la superficie útil de playa. Estos procesos han motivado numerosas operaciones de alimentación artificial de playas, a menudo acompañadas por la construcción de espigones o diques. Además de los problemas actuales en el litoral catalán, también se esperan impactos potenciales de erosión e inundación debidos al fenómeno del cambio climático y su efecto sobre la subida del nivel del mar. Durante los últimos años, en muchas costas de todo el mundo, ya se han realizado estudios de vulnerabilidad al cambio climático mediante diversas metodologías. La elaboración de estos estudios se considera, cada vez más, una herramienta fundamental para la gestión y planificación de la zona costera. Así, por ejemplo, el recientemente firmado Protocolo relativo a la Gestión Integrada de las Zonas Costeras del Mediterráneo recomienda a los países llevar a cabo estudios de vulnerabilidad para hacer frente a los diversos riesgos costeros. En esta tesina se ha desarrollado una nueva metodología para el cálculo de la vulnerabilidad costera a múltiples agentes. Los procesos estudiados son: erosión a
Marina Martí López medio plazo, erosión e inundación debido al impacto de temporales y erosión e inundación debido a la subida del nivel del mar. En un primer lugar se calcula, de forma separada, la vulnerabilidad a cada uno de los procesos mediante índices de vulnerabilidad costera que varían de 1 a 5 y se dividen en 5 clases cualitativas de vulnerabilidad (muy baja, baja, moderada, alta y muy alta). A continuación, se proponen y discuten diversos métodos de agregación y cuantificación de la vulnerabilidad global de la costa. El método finalmente escogido consiste en evaluar la vulnerabilidad a erosión e inundación de la costa, mediante dos índices de vulnerabilidad con variación de 0 a 1 y divididos también en 5 clases cualitativas. La vulnerabilidad global se evalúa de forma cualitativa a partir de los resultados obtenidos para la vulnerabilidad a erosión e inundación de la costa. Los diversos métodos son aplicados en 246 Km del litoral catalán que corresponden al litoral formado por material sedimentario no consolidado (playas). Los resultados obtenidos se representan gráficamente mediante un sistema de información geográfica (SIG) para su visualización sobre el territorio. Palabras clave: Vulnerabilidad, Erosión, Inundación, Cambio climático, Playa, Cataluña
Abstract ABSTRACT Physical Vulnerability of the Catalan Coastline to Multiple Hazards Author: Marina Martí López Supervisor: José Antonio Jiménez Quintana Co-supervisor: Eva Bosom Garcia The coastal system is a very dynamic system that undergoes continuous geomorphological changes due to multiple factors such as wave climate, sea level change and subsidence. It is also a particularly attractive area for the establishment of settlements and the development of various human activities, whether economic, industrial or leisure. The coast of Catalonia, north-eastern Spain, is an example of the confluence of social, economic and natural systems. More than half the population of Catalonia reside on the coastal regions. During summer, the population of the area increases further due to the influx of tourists seeking sun and sand. The Catalan coast also has areas of great ecological interest such as the Ebro Delta, one of the most important wetland areas in the Mediterranean. However, this coast is affected by erosion processes linked to the longitudinal transport of sediments, as well as episodes of erosion and inundation due to the impact of storms, which reduce the serviceable surface of beaches. These processes have led numerous operations of artificial nourishment in beaches, often accompanied by the construction of breakwaters. In addition to the current problems in the Catalan coast, it is also expected potential impacts of erosion and inundation due to climate change phenomenon and its effect on sea level rise. Over the last few years, in many coastlines around the world, vulnerability assessments to climate change have been already carried out through different methodologies. The implementation of these assessments is increasingly considered an essential tool for coastal planning and management. For instance, the recently signed Protocol on Integrated Coastal Zone Management in the Mediterranean recommends countries to undertake vulnerability assessments to address coastal hazards. In this dissertation, a new methodology for the assessment of coastal vulnerability to multiple hazards has been developed. The considered processes are: medium-term erosion, erosion and inundation due to the impact of storms, and erosion and inundation due to sea level rise.
Marina Martí López Firstly, the vulnerability to each hazard is separately calculated by using a coastal vulnerability index ranging from 1 to 5 and divided into five qualitative vulnerability classes (very low, low, moderate, high and very high). Then, different methods of aggregating and quantifying the overall coastal vulnerability are proposed and discussed. The chosen methodology is to assess the vulnerability to erosion and inundation using two vulnerability indexes ranging from 0 to 1 and also divided into five qualitative classes. The overall coastal vulnerability is qualitatively assessed from the obtained results for the vulnerability to erosion and inundation. All the proposed methods are applied to 246 Km of the Catalan coastline consisting of unconsolidated sedimentary material (beaches). The results are plotted using a geographic information system (GIS) for display on the territory. Keywords: Vulnerability, Erosion, Inundation, Climate change, Beach, Catalonia
Índice i ÍNDICE ÍNDICE .......................................................................................................................................... i LISTA DE FIGURAS .................................................................................................................. iii LISTA DE TABLAS ................................................................................................................... vii CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1 1.1. Motivación .............................................................................................................................. 1 1.2. Objetivos ................................................................................................................................. 2 1.3. Estructura ................................................................................................................................ 3 CAPÍTULO 2. DEFINICIÓN DE VULNERABILIDAD COSTERA ......................................... 5 2.1. Introducción ........................................................................................................................... 5 2.2. La vulnerabilidad desde diversas disciplinas ......................................................................... 6 2.3. Dos interpretaciones de la vulnerabilidad al cambio climático .............................................. 6 2.4. Definición propuesta .............................................................................................................. 8 CAPÍTULO 3. MÉTODOS DE CÁLCULO DE LA VULNERABILIDAD COSTERA .......... 11 3.1. Introducción ......................................................................................................................... 11 3.2. Coastal Vulnerability Index ................................................................................................. 14
Marina Martí López ii 3.2.1. Descripción ............................................................................................................. 14 3.2.2. Variables ................................................................................................................. 15 3.2.3. Escala tiempo-espacio ............................................................................................. 15 3.2.4. Cuantificación ......................................................................................................... 17 3.2.5. Fórmula de evaluación ............................................................................................ 21 3.2.6. Aplicación a la costa catalana ................................................................................. 22 3.2.7. Discusión................................................................................................................. 25 3.3. Catalan Vulnerability Index ................................................................................................. 26 3.3.1. Descripción y marco general................................................................................... 26 3.3.2. Índices de vulnerabilidad parcial ............................................................................ 28 3.3.3. Índices de vulnerabilidad global ............................................................................. 45 CAPÍTULO 4. ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS ....................................................................... 59 4.1. Área de estudio ..................................................................................................................... 59 4.2. Datos .................................................................................................................................... 61 4.2.1. Introducción ............................................................................................................ 61 4.2.2. Datos referentes a los agentes ................................................................................. 62 4.2.3. Datos referentes al sistema ...................................................................................... 63 CAPÍTULO 5. RESULTADOS .................................................................................................. 69 5.1. Introducción ......................................................................................................................... 69 5.2. Coastal Vulnerability Index ................................................................................................. 70 5.3. Catalan Vulnerability Index ................................................................................................. 72 5.3.1. Vulnerabilidad parcial ............................................................................................. 74 5.3.2. Vulnerabilidad global .............................................................................................. 88 CAPÍTULO 6. DISCUSIÓN ..................................................................................................... 113 6.1. Coastal Vulnerability Index ............................................................................................... 113 6.2. Catalan Vulnerability Index ............................................................................................... 117 6.2.1. Vulnerabilidad parcial ........................................................................................... 117 6.2.2. Vulnerabilidad global ............................................................................................ 124 CAPÍTULO 7. RESUMEN Y CONCLUSIONES .................................................................... 131 CAPÍTULO 8. REFERENCIAS ............................................................................................... 137 ANEJO ...................................................................................................................................... A-0
Lista de figuras iii LISTA DE FIGURAS 3.1. Representación de las escalas espaciales a las que actúan las diversas variables del CVI. Zona 1: rango mareal y movimientos verticales (RSLR); 2: clima de oleaje (altura de ola); 3: relieve, litología y geomorfología y 4: desplazamiento de la línea de orilla y pendiente costera ............................................................................................. 16 3.2. Zonificación transversal de una playa según su función recreativa ................................. 31 3.3. Ley de los índices de vulnerabilidad parcial absolutos a erosión costera a medio plazo y erosión debida a RSLR para el caso del litoral catalán ....................................... 32 3.4. Ley de los índices de vulnerabilidad parcial relativos a erosión costera a medio plazo y erosión debida a RSLR ................................................................................................... 33 3.5. Representación de la regla de Bruun para el impacto de erosión costera debido a la subida relativa del nivel mar ............................................................................................ 34 3.6. Limitaciones de los terrenos contiguos a la ribera del mar por razones de protección del dominio público marítimo-terrestre ............................................................................ 37 3.7. Ley del índice de vulnerabilidad parcial a inundación debida a RSLR para el litoral catalán .............................................................................................................................. 37 3.8. Esquematización de los impactos costeros inducidos por temporales ............................ 39 3.9. Sectores de oleaje en la costa catalana y emplazamiento de nodos HIPOCAS y boyas de oleaje ............................................................................................................................ 42 3.10. Ley del Índice de Vulnerabilidad Parcial a la Erosión Inducida por Temporales ........... 44 3.11. Ley del Índice de Vulnerabilidad Parcial a Inundación Inducida por Temporales ......... 45
Marina Martí López 2 11% del PIB de esta comunidad. Dentro de ella, el destino principal, a parte de la ciudad de Barcelona, fue la zona costera, que agrupó casi el 50% de los turistas extranjeros que visitaron Cataluña (Generalitat de Catalunya, 2010). Así pues, la franja costera es una zona de vital importancia, ya que en ella confluyen sistemas naturales, sociales y económicos. Esta zona requiere, por tanto, de una buena gestión y planificación para asegurar su buen estado tanto presente como futuro. El cambio climático y, especialmente, su efecto sobre la subida del nivel del mar, representan para estos sistemas una amenaza más a los procesos erosivos y de inundación que actualmente ya sufren estas zonas. Todo ello ha motivado un creciente interés por conocer la vulnerabilidad de estos sistemas a los procesos litorales presentes en la actualidad y también a estos nuevos daños generados por el cambio climático. Un ejemplo de la importancia de incluir estudios de vulnerabilidad en las políticas de gestión de las áreas costeras se encuentra en el Protocolo relativo a la gestión integrada de las zonas costeras del Mediterráneo (PAP/RAC, 2007), firmado en 2008 y ratificado por España en 2010. En el artículo 22 de este protocolo, referente a los riesgos naturales que afectan a la zona costera, se especifica que: “En el marco de las estrategias nacionales de gestión integrada de las zonas costeras, las Partes elaborarán políticas de prevención de los riesgos naturales. Con este fin, efectuarán, en lo que respecta a las zonas costeras, evaluaciones de la vulnerabilidad y de los riesgos […]” Por lo tanto, se considera que la evaluación de la vulnerabilidad costera a los procesos litorales actuales e inducidos por la futura subida del nivel del mar es una herramienta clave para la gestión y planificación de la zona costera que, tal y como ha sido descrito, constituye uno de los principales activos en el caso de España y más concretamente, de Cataluña. 1.2. Objetivos El objetivo general de esta tesina es calcular la vulnerabilidad física de la costa catalana a los diversos procesos litorales que actúan en ella, a una escala temporal adecuada a cada uno de los procesos que se consideren.
Capítulo 1. Introducción 3 Para conseguir este objetivo general se plantean los siguientes objetivos específicos: Revisar los distintos enfoques del término vulnerabilidad aplicado a los sistemas costeros Revisar críticamente metodologías de cálculo de la vulnerabilidad costera Desarrollar, en base al resultado anterior, una serie de índices que permitan calcular la vulnerabilidad costera a los principales procesos litorales Desarrollar un índice de vulnerabilidad al efecto integrado de múltiples agentes (los considerados en el objetivo anterior) que permita conocer la vulnerabilidad total de la zona costera Calcular la vulnerabilidad del litoral catalán mediante la aplicación de los índices desarrollados anteriormente Identificar los procesos litorales que generan mayor vulnerabilidad y sectorizar la costa 1.3. Estructura Estos objetivos han sido cubiertos de forma progresiva a lo largo de esta tesina mediante ocho capítulos que se describen a continuación. En el capítulo 1 se introduce el tema a tratar en esta tesina y se justifica el interés en su realización. El capítulo 2 versa sobre los diversos enfoques y definiciones del término vulnerabilidad, prestando especial atención a su aplicación a los sistemas costeros, y se establece la definición utilizada en esta tesina. El capítulo 3 trata sobre metodologías de cálculo de la vulnerabilidad costera. En el apartado 3.1 se revisan diversas metodologías existentes actualmente, en el apartado 3.2 se analiza en detalle el método del CVI y finalmente, en el apartado 3.3, se desarrolla un nuevo procedimiento de cálculo de la vulnerabilidad costera, tanto al efecto individual de los diversos procesos como al efecto integrado de todos ellos. En el capítulo 4 se realiza una descripción del área a estudiar (la costa catalana) y se indican los datos necesarios para poder aplicar las metodologías expuestas en los apartados 3.2 y 3.3.
Marina Martí López 4 En el capítulo 5 se presentan los resultados de aplicar dichas metodologías y en el capítulo 6 se realiza una discusión de estos resultados. Las conclusiones de la tesina se presentan en el capítulo 7 y finalmente, en el capítulo 8 se listan las referencias bibliográficas.
Capítulo 2. Definición de vulnerabilidad costera 5 CAPITULO 2 DEFINICIÓN DE VULNERABILIDAD COSTERA 2.1. Introducción La noción de vulnerabilidad ha emergido como un concepto fundamental para la comprensión y la gestión de los medios costeros. Sin embargo, un importante grado de conflicto ha aparecido asociado al uso de este término (McFadden y Green, 2007). Las diferentes comunidades académicas han desarrollado diversas conceptualizaciones de la vulnerabilidad, e incluso dentro de estas comunidades existen diferentes definiciones. A menudo, las conceptualizaciones existentes resultan imprecisas cuando se trata de ponerlas en práctica para la evaluación de la vulnerabilidad, porque sus componentes son conceptos muy generales o que permanecen sin definir y porque no explican las relaciones funcionales entre ellos (Hinkel y Klein, 2007). Además, la diversidad de conceptualizaciones y su imprecisión ha dado lugar también a una diversidad de enfoques metodológicos para evaluar la vulnerabilidad. Estas metodologías son cada vez más complejas y han pasado de enfatizar los impactos a dar una mayor importancia a la capacidad de adaptación del sistema (Füssel y Klein, 2006).
Marina Martí López 6 2.2. La vulnerabilidad desde diversas disciplinas Muchos estudios de vulnerabilidad en la zona costera se han basado en los tradicionales puntos de vista científicos físicos o sociales sobre la naturaleza del cambio y el valor de los recursos. (McFadden y Green, 2007) Desde la perspectiva de las ciencias sociales, la vulnerabilidad está principalmente condicionada por las poblaciones pasadas, presentes y futuras y sus patrones de asentamiento, así como la riqueza agregada y per cápita de la región (McFadden y Green, 2007). En este tipo de enfoque, la componente biofísica, frecuentemente considerada como la exposición o medida del peligro, está formalmente fuera de la definición del término. En ingeniería, el concepto de vulnerabilidad esta mayoritariamente vinculado a objetos físicos (casas, vehículos, etc.), por lo que en términos cuantitativos, la vulnerabilidad se asocia con el grado de daño estructural que resulta de un suceso (de Bruijn et al., en prensa). Sin embargo, para el ecologista, la vulnerabilidad está relacionada con la biodiversidad (Holling, 1973). El concepto de resiliencia ha entrado en el análisis de vulnerabilidad desde esta área para caracterizar la capacidad de un sistema de recuperarse a un estado de referencia después de una perturbación y la capacidad para mantener ciertas estructuras y funciones a pesar de las perturbaciones (Turner et al., 2003). De forma similar, desde una perspectiva geomorfológica, el análisis de vulnerabilidad está estrechamente relacionado con periodos de relajación, que reflejan el tiempo necesario para que un sistema costero se ajuste morfológicamente a un cambio y logre una forma de equilibrio. Examinar el balance entre tiempos de relajación y periodos de retorno de sucesos perturbadores permite determinar el grado en que un sistema requiere intervención antes de que ocurra una pérdida de equilibrio (Pethick y Crooks, 2000). 2.3. Dos interpretaciones de la vulnerabilidad al cambio climático Además de los distintos enfoques del término vulnerabilidad dados por los expertos de los diversos campos, las definiciones de vulnerabilidad en la literatura del cambio climático tienden a caer en dos categorías (ver Tabla 2.1).
Capítulo 2. Definición de vulnerabilidad costera 7 Por una parte, la vulnerabilidad puede ser comprendida en términos del daño potencial causado por un evento climático. Ésta perspectiva es la recogida en el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Third Assessment Report (TAR), dónde el término vulnerabilidad se define como “el grado en que un sistema es susceptible o incapaz de enfrentarse a efectos adversos del cambio climático, incluyendo la variabilidad climática y sus extremos. La vulnerabilidad es una función del carácter, magnitud y tasa de variación climática a que está expuesto un sistema, su sensibilidad y su capacidad de adaptación” (IPCC, 2001, p.995). Ésta vulnerabilidad combinada, en función del riesgo, la exposición y la sensibilidad, puede ser denominada “vulnerabilidad biofísica” (Brooks, 2003), ya que éste término indica tanto la componente física asociada a la naturaleza del peligro y sus impactos físicos de primer orden, como la componente biológica o social asociada a las propiedades del sistema afectado, que actúan amplificando o reduciendo el daño resultante de estos impactos de primer orden. En éste caso, el estudio de la vulnerabilidad es el punto final de una serie de análisis, empezando por las proyecciones de tendencias de emisión futuras, pasando por el desarrollo de escenarios climáticos y de allí a los estudios de impacto biofísico y la identificación de opciones de adaptación. Finalmente, cualquier consecuencia residual define niveles de vulnerabilidad. Es decir, el nivel de vulnerabilidad está determinado por las consecuencias adversas que permanecen después del proceso de adaptación que ha tenido lugar y, como tal, proporciona un medio conveniente de resumir el impacto neto del problema climático (Kelly y Adger, 2000). Por otro lado, el término vulnerabilidad se considera a veces como el punto de partida para los análisis de impacto. De hecho, tal y como apuntan Kelly y Adger (2000), la palabra vulnerabilidad deriva del latín tardío vulnerabilis, término usado por los romanos para describir el estado de un soldado yaciendo herido en el campo de batalla, es decir, ya malherido y por tanto en riesgo de nuevos ataques. En este sentido clásico del término, la vulnerabilidad se define principalmente por el daño anterior (la herida ya existente) y no por el futuro (cualquier otro ataque). Por analogía, entonces, la vulnerabilidad a un peligro natural está determinada principalmente por la situación existente en el sistema antes de encontrarse con el suceso, es decir, por su capacidad para responder a ese peligro. Aunque en este enfoque, la vulnerabilidad no depende de la intensidad del peligro o su probabilidad de ocurrencia, la vulnerabilidad depende del tipo de peligro al que el sistema analizado se encuentra expuesto, ya que ciertas propiedades del sistema lo harán más vulnerable a unos peligros que a otros. Por tanto, la vulnerabilidad debe estar siempre vinculada a un
Marina Martí López 8 peligro específico o una serie de peligros, por lo que vulnerabilidad y exposición permanecen inseparables (Kelly & Adger, 2000). Esta concepción de la vulnerabilidad ha surgido de los estudios de los factores estructurales que hacen a las sociedades humanas y las comunidades susceptibles a daños por riesgos externos. Para muchos de los sistemas humanos, la vulnerabilidad vista como una propiedad inherente del sistema, derivada de sus características internas, puede denominarse “vulnerabilidad social”. En los sistemas no humanos o en los que el término social no es aplicable, se puede usar el concepto “vulnerabilidad inherente” (Brooks, 2003). En esta formulación, es la interacción del riesgo con la vulnerabilidad social la que produce unas consecuencias, generalmente medidas en términos de daño físico y económico o mortalidad humana. Por tanto, la vulnerabilidad social puede ser entendida como uno de los determinantes de la vulnerabilidad biofísica. 2.4. Definición propuesta En esta tesina el término vulnerabilidad se define y evalúa desde una perspectiva geomorfológica, es decir, solamente incluye el daño físico que experimenta el sistema costero. En esta definición no se engloban los impactos a nivel social, cultural, ecológico o económico, entre otros, producidos en la zona costera. Asimismo, dado que es el valor/resultado integrado el punto final del análisis, la vulnerabilidad no se identifica con la susceptibilidad del sistema a unos ciertos impactos, sino que se consistiría en el resultado combinado de la magnitud del agente inductor (hazard), la sensibilidad del sistema y la capacidad de respuesta de este. Así pues, en esta tesina, el término vulnerabilidad puede definirse como el potencial del sistema costero a ser dañado por los distintos agentes que se consideren, y se cuantifica mediante la diferencia entre el impacto producido por los procesos que actúan en el litoral y la capacidad de adaptación que tiene el sistema.
Capítulo 2. Definición de vulnerabilidad costera 9 Perspectiva Punto Final Perspectiva Punto de Partida Raíz del problema Cambio climático Vulnerabilidad social Contexto político Mitigación, compensación y adaptación técnica al cambio climático Adaptación social, desarrollo sostenible Cuestión política ilustrativa ¿Cuáles son los beneficios de la mitigación del cambio climático? ¿Cómo se puede reducir la vulnerabilidad de las sociedades a los peligros climáticos? Cuestión investigadora ilustrativa ¿Cuáles son los impactos netos esperables del cambio climático en las diversas regiones? ¿Por qué los peligros climáticos afectan a algunos grupos más que a otros? Vulnerabilidad y capacidad adaptativa La capacidad adaptativa determina la vulnerabilidad La vulnerabilidad determina la capacidad adaptativa Referencia de la capacidad adaptativa Adaptación al cambio climático futuro Adaptación a la variabilidad climática actual Punto inicial del análisis Escenarios de peligros climáticos futuros Vulnerabilidad actual a los estímulos climáticos Disciplina principal Ciencias naturales Ciencias sociales Significado de vulnerabilidad Daño neto esperado para un nivel dado de cambio climático global Susceptibilidad al cambio y variabilidad climática determinada por factores socioeconómicos Tabla 2.1. Dos interpretaciones del término vulnerabilidad en la literatura del cambio climático (Füssel, 2007)
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 11 CAPITULO 3 MÉTODOS DE CÁLCULO DE LA VULNERABILIDAD COSTERA 3.1. Introducción El concepto de vulnerabilidad aplicado a los sistemas costeros ha aparecido ligado al fenómeno del cambio climático, especialmente en cuanto al efecto de la subida acelerada del nivel del mar sobre las costas. Así, a partir de los años 90, empezaron a desarrollarse todo un conjunto de directrices sobre cómo evaluar la vulnerabilidad de la zona costera a larga escala tanto a nivel espacial como de los procesos analizados. Una de las primeras metodologías desarrolladas con más éxito fue la llamada Common Methodology, desarrollada en 1991 por el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) y que propone la evaluación de la vulnerabilidad costera mediante la aplicación de siete pasos (Tabla 3.1). Esta propuesta está especialmente diseñada para la realización de estudios preliminares, con el fin de identificar las zonas que requieren una actuación prioritaria y proporcionar una primera aproximación de la viabilidad y el coste de las distintas opciones de respuesta (IPCC CZMS, 1992). Aunque su aplicación ha presentado dificultades en algunos casos, debido a la gran cantidad de datos requeridos o la poca efectividad a la hora de identificar las mejores opciones de respuesta, la Common Methodology ha contribuido en el conocimiento
Marina Martí López 18 Variable Estudio Muy baja 1 Baja 2 Moderada 3 Alta 4 Muy alta 5 Litología Gornitz Plutónicas Volcánicas (lava) Metamórficas de grado medio-alto Metamórficas de bajo grado Areniscas y conglomerados (bien cementados) Mayoría de rocas sedimentarias Material sedimentario no consolidado de grano grueso y/o mal clasificado Material sedimentario no consolidado de grano fino Cenizas volcánicas Geomorfología Gornitz Acantilados rocosos Fiordos Acantilados medianos Costas indentadas Acantilados bajos Glaciares Salinas Arrecifes de coral Manglares Playas (guijarros) Estuarios Lagunas Llanuras aluviales Playas barrera Playas (arena) Marismas Deltas USGS1 y 2 Acantilados rocosos Fiordos Acantilados medianos Costas indentadas Acantilados bajos Glaciares Llanuras aluviales Playas de cantos rodados Estuarios Lagunas Playas barrera Playas (arena) Marismas Deltas Salinas Arrecifes de coral Manglares Pendiente costera (%) USGS1 > 1,9 1,3 a 1,9 0,9 a 1,3 0,6 a 0,9 < 0,6 USGS2 > 0,115 0,055 a 0,115 0,035 a 0,055 0,022 a 0,035 < 0,022 Relieve (m) Gornitz >30,1 20,1 a 30,0 10,1 a 20,0 5,1 a 10,0 0 a 5,0 RSLR (mm/año) Gornitz ≤ -1,1 -1,0 a 0,99 1,0 a 2,0 2,1 a 4,0 ≥ 4,1 USGS1 < -1,21 -1,21 a 0,1 0,1 a 1,24 1,24 a 1,36 > 1,36 USGS2 < 1,8 1,8 a 2,5 2,5 a 3,0 3,0 a 3,4 > 3,4 Evolución costera (m/año) Gornitz y USGS1 y 2 ≥ 2,1 1,0 a 2,0 -1,0 a +1,0 -1,1 a -2,0 ≤ -2,0 Rango mareal (m) Gornitz ≤ 0,99 1,0 a 1,9 2,0 a 4,0 4,1 a 6,0 ≥ 6,1 USGS1 y 2 > 6,0 4,1 a 6,0 2,0 a 4,0 1,0 a 1,9 < 1,0 Altura de ola (m) Gornitz 0 a 2,9 3,0 a 4,9 5,0 a 5,9 6,0 a 6,9 ≥ 7,0 USGS1 < 1,1 1,1 a 2,0 2,0 a 2,25 2,25 a 2,60 > 2,60 USGS2 < 0,55 0,55 a 0,85 0,85 a 1,05 1,05 a 1,25 > 1,25 Tabla 3.2. Comparación de la clasificación de vulnerabilidad usada por Gornitz et al, 1991 (indicado como Gornitz) y las clasificaciones propuestas por Thieler y Hammar-Klose, 2001 para la Costa Pacífica (indicada como USGS1) y para la Costa Atlántica y del Golfo de Méjico (indicada como USGS2) Las dos variables cualitativas, litología y geomorfología, están relacionadas con el riesgo a erosión y, en consecuencia, son clasificadas según su efecto sobre este riesgo. Los tipos de roca y las formaciones costeras que presentan una mayor resistencia a la erosión, se sitúan en la zona de muy baja y baja vulnerabilidad, mientras que, a medida que su resistencia a este impacto disminuye, la vulnerabilidad asociada aumenta. En el caso de geomorfología, la clasificación considerada por el USGS es ligeramente diferente a la propuesta inicialmente, ya que, por ejemplo, salinas, arrecifes de coral y manglares pasan de vulnerabilidad moderada a muy alta.
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 19 La pendiente costera está relacionada con la vulnerabilidad a inundación y la potencial rapidez en el retroceso de la línea de orilla. De este modo, pendientes costeras bajas tienen una mayor vulnerabilidad ya que, en caso de inundación por subida del nivel del mar, el área afectada por el suceso y la rapidez de retroceso de la línea de costa serían mayores. Cabe notar que esta variable presenta una clasificación distinta en la costa Pacífica con respecto a la clasificación en las costas Atlántica y del Golfo de Méjico, ya que, como ha sido comentado, las escalas se adecuaron a las características de cada una de las costas de Estados Unidos. En cuanto a relieve y movimiento vertical (RSLR), estos dos factores son considerados en Gornitz et al (1991) como los factores principales del riesgo a inundación. Para el caso de relieve, se establece que la franja situada a menos de 5m de altitud sobre el nivel actual del mar se encuentra expuesta a un riesgo elevado de inundación, ya que pueden presentarse mareas meteorológicas fuertes que actúen en combinación con la marea astronómica. Este riesgo disminuye progresivamente a medida que la elevación media de la zona aumenta. Por otro lado, los cambios del nivel del mar tienen en cuenta tanto la componente eustática (tendencia global) como la componente regional. Según Gornitz y White (1989), el valor a considerar para la tendencia global de ascenso del nivel del mar se encuentra entre 1,0 y 2,0 mm/año, rango que se utiliza para definir la clase de vulnerabilidad moderada. Mayores subidas relativas del nivel del mar, debidas normalmente a la subsidencia de la zona, reciben mayores valores de vulnerabilidad, mientras que menores subidas y bajadas relativas del nivel del mar, habitualmente debidas al levantamiento terrestre, reciben valores de vulnerabilidad menores. Sin embargo, en la adaptación del USGS, los rangos para la subida relativa del nivel del mar se ajustan a las condiciones de cada una de las costas en estudio. En la costa Pacífica, las zonas que experimentan un descenso relativo del nivel del mar se incluyen en las categorías de muy baja y baja vulnerabilidad, y a medida que la subida relativa del nivel del mar aumenta también aumenta la vulnerabilidad. En las costas Atlántica y del Golfo de Méjico, en cambio, la subida relativa del nivel del mar se gradúa usando el valor de la componente eustática (1,8 mm/año, Douglas, 1991) como muy baja vulnerabilidad, aumentando la vulnerabilidad a medida que aumenta el RSLR. El desplazamiento de la línea de orilla es la única variable que, en vez de medir el efecto positivo o negativo de un agente o característica del sistema sobre la vulnerabilidad a erosión o inundación, es la propia medida del impacto. Es decir, la evolución de la línea de orilla es una medida del impacto erosivo producido en ésta. Cuando la tasa de evolución es positiva hablamos de acreción mientras que si la tasa es negativa se trata de erosión. En la clasificación de esta variable se asume que cuando la tasa de evolución se halla entre -1,0 y +1,0 m/año, la zona es estable y recibe un grado moderado de vulnerabilidad. Cuanto mayor es la erosión, es
Marina Martí López 20 decir, el impacto erosivo, la vulnerabilidad aumenta, mientras que si existe acreción, el impacto es menor y también lo es la vulnerabilidad. El rango mareal estaba inicialmente graduado de modo que las costas micromareales (rangos mareales < 2,0m) recibían baja vulnerabilidad mientras que las costas macromareales (rangos mareales > 4,0m) tenían alta vulnerabilidad. El motivo de esta clasificación se debe a que un mayor rango mareal delimita una zona intermareal más amplia, susceptible a inundación debida a la acción combinada de marea y subida relativa del nivel del mar. Además, según Pethick (1984), la velocidad de las corrientes de marea en un estuario es proporcional al rango mareal y, por tanto, considerando constantes los demás factores, un mayor rango mareal generaría corrientes más fuertes, capaces de movilizar y transportar mayor volumen de sedimento. Así pues, las costas macromareales presentarían mayor riesgo tanto a nivel de erosión como de inundación. Sin embargo, en la adaptación del USGS se invierte esta clasificación, considerando que las costas micromareales tienen alta vulnerabilidad mientras que las costas macromareales tienen baja vulnerabilidad. El motivo de esta modificación se basa en la influencia potencial de los temporales en la evolución costera y sus impactos en relación con el rango mareal. En costas micromareales el nivel del mar se sitúa siempre cerca del nivel de pleamar y, por tanto, siempre cerca de una posible inundación por la acción de temporales. En costas con rangos mareales amplios, en cambio, existe una cierta probabilidad de que el temporal ocurra en estados de nivel del mar bajos, reduciéndose el riesgo de inundación. Además, en costas micromareales el impacto del oleaje sobre la costa se produce en una pequeña zona, produciendo una mayor erosión de esta. En cambio, en el caso de costas macromareales, la zona de rotura del oleaje es mayor y en consecuencia se reduce la erosión (Rosen, 1977). Con este razonamiento, por tanto, las costas macromareales presentan un menor riesgo tanto a inundación como erosión. Por último, la altura de ola se usa como sustituto de la energía del oleaje, dado que la energía de ola es proporcional al cuadrado de la altura de ola ( ). La energía del oleaje es el mecanismo encargado del transporte sedimentario, por tanto cuanto mayor es la energía del oleaje (altura de ola), mayor capacidad de movilizar y transportar sedimentos y mayor vulnerabilidad. En los trabajos de Gornitz esta altura es la altura de ola significante máxima, mientras que en los trabajos de Thieler y Hammar-Klose se trata de la altura de ola significante media, motivo por el cual el rango de alturas se reduce, ya que el promedio presenta valores mucho menores que la máxima.
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 21 3.2.5. Fórmula de evaluación Las variables anteriormente descritas y cuantificadas pueden ser combinadas para producir un índice que identifique las zonas costeras que presentan una mayor vulnerabilidad a inundación y erosión. Sin embargo, tal y como se hace notar en Gornitz et al (1997), es posible que para algunos tramos costeros no todas las variables sean conocidas y, en consecuencia, el índice de vulnerabilidad obtenido en estas zonas infravalore la vulnerabilidad real. Con el objetivo de minimizar este error, diferentes métodos de integración fueron testados en 93 segmentos costeros seleccionados al azar, de los cuales, seis fórmulas fueron consideradas adecuadas cuando el número de factores no conocidos es menor a tres. Las seis fórmulas consideradas originalmente para el Coastal Vulnerability Index (CVI) son: [3.1] [3.2] [3.3] [3.4] [3.5] [3.6] Donde n = numero de variables presentes x1 = relieve x2 = movimiento vertical x3 = litología x4 = geomorfología x5 = desplazamiento de la línea de orilla x6 = altura de ola x7 = rango mareal
Marina Martí López 22 Además, en Gornitz et al (1997), se realizó un estudio de la sensibilidad de cada una de las fórmulas propuestas a errores de clasificación en las variables integrantes. Para ello, de una a tres variables fueron reclasificadas de muy alta (5) a muy baja vulnerabilidad (1), manteniendo las demás variables con un valor fijo de muy alta vulnerabilidad. La sensibilidad se calculó como el porcentaje de cambio respecto al valor original del CVI (todos los factores con valor 5), de manera que cuanto mayor es el porcentaje de cambio, mayor es la sensibilidad del índice. Los resultados mostraron que los índices más adecuados eran el CVI5 y CVI6, ya que las fórmulas del CVI1, CVI2 y CVI4 son muy sensibles a errores de clasificación de las variables, mientras que el CVI3 es muy insensible (ver Tabla 3.3). Concretamente la fórmula del CVI5 fue usada en Gornitz et al (1991) y fue también la fórmula propuesta en la adaptación del CVI por parte del USGS. En consecuencia, cuando se habla de la fórmula de evaluación del Coastal Vulnerability Index, la fórmula asociada es la del CVI5 (Ecuación 3.5). Una vez obtenidos los valores del CVI en cada uno de los tramos en los que se divide la zona de estudio, normalmente estos se clasifican en 4 clases de vulnerabilidad según los cuartiles de la serie. Así pues, los valores del CVI inferiores al primer cuartil reciben vulnerabilidad baja, valores entre el primer y el segundo cuartil son considerados con vulnerabilidad moderada, entre el segundo y el tercer cuartil tienen vulnerabilidad alta y valores superiores al tercer cuartil reciben vulnerabilidad muy alta. CVI Numero de variables modificadas 1 2 3 80 96 99 80 96 99 14 27 41 80 96 99 56 80 81 16 32 48 Tabla 3.3. Sensibilidad de las diversas fórmulas de CVI a cambios de clasificación de una a tres de las variables constituyentes (Gornitz et al, 1997) 3.2.6. Aplicación a la costa catalana Tal y como ha sido indicado anteriormente, este método fue desarrollado para evaluar la vulnerabilidad costera en Estados Unidos, aunque ha sido aplicado también en otros países
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 23 como Grecia (Doukakis, 2005), Argentina (Kokot et al, 2004), Australia (Abuodha y Woodroffe, 2007) y también España (Ojeda Zújar et al, 2008). En algunos de los trabajos, el CVI ha sido ligeramente modificado, cambiando algunas de las variables constituyentes o adaptando algunas de las escalas de clasificación de acuerdo con las características de la zona en cuestión. En el caso de la costa catalana, creemos que se debería modificar alguna variable y adaptar la graduación con el objetivo de ajustar el índice a las características locales, obteniendo, de este modo, un sistema de clasificación que refleje adecuadamente la vulnerabilidad relativa de la costa catalana. A continuación se especifica cómo se podrían adaptar y/o reescalar las diversas variables en el caso de la costa catalana con el fin de calcular el Coastal Vulnerability Index. En el caso de las variables geomorfología, rango mareal y evolución costera, se considera que el sistema de clasificación usado por el USGS es apropiado también para la costa catalana y, por tanto, podría ser mantenido. En el caso del oleaje en la costa catalana, este se encuentra caracterizado gracias a una red de boyas, situadas a profundidades de entre 45 y 90m y en funcionamiento desde finales de la década de los 80, que permite caracterizar adecuadamente el oleaje por zonas. Así, se pueden establecer 5 grandes sectores, en los que las condiciones del oleaje pueden ser consideradas homogéneas. Cada uno de estas zonas es caracterizada por una boya, lo que permite conocer la altura de ola signifícate media en cada uno de ellas. Los valores de esta variable en los cinco sectores en los que se ha dividido la costa catalana se encuentran entre 0,61 y 0,87m. En la metodología propuesta por el USGS, se distinguen dos clasificaciones para la altura de ola media significante según la costa de Estados Unidos que se pretende estudiar. Si se considera la clasificación para la costa Pacífica, los cinco valores en la costa catalana pertenecerían a la categoría de muy baja vulnerabilidad, mientras que si se considera la clasificación para la costa Atlántica, cuatro de los valores tendrían baja vulnerabilidad y uno de ellos vulnerabilidad moderada. Así pues, aplicando el estándar desarrollado para Estados Unidos ninguna de las dos graduaciones parece representar de forma adecuada la variabilidad de este agente en la costa catalana y, en todos los casos, da una vulnerabilidad baja que no necesariamente se corresponde con la realidad teniendo en cuenta los efectos del impacto de algunos temporales en la costa. Por ello sería recomendable formular una nueva escala que permita reflejar estas variaciones para así poder evaluar también la variación de la vulnerabilidad.
Marina Martí López 24 En lo que refiere a pendiente costera, en la aplicación del Coastal Vulnerability Index a los Parques Nacionales costeros de Estados Unidos (Pendleton et al, 2004), el cálculo de la pendiente regional se realiza mediante una matriz numérica de elevaciones que se extiende tanto hacia el interior de la costa como hacia mar adentro. En Ojeda Zújar et al, 2008, donde se aplica la metodología del CVI para calcular la vulnerabilidad de la costa de Andalucía, se encuentra que el cálculo de esta variable tal y como se propone originalmente presenta el problema de una falta de detalle a la hora de identificar pequeñas marismas, deltas, valles, etc., motivo por el cual se sustituye la variable pendiente por una nueva variable llamada “índice topográfico”. Este índice se calcula también a partir de una matriz de elevaciones, pero en vez de calcular la pendiente media en un radio prefijado, se consideran rectángulos perpendiculares a la línea de costa, de ancho fijo pero longitud variable, determinada por los terrenos emergidos con altitud inferior a una determinada cota. De estos rectángulos se obtienen tres variables (distancia, pendiente media y altura media) que son combinadas para obtener la nueva variable de “índice topográfico”. En el caso de la costa catalana, al no utilizar un modelo digital del terreno, ninguna de las dos propuestas es aplicable de forma directa y por ello se propone una nueva forma de calcular la variable pendiente costera. Ya que tanto la pendiente tierra adentro como mar adentro son participes de los impactos de inundación y erosión, se considera que la variable de pendiente costera debe contener información de ambas, tal y como se hace en el CVI. En el caso de la costa andaluza, la nueva variable índice topográfico solo tiene en cuenta la pendiente de la zona emergida, por lo que no se considera el método más adecuado de caracterizar la sensibilidad de la costa. Sin embargo, sí que se encuentra más acertado su razonamiento a la hora de definir la zona de cálculo de la pendiente a partir de una cota prefijada en vez de en una distancia determinada, ya que la subida relativa del nivel del mar viene definida también como una magnitud vertical. Así pues, teniendo en cuenta las anteriores reflexiones, la pendiente costera en la costa catalana podría ser calculada como la media aritmética de la pendiente “emergida” y la pendiente “sumergida”, ambas obtenidas sobre la perpendicular a la costa. Para la pendiente sumergida se utilizaría la distancia hasta la batimétrica de -10m (profundidad de cierre aproximadamente) y para la pendiente emergida se utilizaría la altimétrica de +5m, ya que, según las predicciones del IPCC, la subida del nivel del mar en el próximo siglo se situará entre 0,18 y 0,59m, por lo que no es necesario considerar altitudes de más de 5m. En dicho caso, las playas de la costa catalana presentarían pendientes de entre 0,1 y 29,4%, rango mucho más amplio al contemplado en las graduaciones del USGS, motivo por el cual también debería ajustarse una nueva escala para la graduación de esta variable, que reflejase adecuadamente las variaciones de pendiente de la costa catalana.
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 25 Por último, en cuanto a la variable de RSLR, toda la costa catalana presentaría la misma subida relativa del nivel del mar, a excepción de la zona del Delta del Ebro, dónde se registran valores de subsidencia de entorno a 1,75 mm/año (Somoza et al, 1998). Debido a que esta variable se mantiene prácticamente constante a lo largo de toda la costa, su consideración no tendría apenas influencia en la vulnerabilidad relativa pero sí en el valor absoluto de ésta. Por tanto, se considera que la escala más apropiada es la propuesta en Gornitz et al (1991), ya que tiene en cuenta todo el posible rango de valores de esta variable, situando el valor global de la subida del nivel del mar en la clase de vulnerabilidad moderada. Sin embargo, cabe indicar que los últimos estudios realizados por el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), sitúan la subida del nivel del mar entorno a los 1,8 y 5,9mm/año hasta el año 2100, según sea el escenario considerado (Meehl et al, 2007). Así pues, existe una incertidumbre en el valor de la componente eustática de la subida del nivel del mar, que conlleva que el valor considerado para definir la clase de vulnerabilidad moderada pueda no ser el más adecuado. 3.2.7. Discusión En términos generales, el Coastal Vulnerability Index constituye un buen método de evaluación de la vulnerabilidad integrada (inundación y erosión) de la costa, ya que tiene en cuenta los procesos principales que actúan en el litoral y también la capacidad de adaptación de la costa. Sin embargo, aunque los agentes inductores de vulnerabilidad considerados son suficientes, la respuesta del sistema podría ser mejorada considerando más variables como ancho de playa, altura de berma, etc. Asimismo, aunque el criterio de clasificación de los diversos agentes es correcto, porque representa adecuadamente su influencia en los impactos de erosión e inundación (para el rango mareal se considera más apropiado usar el razonamiento del USGS), tal vez sería más acertado graduar los impactos inducidos por cada uno de esos agentes. De este modo, por ejemplo, en lugar de clasificar el movimiento vertical en cada segmento costero (el agente), podría clasificarse la distancia inundable en cada uno de esos segmentos (el impacto). Además, eso permitiría integrar en cada uno de los impactos inducidos por los diversos agentes, la capacidad de respuesta del sistema. En el ejemplo anterior, al calcular la distancia inundable (impacto), podría introducirse el ancho de la playa (respuesta) y así graduar impacto y respuesta de forma conjunta en vez de separada. Así pues, para cada impacto asociado a un agente, se establecería una graduación de las consecuencias residuales que produce ese impacto en el sistema, después de que el proceso de adaptación haya tenido lugar.
Marina Martí López 26 Por último, así como el índice desarrollado inicialmente presenta una única clasificación de las variables para las diversas zonas costeras de Estados Unidos, en la adaptación realizada por el USGS, se pueden distinguir dos tipos de variables: variables “absolutas” (geomorfología, rango mareal y evolución costera), cuyos rangos de clasificación permanecen constantes sea cual sea la costa analizada, y variables “relativas” (subida relativa del nivel del mar, pendiente costera y altura de ola significante), cuyos rangos de clasificación varían según sea la zona costera de estudio. Debido a la existencia de estas variables “relativas”, los resultados obtenidos no permiten conocer la vulnerabilidad absoluta de la zona costera, así como tampoco comparar los valores de vulnerabilidad obtenidos en distintas zonas. Recordando la Tabla 3.2, donde pueden verse las clasificaciones usadas en Hammar-Klose y Thieler (2001) para las distintas costas de EEUU, podemos comprender estas 2 implicaciones de la no “universalidad” en la cuantificación del CVI. Por una parte, la clasificación de la costa este es distinta a la de la costa oeste, por tanto los resultados obtenidos en estas dos zonas no pueden ser comparados entre sí, con lo cual no podemos conocer qué zonas costeras de EEUU son más vulnerables. Por otra parte, el sistema de clasificación de las variables “relativas” difiere de una zona a otra porque se realiza en función del valor de la variable en la propia costa analizada. Esto implica que, dado un valor de esta variable, sólo podemos saber si tiene alta o baja vulnerabilidad con respecto a la costa estudiada (vulnerabilidad relativa) pero no si es o no vulnerable (vulnerabilidad absoluta). Por ejemplo, una pendiente costera de 0,3% sería muy vulnerable (valor 5) en la costa atlántica y muy poco vulnerable (valor 1) en la costa pacífica, pero no podemos saber si la pendiente 0,3% es o no vulnerable en términos absolutos. Por lo tanto, aunque la aplicación de este método proporciona resultados razonables a la hora de identificar o priorizar zonas a lo largo de la costa en términos de su respuesta potencial a los agentes considerados, debería incorporarse el mayor conocimiento que se tiene de los procesos litorales para definir una metodología que permita valorar la vulnerabilidad de una forma más cuantitativa. 3.3. Catalan Vulnerability Index 3.3.1. Descripción y marco general El Catalan Vulnerability Index (CatVI) es el índice propuesto y desarrollado en este trabajo para evaluar la vulnerabilidad de la costa catalana debido a la acción integrada de múltiples agentes. En este desarrollo la vulnerabilidad se define como el potencial del sistema costero a ser dañado
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 27 y se cuantifica mediante la diferencia entre el impacto producido por los procesos que actúan en el litoral y la capacidad de adaptación que tiene el sistema. Dada la complejidad de la dinámica costera, para el desarrollo del CatVI se asume que los distintos procesos que actúan en el litoral pueden ser aislados y analizados de forma separada, cuantificando la vulnerabilidad asociada a cada uno de ellos, para ser combinados posteriormente y obtener la vulnerabilidad global de la zona. Los procesos considerados son: Erosión a medio plazo debido a gradientes en el transporte longitudinal de sedimentos Erosión a largo plazo debido a la subida relativa del nivel del mar Inundación a largo plazo debido a la subida relativa del nivel del mar Erosión a corto plazo inducida por el impacto de temporales Inundación a corto plazo inducida por el impacto de temporales Así pues, primero de todo, para cada uno de los procesos litorales considerados en el análisis, se definen uno o más indicadores de vulnerabilidad, variables intermedias que reproducen de forma simplificada el proceso a analizar y que incluyen tanto el agente impulsor como las características costeras que definen la respuesta. A continuación, a cada uno de los indicadores de vulnerabilidad propuestos se le asocia una ley de vulnerabilidad con variación lineal que permite obtener el índice de vulnerabilidad parcial correspondiente. Este índice cuantifica el potencial de un tramo costero a ser dañado por el proceso litoral considerado en cada caso. Su rango de variación se encuentra entre 1,0 y 5,0 y se divide en cinco clases cualitativas de vulnerabilidad. Finalmente, se definen indicadores de vulnerabilidad global que consisten en fórmulas de agregación de los diversos índices de vulnerabilidad parcial con el objetivo de reflejar la interactuación de los diversos procesos en la zona costera. La vulnerabilidad global o integrada se determina a partir de estos indicadores, ya sea de forma cualitativa (mediante rangos), o de forma cuantitativa (desarrollando leyes de vulnerabilidad global). En el caso de una evaluación cuantitativa, el rango de variación de los índices de vulnerabilidad global desarrollados es de 0,0 a 1,0. Debe señalarse que los indicadores de vulnerabilidad parcial desarrollados pueden ser evaluados para más de una situación o “escenario”, lo que genera la obtención de diversos valores tanto para ese índice como para el posterior índice de vulnerabilidad global. En el caso de este estudio, y tal como se verá más adelante, la evaluación de los indicadores ha sido realizada para
Marina Martí López 34 la playa se reconstruiría bajo las nuevas condiciones siempre y cuando exista material suficiente y espacio de acomodación. Normalmente, la existencia de infraestructuras en la parte trasera de la playa limita la capacidad de reconstrucción de esta, reduciendo o perdiendo completamente la playa debido al retroceso producido. Figura 3.5. Representación de la regla de Bruun para el impacto de erosión costera debido a la subida relativa del nivel mar (modificado de Titus, 1990) Así pues, el ancho de playa para el tiempo de proyección se calcula como: [3.13] Donde W0 es el ancho medio de playa actual y se evalúa de acuerdo con Bruun (1954): [3.14] Siendo, el retroceso causado por la elevación del nivel del mar s la subida del nivel del mar L ancho del perfil activo (hasta la profundidad activa) B la altura de berma d la profundidad de cierre (límite de la profundidad del perfil activo) NM1 NM2 Perfil 1 Perfil 2 s B L Dx d
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 35 Igual que en el caso de erosión costera a medio plazo, los indicadores propuestos para la evaluación de la vulnerabilidad a erosión por RSLR tienen en cuenta tanto la magnitud del impacto, en este caso el retroceso de la línea de orilla debido a la subida del nivel del mar (Dx), como la capacidad de respuesta del sistema, el ancho de playa. Además en el cálculo del impacto no sólo interviene la intensidad del agente (la subida del nivel del mar de valor s ), sino que también intervienen las características del sistema, ya que, tal y como se observa en la Figura 3.5, el cociente equivale al inverso de la pendiente sumergida. En el caso de este trabajo, se ha utilizado la pendiente hasta cota -10m. Al igual que en el índice anterior, para evaluar la vulnerabilidad frente a RSLR, el gestor debe escoger el tiempo de proyección adecuado para este agente, tiempo en el que debe fijar el valor de la subida del nivel del mar. En este trabajo, se propone un tiempo de proyección de 100 años, dado que este agente tiene una magnitud muy baja y por tanto es un proceso de muy largo plazo. En cuanto al valor de la subida del nivel del mar, se utilizan las predicciones del IPCC, organismo según el cual la subida del nivel del mar será de entre 1,8 y 5,9 mm/año hasta el año 2100 (Meehl et al, 2007). Aquí este intervalo ha sido discretizado en tres valores, creando tres escenarios posibles: escenario 1 con RSLR=1,8mm/año, escenario 2 con RSLR= 3,8mm/año y escenario 3 con RSLR= 5,9mm/año. Con estas consideraciones, en cada playa del litoral catalán, se han obtenido los dos indicadores de vulnerabilidad propuestos (Esa y Esr) para cada uno de los tres escenarios definidos, obteniendo de este modo, seis índices de vulnerabilidad parcial a erosión por RSLR: IVEsa1: IV a erosión por RSLR absoluto en escenario 1 IVEsa2: IV a erosión por RSLR absoluto en escenario 2 IVEsa3: IV a erosión por RSLR absoluto en escenario 3 IVEsr1: IV a erosión por RSLR relativo en escenario 1 IVEsr2: IV a erosión por RSLR relativo en escenario 2 IVEsr3: IV a erosión por RSLR relativo en escenario 3 Índice de Vulnerabilidad Parcial a inundación por RSLR En términos generales, se trata de definir un indicador que evalúe la vulnerabilidad del sistema a la penetración tierra adentro de la lámina de agua debido a la subida relativa del nivel del mar
Marina Martí López 36 (impacto), teniendo en cuenta la capacidad de adaptación del sistema. Para ello, se propone el siguiente indicador: [3.15] donde, s = subida del nivel del mar en el tiempo de proyección considerado p = pendiente emergida W0 = ancho medio de playa actual Con este indicador se consigue combinar el impacto de inundación por RSLR, representado por s/p, con la respuesta del sistema, representada por el ancho de playa actual. Además, el impacto depende tanto de la magnitud del agente (s) como de las características del sistema (p). Si bien el indicador propuesto puede ser utilizado a nivel global, ya que reproduce de forma adecuada el proceso litoral de interés, la asociación de una ley de vulnerabilidad depende de la zona costera en estudio, ya que un mismo valor del indicador puede no tener las mismas implicaciones /consecuencias en la parte trasera de la playa, según cuál sea la regulación del suelo en esa zona. Es decir, las limitaciones de uso en los terrenos contiguos a la ribera del mar son específicas de cada región o país y, ya que la ley de vulnerabilidad debería ser definida en base a estas limitaciones, esta ley será distinta en cada zona. Para el caso del litoral catalán, la definición de la ley de vulnerabilidad asociada al impacto de inundación por RSLR se ha realizado de acuerdo con la Ley de Costas (BOE, 1988). Dicha ley establece una zona de servidumbre de protección, medida tierra adentro desde el límite interior de la ribera del mar, que varía de los 20m (para los suelos urbanos y urbanizables programados con Plan Parcial aprobado a la entrada en vigor de la ley) a los 100m (para los otros casos), ampliable hasta 200m cuando se considere necesario (Figura 3.6). De acuerdo con los valores establecidos en esta ley para la zona de servidumbre, se propone asignar vulnerabilidad muy baja al caso en que la inundación de la zona de servidumbre llegue a los 20m y vulnerabilidad muy alta cuando llegue a los 100m. Cabe notar que para el valor de muy alta vulnerabilidad se ha escogido el límite de 100m en vez de 200m ya que este último solo se considera en algunas ocasiones.
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 37 Así pues, los criterios para definir la ley de variación del índice de vulnerabilidad a inundación por RSLR (Figura 3.7) se pueden escribir como: [3.16] [3.17] Figura 3.6. Limitaciones de los terrenos contiguos a la ribera del mar por razones de protección del dominio público marítimo-terrestre (Ministerio de Medio Ambiente) Figura 3.7. Ley del índice de vulnerabilidad parcial a inundación debida a RSLR para el litoral catalán 1 1.8 2.6 3.4 4.2 5 20+Wo 36+Wo 52+Wo 68+Wo 84+Wo 100+Wo IVIs s/p(m) muy alta alta moderada baja muy baja
Marina Martí López 38 En el caso de la evaluación de la vulnerabilidad a inundación por RSLR, el gestor deberá asumir el mismo tiempo de proyección y magnitud de la subida del nivel que los considerados en el caso de la erosión debida a este mismo agente. Tal y como ha sido indicado con anterioridad, en este trabajo esto equivale a un tiempo de proyección de 100 años y la consideración de tres escenarios (1,8mm/año; 3,8mm/año y 5,9mm/año). De este modo, se han obtenido tres índices de vulnerabilidad parcial a este impacto, IVIs1, IVIs2 e IVIs3 correspondientes a los tres escenarios de RSLR. La pendiente costera media de la zona ha sido calculada hasta la cota +5m, ya que se ha supuesto que la inundación no afecta a zonas con mayor altitud. Índices de Vulnerabilidad Parcial a Erosión e Inundación inducida por temporales De igual modo que en la subida relativa del nivel del mar, en el caso del impacto de temporales los procesos inducidos más comunes en la costa son la erosión e inundación. Además, debido a que la intensidad de estos dos procesos depende de distintas características costeras y distintas propiedades del temporal, estos pueden ser analizados individualmente. La caracterización de la vulnerabilidad a erosión e inundación por impacto de temporales se ha realizado en base al trabajo de Bosom y Jiménez (2011), en el que se desarrolla una metodología para evaluar de forma separada dichas vulnerabilidades, mediante la utilización de distribuciones probabilísticas extremales de los impactos inducidos para distintos sectores costeros y tipos de playas. Esta aproximación permite comparar la variación espacial de la intensidad del impacto dada una probabilidad de ocurrencia e identificar objetivamente las zonas más vulnerables en términos de erosión e inundación. Por lo tanto, con este método no se calcula la vulnerabilidad de todas las playas a un mismo temporal, sino al temporal asociado a una probabilidad de ocurrencia en cada playa. En este trabajo la probabilidad de ocurrencia ha sido escogida igual para todo el litoral estudiado, pero podría considerarse variable según la importancia/valor de la zona en cada caso, definiendo probabilidades de ocurrencia distintas en las diversas playas, comparando finalmente vulnerabilidades asociadas a diferentes probabilidades. Los parámetros usados para caracterizar los impactos de erosión e inundación inducidos por el temporal son, respectivamente, el volumen potencial de sedimento erosionado de la playa, DV, y el remonte, Ru (Figura 3.8). Aunque la inundación costera es causada generalmente por una combinación de niveles del mar altos (marea astronómica más marea meteorológica) y la acción del oleaje, el parámetro usado en Bosom y Jiménez (2011) para caracterizar el impacto de inundación hace referencia solamente al segundo (remonte), ya que, aunque la marea
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 39 meteorológica no es un fenómeno raro en la costa catalana, su magnitud es muy inferior al valor del remonte inducido por el oleaje (Mendoza y Jiménez, 2008). Figura 3.8. Esquematización de los impactos costeros inducidos por temporales (Bosom y Jiménez, 2011) El volumen de sedimento erosionable se calcula usando el modelo propuesto por Mendoza y Jiménez (2006): [3.18] Donde: es un parámetro que caracteriza los cambios en el perfil de la playa propuesto por Jiménez et al. (1993) es la duración de la tormenta es el parámetro de Dean es el valor del parámetro de Dean en situación de equilibrio (2,7 en aguas profundas) es la pendiente del estrán es la altura de ola (aquí altura de ola significante) es la velocidad de caída del sedimento es el periodo de ola (aquí periodo de pico) Por otra parte, el remonte inducido por el oleaje en el pico de la tormenta se calcula usando el modelo de Stockdon et al. (2006) dado por:
Marina Martí López 40 [3.19] Donde: es la altura de ola significante en aguas profundas es la longitud de ola en aguas profundas asociada a (periodo de pico) es la pendiente del estrán Posteriormente, ya que con frecuencia el perfil de la playa presenta un cambio en la pendiente, siendo en la parte interior ( ) más suave que en la exterior ( ), se aplica el factor de corrección propuesto por van der Meer y Janssen (1995) dado por: [3.20] tomando solamente los valores comprendidos entre 0,6 y 1. El valor final del remonte es, por tanto, el obtenido de aplicar el factor de corrección gamma al valor del remonte propuesto por Stockdon et al (2006). En cuanto al cálculo de los impactos de erosión e inundación, la metodología propuesta por Bosom y Jiménez (2011) y su aplicación al litoral catalán sigue los siguientes pasos: 1. Dividir la zona costera a estudiar en sectores donde las condiciones del oleaje puedan considerarse relativamente homogéneas para definir la magnitud del impacto. En el caso del litoral catalán, la costa se divide en 5 sectores caracterizados por sendas boyas: Roses, Palamós, Tordera, Llobregat i Ebre (Figura 3.9). 2. Agrupar las playas en diferentes clases según sean sus propiedades geomorfológicas para tener en cuenta la contribución del sistema al valor del impacto. Las playas son agrupadas según el tamaño de sedimento y, posteriormente, para cada clase, se calcula la pendiente representativa como la media de las pendientes de las playas incluidas en cada grupo. Para la costa catalana se definen 6 tipos de playas (Tabla 3.7). 3. Construir una serie temporal de tormentas para cada sector a partir de los datos de oleaje disponibles en cada uno de ellos. En Bosom y Jiménez (2011), la serie temporal se obtiene con el método del máximo anual cubriendo un periodo de 50 años (de 1958 a 2008).
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 41 4. Construir para cada sector y tipo de playa la serie temporal de los parámetros propuestos para caracterizar los impactos inducidos por la acción del temporal (volumen de sedimento erosionable y remonte). Para la costa catalana esto resulta en 30 (5 sectores x 6 tipos de playa) series temporales para la erosión y otras 30 para el remonte. 5. Ajustar a cada una de las series temporales obtenidas en el paso 4 una distribución probabilística extremal. En Bosom y Jiménez (2011) se utiliza la función Weibull triparamétrica y la función Gumbel. 6. Fijar la probabilidad de ocurrencia ( ) del agente según sea la importancia/valor de la zona y estimar el periodo de retorno ( ) en un cierto tiempo de proyección (L). La relación entre estas tres variables se expresa según Borgman (1963) como: [3.21] En la mayor parte de playas del litoral catalán, el fallo de la playa en cuanto a su función protectora no es probable que cause pérdidas humanas y sólo repercute económicamente a un nivel bajo y medio, lo que según Puertos del Estado (1990) corresponde con una probabilidad máxima admisible ( ) de 0,5 y 0,3 respectivamente. En cuanto al periodo de proyección (L), se escoge un tiempo de 10 años, igual que el elegido para la erosión a medio plazo. Con estos valores se obtiene un periodo de retorno ( ) de 15 y 28,5 años respectivamente, por lo que escogemos un periodo de retorno de 25 años para calcular la intensidad del impacto en toda la zona costera. 7. Para cada playa, que pertenece a un tipo de playa y un sector determinados, calcular el valor de los parámetros característicos de erosión (DV) e inundación (Ru) para el periodo de retorno establecido en el apartado 6. En el caso de la costa catalana, esto equivale a 30 valores para el volumen erosionado y 30 para el remonte.
Marina Martí López 42 Figura 3.9. Sectores de oleaje en la costa catalana y emplazamiento de nodos HIPOCAS y boyas de oleaje (Bosom y Jiménez, 2011) Tipo de playa Rango (mm) Pendiente del perfil I 0,1-0,4 0,090 II 0,4-0,7 0,146 III 0,7-1,0 0,156 IV 1,0-1,3 0,179 V 1,3-1,6 0,171 VI ≥1,6 0,164 Tabla 3.7. Tipos de playas del litoral catalán según tamaño de grano y pendiente costera asociada a cada una de ellas (Bosom y Jiménez, 2011) Una vez se ha obtenido el valor de estos parámetros, característicos de los impactos (erosión e inundación) inducidos por la acción de un temporal (de periodo de retorno ), el siguiente paso es definir los indicadores de vulnerabilidad para dichos impactos, incluyendo la capacidad del sistema costero a hacerles frente. Tal y como se propone en Bosom y Jiménez (2011), la capacidad de respuesta del sistema a los impactos de inundación y erosión se caracteriza mediante la altura de duna o berma y el ancho medio de playa, respectivamente. Por tanto, los indicadores de vulnerabilidad utilizados son:
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 43 para inundación [3.22] para erosión [3.23] Donde Ru es el remonte inducido por el oleaje B es la altura de duna o berma máxima Dx es el retroceso de la línea de orilla debido al impacto del temporal W0 es el ancho medio de playa actual En primera aproximación, el valor del retroceso de la línea de orilla puede ser obtenido dividiendo el volumen de sedimento erosionable (DV) por la altura de la parte erosionable del perfil ( ) (Figura 3.8). En este estudio, se considera igual a la altura de berma más una profundidad de 1,5m. Este último es un valor representativo escogido teniendo en cuenta los valores observados en diversos perfiles de playa en simulaciones con el programa SBEACH. Una vez definidos los indicadores de vulnerabilidad, solo queda definir la ley de vulnerabilidad asociada a dichos indicadores. En este trabajo se usan las mismas leyes propuestas por Bosom y Jiménez (2011), con la única diferencia que aquí la escala de variación de vulnerabilidad es de 1 a 5 en vez de 0 a 1. En el caso de vulnerabilidad a erosión, el valor máximo de vulnerabilidad ocurre cuando el ancho de playa medio ( ) es igual al retroceso de la línea de orilla ( ) más un ancho de playa mínimo ( ), es decir: [3.24] Este ancho mínimo se define como el ancho necesario para mantener operativa la playa y/o evitar la exposición directa de la zona costera. Este valor debe ser fijado por el gestor en cada caso y, en este trabajo, se considera igual a 5m, ya que es el mínimo necesario para que la maquinaria de obra pueda operar después del impacto de un temporal. A su vez, el valor mínimo de vulnerabilidad a erosión corresponde a la situación en que el ancho medio de la playa es igual al ancho mínimo de playa más α veces el retroceso de la línea de orilla, es decir: [3.25]
Marina Martí López 50 vulnerabilidad también dependería de estos dos factores. Sin embargo, si la vulnerabilidad a los impactos es muy baja, lo que se podría asimilar a una situación en que “no” hay impacto, entonces las variables moduladoras no tienen ninguna influencia, y por tanto, independientemente del valor de estas, la vulnerabilidad global de la costa debería ser muy baja. Así pues, se propone que cuando los índices asociados a los impactos valgan 1, la vulnerabilidad sea mínima, es decir 0. Para ello se define el límite inferior de la Ecuación 3.29 para la variación lineal de la ley de vulnerabilidad. En el caso que el valor del indicador sea el propuesto para el límite inferior, pero este valor no se corresponda con la situación descrita anteriormente, este límite continuaría siendo razonable. Supongamos que , donde 2 de los 5 índices referentes a impactos son máximos mientras que todos los demás factores, incluidos geomorfología y marea, son mínimos. Si solamente dos de los cinco impactos son máximos y además las variables de geomorfología y marea reducen esa vulnerabilidad (ya que valen 1), entonces también es aceptable decir que la vulnerabilidad es mínima. Por otra parte se propone que el límite superior para la variación lineal de la ley de vulnerabilidad se sitúe en el valor del indicador cuando 5 de los 7 índices de vulnerabilidad incluidos son máximos, tal y como se escribe en la Ecuación 3.30. Esta situación podría corresponder a que todos los índices asociados a impactos valgan 5 mientras que los índices asociados a geomorfología y marea valgan 1. En este caso, se considera que la vulnerabilidad de la costa debería ser máxima dado que, aunque se reduzca la vulnerabilidad a los diversos impactos gracias a unas condiciones geomorfológicas y mareales favorables, debe considerase el efecto agregado de los diversos impactos y, en este caso, todos ellos presentarían valores elevados. Este límite sería razonable también para otras combinaciones de los índices integrantes del indicador de vulnerabilidad global, como, por ejemplo, cuando los factores de geomorfología y marea son máximos. En este caso, 3 de los 5 índices de vulnerabilidad parcial a los diversos impactos también serían máximos, lo que resultaría en una vulnerabilidad elevada a los impactos junto con una geomorfología y rango mareal desfavorables, por lo que también resulta acertado asignar una muy alta vulnerabilidad.
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 51 Figura 3.12. Ley del Índice de Vulnerabilidad Global para el indicador V Teniendo en cuenta que el índice de vulnerabilidad global se divide en cinco clases cualitativas para facilitar la interpretación posterior de los resultados obtenidos, la ley desarrollada divide también el indicador de vulnerabilidad integrada en cinco grupos, permitiendo conocer la clase de vulnerabilidad una vez es conocido el valor del indicador (ver Tabla 3.10). Tabla 3.10. Clase de Vulnerabilidad Global según el valor del indicador propuesto V CatVI-2: Consiste en calcular primero la vulnerabilidad de la zona costera a erosión e inundación de forma separada y posteriormente combinar estas dos vulnerabilidades para obtener la vulnerabilidad global de la zona. Para ello se desarrolla un índice de vulnerabilidad a erosión y otro a inundación, a partir de los cuales se obtiene la vulnerabilidad global según tres métodos propuestos. A continuación se presenta la metodología propuesta para la obtención de estos índices. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 IV V muy alta alta moderada baja muy baja MB B M A MA V < 5,74 5,74-9,58 9,58-13,43 13,43-17,28 > 17,28
Marina Martí López 52 1. Índice de vulnerabilidad a inundación Índice que cuantifica el potencial de un tramo costero a ser dañado por el impacto de inundación generado por los diversos procesos litorales. Se obtiene mediante la definición de un indicador de vulnerabilidad a inundación, en el que se integran los diversos procesos generadores de este impacto, y la posterior asignación de una ley de vulnerabilidad. El método de agregación propuesto para el indicador de vulnerabilidad a inundación es análogo al utilizado en el Coastal Vulnerability Index, pero integrando solamente los procesos que generan inundación, es decir: [3.31] Donde IVIs = índice de vulnerabilidad parcial a inundación por RSLR IVIt = índice de vulnerabilidad parcial a inundación por temporal Cabe notar que en este indicador no es necesario incluir ningún factor específico de geomorfología, ya que esta no tiene influencia sobre el impacto de inundación, ni tampoco de marea, ya que, como ha sido explicado anteriormente, el efecto de esta variable sobre el impacto de inundación puede ser fácilmente incluido en el índice de vulnerabilidad a inundación por temporal (ver apartado 3.3.2). Debido a la consideración de tres escenarios de la subida del nivel del mar, existen tres índices de vulnerabilidad parcial a inundación por este agente, lo que genera tres posibles valores del indicador de vulnerabilidad a inundación (Tabla 3.11). Una vez ha sido definido el indicador, se desarrolla una ley de vulnerabilidad que cubre todo el rango de posibles valores de este, es decir , mediante la cual a cada valor del indicador en un tramo costero le corresponde un valor del índice de vulnerabilidad a inundación (IVI). Esta ley (Figura 3.13) se define con variación lineal entre dos puntos en los cuales se fija la vulnerabilidad.
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 53 IVIs IVIt IVIs1 IVIs2 IVIs3 IVIt VI1 x x VI2 x x VI3 x x Tabla 3.11. Combinaciones de los índices de vulnerabilidad parcial para la obtención del indicador de vulnerabilidad a inundación VI El índice de vulnerabilidad a inundación obtenido varía de 0,0 a 1,0 y se divide en cinco clases cualitativas de vulnerabilidad: muy baja, baja, moderada, alta y muy alta. Los límites establecidos para calcular la ley de vulnerabilidad son: [3.32] [3.33] El límite inferior se corresponde al mínimo valor del indicador, en el que tanto el índice de vulnerabilidad a inundación por RSLR como por temporales vale 1. El límite superior, en cambio, no se sitúa en el máximo valor del indicador, ya que se considera que la costa presenta muy alta vulnerabilidad antes de que ambos factores integrantes (IVIs y IVIt) valgan 5. Así pues, se considera que cuando la vulnerabilidad a inundación a uno de los agentes es muy alta (5) y la vulnerabilidad a inundación al otro agente es moderada (3), la costa ya presenta muy alta vulnerabilidad a inundación y, por este motivo, se le asigna vulnerabilidad máxima (1). Teniendo en cuenta que el índice de vulnerabilidad a inundación se divide en cinco clases cualitativas para facilitar la interpretación posterior de los resultados, la ley desarrollada divide también el indicador de vulnerabilidad a inundación (VI) en cinco grupos, lo que permite conocer la clase de vulnerabilidad una vez es conocido el valor del indicador (ver Tabla 3.12).
Marina Martí López 54 Figura 3.13. Ley del Índice de Vulnerabilidad a Inundación para el indicador propuesto VI Tabla 3.12. Clase de Vulnerabilidad a Inundación según el valor del indicador propuesto VI 2. Índice de vulnerabilidad a erosión Índice que cuantifica el potencial de un tramo costero a ser dañado por el impacto de erosión generado por los diversos procesos litorales. Se obtiene mediante la definición de un indicador de vulnerabilidad a erosión, en el que se integran los diversos procesos generadores de erosión, y la posterior asignación de una ley de vulnerabilidad. El método de agregación propuesto para el indicador de vulnerabilidad a erosión es similar al propuesto para inundación, con la diferencia que en este caso sí debe incorporarse un factor de geomorfología que tenga en cuenta el posible efecto de esta sobre el impacto de erosión, ya que los diversos índices de vulnerabilidad parcial a erosión desarrollados son específicos para playas. Para el efecto de la marea en erosión en cambio, no es necesario definir un nuevo factor ya que este efecto puede ser considerado en el índice de vulnerabilidad a erosión por temporales (ver apartado 3.3.2). Así pues, el indicador de vulnerabilidad a erosión propuesto es: 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 IVI VI muy alta alta moderada baja muy baja MB B M A MA VI < 1,11 1,11-1,52 1,52-1,93 1,93-2,33 > 2,33
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 55 [3.34] Donde, fgeo = Factor de geomorfología IVEm = Índice de vulnerabilidad parcial a erosión a medio plazo IVEs = Índice de vulnerabilidad parcial a erosión por RSLR IVEt = Índice de vulnerabilidad parcial a erosión por temporal Para la definición del factor de geomorfología se utiliza una graduación similar a la propuesta en el CVI. En el caso de geomorfología playa, ya que los índices de vulnerabilidad parcial desarrollados evalúan la erosión “real” de la costa y por tanto no sería necesario incluir ninguna variable adicional, el factor de geomorfología vale 1. En cambio, en geomorfologías más resistentes a la erosión, donde la erosión “real” sería menor a la ocurrida en el caso de una playa y, por tanto, menor a la calculada por los diversos índices de vulnerabilidad, el factor de geomorfología tiene un valor inferior a 1. En la Tabla 3.13 puede verse la graduación propuesta para este factor. Ya que en el caso de erosión costera a medio plazo y erosión debida a RSLR se han desarrollado dos índices (absoluto y relativo), y debido a la consideración de tres escenarios de RSLR para la evaluación de la vulnerabilidad a inundación y erosión inducida por este agente, a la hora de obtener el indicador de vulnerabilidad a erosión, pueden darse seis combinaciones, representadas en la Tabla 3.14, obteniendo, por tanto, seis valores del indicador de vulnerabilidad a erosión: VEa1, VEa2, VEa3, VEr1, VEr2 y VEr3. fgeo 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Geomorfología Acantilados rocosos Fiordos Acantilados medianos Costas indentadas Acantilados bajos Glaciares Llanuras aluviales Playas de cantos rodados Estuarios Lagunas Playas barrera Playas (arena) Marismas Deltas Salinas Arrecifes de coral Manglares Tabla 3.13. Valores del coeficiente fgeo para la obtención del indicador de vulnerabilidad a erosión VE
Marina Martí López 56 Tabla 3.14. Combinaciones de los índices de vulnerabilidad parcial para la obtención del indicador de vulnerabilidad a erosión VE Una vez definido el indicador de vulnerabilidad a erosión, se desarrolla una ley de vulnerabilidad mediante la cual a cada valor del indicador en un tramo costero le corresponde un valor del índice de vulnerabilidad a erosión (IVE). Esta ley se define con variación lineal entre dos puntos en los cuales se fija la vulnerabilidad. El índice de vulnerabilidad obtenido varía de 0 a 1 y se divide en cinco clases cualitativas de vulnerabilidad: muy baja, baja, moderada, alta y muy alta. Los límites establecidos para calcular la ley de vulnerabilidad a erosión (Figura 3.14) son los siguientes: [3.35] [3.36] De igual modo que en el caso de inundación, en este caso, el límite inferior de la ley de vulnerabilidad corresponde a la situación en que todos los índices de vulnerabilidad parcial a erosión son mínimos (1). El límite superior tampoco se define a partir del máximo valor del indicador de erosión sino con un valor inferior en el que se considera que la costa ya presenta muy alta vulnerabilidad. Este valor corresponde al caso en que la costa analizada tenga muy alta vulnerabilidad (5) a dos de los tres agentes considerados. IVEm IVEs IVEt IVEma IVEmr IVEsa1 IVEsa2 IVEsa3 IVEsr1 IVEsr2 IVEsr3 IVEt VEa1 x x x VEa2 x x x VEa3 x x x VEr1 x x x VEr2 x x x VEr3 x x x
Capítulo 3. Métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera 57 Estos límites han sido establecidos sin tener en cuenta el factor de geomorfología (o considerando que este vale 1), ya que como todos los índices han sido desarrollados a partir y para analizar playas, la ley de vulnerabilidad también es definida para esta geomorfología. Sin embargo, esta ley es la misma para todas las geomorfologías, ya que la influencia de este factor ya queda incluida en el indicador y, por tanto no es necesario modificar la ley de vulnerabilidad asociada a este. Así pues, con los mismos valores de los índices de vulnerabilidad parcial a erosión, si la geomorfología es otra más resistente, el valor del indicador será menor y por tanto la vulnerabilidad también será menor (o igual si se encuentra en el tramo constante de la ley). Teniendo en cuenta que el índice de vulnerabilidad a erosión se divide en cinco clases cualitativas, la ley desarrollada divide también el indicador de vulnerabilidad a erosión en cinco grupos, permitiendo conocer la clase de vulnerabilidad una vez es conocido el valor del indicador (ver Tabla 3.15). Figura 3.14. Ley del Índice de Vulnerabilidad a Erosión para el indicador propuesto VE MB B M A MA VE < 1,04 1,04-1,50 1,50-1,96 1,96-2,42 > 2,42 Tabla 3.15. Clase de Vulnerabilidad a Erosión según el valor del indicador propuesto VE 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 IVE VE muy alta alta moderada baja muy baja
Marina Martí López 58 3. Índice de Vulnerabilidad integrada El índice de vulnerabilidad integrada (IV) cuantifica el potencial de un tramo costero a ser dañado por los impactos de erosión e inundación generados por los diversos procesos litorales. Este índice se obtiene a partir de los índices de vulnerabilidad a erosión e inundación desarrollados en los pasos 1 y 2 según tres propuestas: a. Media de los índices de vulnerabilidad a erosión e inundación: [3.37] b. Máximo de los índices de vulnerabilidad a erosión e inundación: [3.38] c. Según la combinación de IVE e IVI Se trata de un método cualitativo de agregación, en el que la categoría de vulnerabilidad global se obtiene según la combinación de categorías de los índices de vulnerabilidad de inundación y erosión (ver Figura 3.15). Figura 3.15. Índice de vulnerabilidad global según combinación de IVE e IVI IVE\IVI MB(1) B(2) M(3) A(4) MA(6) MB(1) MB(2) B(3) B(4) M(5) A(7) B(2) B(3) B(4) M(5) M(6) A(8) M(3) B(4) M(5) M(6) A(7) MA(9) A(4) M(5) M(6) A(7) A(8) MA(10) MA(6) A(7) A(8) MA(9) MA(10) MA(12)
Capítulo 4. Área de estudio y datos 59 CAPÍTULO 4 ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS 4.1. Área de estudio Cataluña se encuentra situada en el extremo nordeste de España (ver Figura 4.1.) y se divide administrativamente en 4 provincias, 41 comarcas y 946 municipios. Tiene aproximadamente una superficie de 32000 Km2 y alrededor de 7,5 millones de habitantes, siendo la densidad media de población de unos 235 habitantes/km2 (Idescat, 2010). Sin embargo, la distribución de la población de Cataluña es muy irregular. Sólo la comarca del Barcelonés, con capital Barcelona, concentra al 30% de la población y tiene una densidad de más de 15500 habitantes/km2. Además, las 12 comarcas con fachada marítima, entre las cuales se encuentra el Barcelonés, concentran, en sólo un 23% de la superficie de Cataluña, al 63% de la población de ésta, siendo la densidad de población unas 3 veces superior a la media. En vista de estos datos, se puede concluir que la mayor parte de población de Cataluña se encuentra localizada en la zona litoral, donde además está situado el principal foco de población.
Marina Marti Lopez 66 Donde, R es el retroceso, s es el cambio en el nivel del mar, L es la amplitud del perfil activo, B es la altura de berma y d es la profundidad de cierre. Siguiendo este modelo, podemos definir la pendiente sumergida como: La amplitud del perfil activo se obtiene a partir del mapa batimétrico del Departament d’Agricultura, Ramaderia, Pesca, Alimentació i Medi Natural de la Generalitat de Catalunya y se calcula como la distancia perpendicular a la línea de costa hasta la profundidad de cierre (ver Figura 4.4). Estrictamente, dicha profundidad debería ser calculada para cada una de las playas, pero debido a la precisión de la fórmula y los datos disponibles, esta ha sido considerada igual a 10m, lo que corresponde a la zona más interna de la costa que engloba la parte más activa del perfil. Pendiente emergida La pendiente emergida se utiliza para calcular el valor del impacto de inundación debido a la subida relativa del nivel del mar, considerando de este modo la contribución del sistema a este impacto. Posteriormente, para cuantificar la vulnerabilidad de la zona, se incorpora el ancho medio de playa. Las pendientes emergidas de cada playa han sido obtenidas a partir de los mapas topográficos de las series 1:5000 y 1:10000 del Institut Cartogràfic de Catalunya. Estas pendientes han sido calculadas considerando la distancia perpendicular a la línea de costa hasta la cota 5m, ya que, teniendo en cuenta la escala temporal del análisis, se puede asumir que la inundación producida por RSLR no alcanzará zonas más elevadas. En aquellos casos en que la altimetría de la zona es muy irregular y/o las playas son de gran longitud, se ha realizado una media de las pendientes emergidas en distintos puntos de la playa (Figura 4.5).
Capítulo 4. Área de estudio y datos 67 Figura 4.4. Mapa batimétrico de la costa catalana. Determinación de las amplitudes del perfil activo de las playas de la zona de Cambrils (modificado del Departament d’Agricultura, Ramaderia, Pesca, Alimentació i Medi Natural de la Generalitat de Catalunya) Figura 4.5. Determinación de la pendiente emergida de la Cala de l’Estany Podrit y la playa de Rifà en Tarragona (modificado del Institut Cartogràfic de Catalunya) Cataluña
Capítulo 5. Resultados 69 CAPITULO 5 RESULTADOS 5.1. Introducción En este capítulo se procede a calcular la vulnerabilidad integrada a diversos agentes de la costa catalana mediante la metodología desarrollada. Además, también se calcula dicha vulnerabilidad mediante el Coastal Vulnerability Index con el objetivo de comparar ambos métodos. Tal y como ha sido indicado en el capítulo anterior, el área de estudio está formada por un conjunto de 393 tramos costeros, en los cuales se dispone de datos referentes a los diversos agentes y características del sistema. Sin embargo, no todos los datos están disponibles en todos los tramos, motivo por el cual, en algunas de estas unidades no es posible calcular todos los índices. Aún así, estos tramos han sido también considerados en el estudio con el fin de obtener la máxima información posible de la costa, calculando solamente los índices cuyos datos necesarios están disponibles. Una vez calculada la vulnerabilidad mediante los dos métodos, los diversos índices de vulnerabilidad han sido representados gráficamente mediante un SIG para su visualización sobre el territorio y, así, facilitar su interpretación.
Marina Martí López 70 5.2. Coastal Vulnerability Index En primer lugar se aplica el método del Coastal Vulnerability Index para obtener la vulnerabilidad integrada a diversos agentes de la costa catalana. Este método ha sido expuesto en el apartado 3.2, y en el subapartado 3.2.6 se han realizado un conjunto de propuestas acerca de cómo adaptarlo para su aplicación a la costa catalana. Estas propuestas están dirigidas principalmente a la adaptación de la graduación de algunas de las variables incluidas en el CVI con el fin de ajustarlas a las características de nuestra zona de estudio. Sin embargo, debido a que el propósito de la aplicación del CVI a la costa catalana es, en este caso, el de compararlo con la nueva metodología desarrollada, los cálculos han sido realizados con las graduaciones originalmente propuestas por el USGS para las costas Atlántica y Pacífica de Estados Unidos (Thieler y Hammar-Klose, 2001, Tabla 3.2). En el caso de la variable pendiente costera, ya que en este trabajo no se dispone de la información pertinente para calcularla según la metodología del CVI, esta pendiente ha sido calculada según ha sido propuesto en el subapartado 3.2.6 como la media aritmética de la pendiente “emergida” (hasta cota +5m) y la pendiente “sumergida” (hasta cota -10m), ambas obtenidas sobre la perpendicular a la costa. Una vez obtenida la pendiente costera, esta ha sido clasificada utilizando también las graduaciones indicadas por el USGS. De los 393 tramos costeros en los que se ha dividido la zona de estudio, se ha podido calcular el CVI mediante la clasificación propuesta para la costa Pacífica y Atlántica de Estados Unidos en 371 de los tramos. Todos estos tienen los mismos valores de vulnerabilidad para geomorfología y rango mareal, ya que el estudio contiene solamente la geomorfología playa (vulnerabilidad máxima) y el rango mareal puede considerarse igual en toda el área (menor a 1m y por tanto vulnerabilidad máxima). La vulnerabilidad asociada a evolución costera es la misma en las dos graduaciones utilizadas y varía a nivel playa. Los valores de vulnerabilidad para las otras variables dependen de la clasificación utilizada. Con la clasificación para la costa Pacífica, el oleaje en toda el área de estudio queda incluido en la clase de menor vulnerabilidad (1) mientras que la subida relativa del nivel mar pertenece a la clase de mayor vulnerabilidad (5). La vulnerabilidad asociada a la variable de pendiente costera varía playa a playa, siendo máxima en la zona del Delta del Ebro. En cambio, con la clasificación para la costa Atlántica, la variable de pendiente costera pertenece a la clase de menor vulnerabilidad (1) en toda el área de estudio. La altura de ola pertenece a la clase de vulnerabilidad baja (2) en todos los tramos, excepto en el sector de la
Capítulo 5. Resultados 71 Tordera dónde la vulnerabilidad para este factor es moderada (3). La vulnerabilidad asociada a la subida del nivel del mar es baja (2) en toda la costa menos en el Delta del Ebro donde debido a subsidencia la vulnerabilidad a este agente es máxima (5). En cuanto a los valores del CVI en la costa catalana, con la graduación para la costa Pacífica, estos se encuentran entre 4,56 y 22,82. La media es 10,25 y la moda es 7,91. El primer, segundo y tercer cuartil de la serie son 7,91; 9,13 y 11,18, respectivamente. Así pues, se considera con vulnerabilidad baja aquellos tramos cuyo valor de CVI es inferior a 7,91; con vulnerabilidad moderada cuando el CVI se encuentra entre 7,91 y 9,13; con vulnerabilidad alta cuando el CVI vale entre 9,13 y 11,18 y vulnerabilidad muy alta aquellos tramos con CVI mayores a 11,18. En el caso de la graduación para la costa Atlántica, el CVI en la costa catalana tiene valores entre 4,08 y 14,43. La media es 7,84 y la moda es 7,07. El primer y el segundo cuartil valen 7,07 mientras que el tercer cuartil vale 8,66. Debido a que los dos primeros cuartiles coinciden, en esta clasificación no existe ningún tramo con vulnerabilidad moderada. Los tramos con CVI menores a 7,07 reciben vulnerabilidad baja, entre 7,07 y 8,66 tienen vulnerabilidad alta y los tramos con CVI mayor a 8,66 son considerados con vulnerabilidad muy alta. En la Figura 5.1 se muestra el porcentaje de tramos costeros en las distintas categorías de vulnerabilidad según las clasificaciones propuestas para la costa Pacífica y Atlántica de EEUU. Figura 5.1. Porcentaje de tramos en cada una de las 4 categorías de vulnerabilidad consideradas en el CVI según las clasificaciones propuestas para la costa Pacífica y Atlántica de EEUU En cuanto a la distribución de la vulnerabilidad a nivel espacial, ambas clasificaciones destacan la zona del Delta del Ebro y el Golfo de Roses como zonas de muy alta vulnerabilidad. B 5% M 43% A 23% MA 29% CVI Pacífico B 7% A 64% MA 29% CVI Atlántico
Marina Martí López 72 En el caso de la clasificación para la costa Atlántica, también tienen muy alta vulnerabilidad algunos tramos de la comarca del Baix Penedès, la comarca del Barcelonés y la costa sur del Maresme, así como el Baix Empordà. Con la graduación para la costa Pacífica, muchas de las playas de la mitad norte de la provincia de Tarragona y comarca del Garraf presentan muy alta vulnerabilidad. También tiene muy alta vulnerabilidad la zona del Delta del Llobregat, la desembocadura del rio Tordera y la desembocadura del rio Ter. En la Figura 5.2 pueden verse representados los resultados obtenidos en la costa de Cataluña al aplicar el método del CVI con la clasificación para la costa Pacífica de EEUU (En Anejo puede verse esta misma vulnerabilidad con la clasificación para la costa Atlántica). 5.3. Catalan Vulnerability Index En este apartado se procede a aplicar la metodología desarrollada en este trabajo para el cálculo de la vulnerabilidad costera (apartado 3.3) a las playas del litoral catalán. Con esta nueva metodología es necesario calcular, en primer lugar, la vulnerabilidad de la costa a cada uno de los procesos litorales considerados (vulnerabilidad parcial) para, posteriormente, calcular la vulnerabilidad al efecto integrado de todos ellos (vulnerabilidad integrada). En el caso de la vulnerabilidad parcial a los impactos de erosión e inundación debidos a la subida relativa del nivel del mar, tal y como ha sido descrito en el capítulo 3, se consideran 3 escenarios de RSLR. Aunque también la vulnerabilidad integrada a los diversos agentes (ya que integra el agente de RSLR) considera estos tres escenarios, en este capítulo solamente se presentan los resultados correspondientes a la situación de mayor subida del nivel del mar. Esta elección se debe a que la principal aplicación de los estudios de vulnerabilidad es la de ayudar en la gestión de las zonas costeras, de modo que se considera recomendable mantener una actitud conservadora ante la incertidumbre en el valor de la subida del nivel del mar y utilizar los resultados obtenidos en el escenario más desfavorable de RSLR que corresponde a una subida acumulada de 0,59 m en 100 años. Con esta decisión se reduce la gran cantidad de resultados obtenidos debido a la consideración de los diversos escenarios de RSLR y se facilita su interpretación.
Capítulo 5. Resultados 73 Figura 5.2. Vulnerabilidad a múltiples agentes de la costa de Cataluña mediante el método del CVI y según la clasificación para la costa Pacífica de EEUU
Marina Martí López 74 5.3.1. Vulnerabilidad parcial Cálculo de la vulnerabilidad física de las playas del litoral catalán a cada uno de los procesos litorales por separado. Los procesos considerados y los índices de vulnerabilidad correspondientes son: Erosión a medio plazo: IVEma, IVEmr Erosión por RSLR: IVEsa1, IVEsa2, IVEsa3, IVEsr1, IVEsr2, IVEsr3 Inundación por RSLR: IVIs1, IVIs2, IVIs3 Erosión por temporales: IVEt Inundación por temporales: IVIt Se recuerda que los subíndices “a” y “r” hacen referencia a la utilización de un indicador absoluto o relativo, respectivamente, mientras que los subíndices “1”, “2” y “3” corresponden a los distintos escenarios de RSLR considerados. La subida acumulada en el nivel del mar para un periodo de 100 años es de 0,18m en el primer escenario, 0,38m para el segundo escenario y 0,59m en el tercero. Tal y como puede verse en el subapartado 3.3.2, los índices de vulnerabilidad parcial tienen variación de 1 a 5, siendo 1 la vulnerabilidad mínima y 5 la vulnerabilidad máxima. Además, estos índices se dividen en cinco clases cualitativas de vulnerabilidad con el fin de facilitar la interpretación de los resultados. Estas clases son: Muy baja : de 1,0 a 1,7 Baja: de 1,8 a 2,5 Moderada: de 2,6 a 3,3 Alta: de 3,4 a 4,1 Muy alta: de 4,2 a 5,0 Erosión por RSLR El cálculo de la vulnerabilidad de la costa catalana al impacto de erosión a largo plazo, debido a la subida relativa del nivel del mar, se estima mediante los índices IVEsa e IVEsr. En el caso del índice IVEsa, este se trata de un índice absoluto en el que la vulnerabilidad se identifica con la cantidad de recurso disponible (ancho) en un periodo de 100 años para que las playas puedan
Capítulo 5. Resultados 75 cumplir con la función recreativa, ya que esta es una de las principales (sino la más) funciones de las playas en el litoral catalán. El IVEsr, en cambio, es un índice relativo que evalúa la variación de este recurso en el mismo periodo de tiempo. Los cálculos de vulnerabilidad a erosión inducida por RSLR en la costa catalana han sido realizados en 385 de los 393 tramos. En la Figura 5.3 puede verse la distribución en formato porcentaje de los diversos tramos en las 5 categorías de vulnerabilidad consideradas para los distintos índices (absoluto y relativo) y escenarios de subida del nivel del mar (1, 2 y 3). Tal y como se observa en dicha figura, con el índice de vulnerabilidad absoluto, aunque son muchos los tramos de costa con vulnerabilidad muy alta, existen tramos en todas las categorías de vulnerabilidad. En cambio, según el índice de vulnerabilidad relativo ninguno de los tramos analizados presenta vulnerabilidad baja o muy baja, lo que significa que ninguno de ellos presentará acreción debido a este agente. En el caso de los escenarios 2 y 3 además, ninguno de los tramos presenta vulnerabilidad moderada y por tanto toda la costa catalana se encuentra clasificada en las categorías de alta y muy alta vulnerabilidad a erosión por RSLR según este índice. Además, tal y como era de esperar, a medida que se consideran escenarios de subida del nivel del mar más desfavorables, un mayor número de tramos queda incluido en la categoría de vulnerabilidad muy alta. Esto es especialmente significativo en el caso del índice de vulnerabilidad relativo, donde el número de tramos en la categoría máxima de vulnerabilidad se duplica al pasar de escenario de RSLR 1 al escenario de RSLR 3. La vulnerabilidad de la costa de Cataluña al impacto de erosión producido por la subida del nivel del mar en el escenario 3 de RSLR puede verse en las Figuras 5.4 y 5.5 mediante los índices de vulnerabilidad absoluto (IVEsa) y relativo (IVEsr) a este proceso, respectivamente. En el Anejo también puede verse la vulnerabilidad de la costa catalana al impacto de erosión por RSLR con el índice absoluto (IVEsa) en los escenarios 1 y 2.
Marina Martí López 82 Figura 5.9.Vulnerabilidad a erosión a medio plazo según IVEma (índice absoluto) de la costa de Cataluña
Capítulo 5. Resultados 83 Figura 5.10.Vulnerabilidad a erosión a medio plazo según IVEmr (índice relativo) de la costa de Cataluña
Marina Martí López 84 Erosión por temporales La vulnerabilidad a este impacto se cuantifica mediante el IVEt, índice que mide la capacidad de la playa (ancho) para hacer frente al retroceso en la línea de orilla causado por un temporal con una cierta probabilidad de ocurrencia. En el caso del litoral catalán, se ha considerado que la probabilidad máxima admisible es de 0,5 o 0,3 según se considere una afectación económica de nivel bajo o medio y se ha utilizado el mismo tiempo de proyección que para la erosión a medio plazo (10 años). Con ello, se ha obtenido que el periodo de retorno del temporal a considerar es de 15 o 28,5 años, por lo cual se ha escogido un valor representativo del periodo de retorno de 25 años que es similar a la media. La vulnerabilidad de la costa catalana a la erosión producida por el impacto de temporales ha sido calculada en 362 tramos. En la Figura 5.11 puede verse la distribución de estos tramos en las 5 categorías de vulnerabilidad consideradas para el índice de vulnerabilidad descrito con anterioridad. Cabe notar que en el caso de este impacto, aunque muchos de los tramos presentan vulnerabilidad muy alta (44% de los tramos), solo una pequeña longitud de la costa analizada pertenece a esta categoría de vulnerabilidad (19% de los Km) y la gran parte del litoral tiene vulnerabilidad muy baja (44% de los Km). En la Figura 5.12 pude verse la vulnerabilidad de la costa catalana al impacto de erosión por temporales (con período de retorno 25 años) según el IVEt. En dicha figura se observarse que, tal y como ha sido indicado, buena parte del litoral catalán muestra vulnerabilidad baja y muy baja a este impacto. Las principales zonas de alta vulnerabilidad se encuentran en los extremos sur (sector del Ebro) y norte (sector de Roses) y algunos tramos del Garraf y el Maresme. Figura 5.11. Porcentaje de tramos en cada una de las 5 categorías de vulnerabilidad consideradas para el índice de vulnerabilidad a erosión por temporales MB 29% B 10% M 10% A 7% MA 44% IVEt
Capítulo 5. Resultados 85 Figura 5.12. Vulnerabilidad a erosión por temporales según IVEt de la costa de Cataluña
Marina Martí López 86 Inundación por temporales De forma análoga al impacto de erosión por temporales, en el caso de inundación por este mismo agente, el índice de vulnerabilidad IVIt cuantifica la capacidad de la playa (altura de berma) para hacer frente al remonte inducido por un temporal con una cierta probabilidad de ocurrencia. El periodo de retorno considerado en este caso es también de 25 años. Los cálculos de vulnerabilidad a inundación por impacto de temporales han sido realizados en 365 tramos costeros. En la Figura 5.13 puede verse la distribución de estos tramos en las 5 categorías de vulnerabilidad consideradas para este índice. En la Figura 5.14 puede verse la vulnerabilidad de la costa catalana a inundación por impacto de temporales (de periodo de retorno 25 años) según este mismo índice. En la figura, observamos como la mayor parte del litoral presenta vulnerabilidad baja o moderada a este agente. Las principales zonas con muy alta vulnerabilidad se encuentran en el Delta del Ebro y la comarca del Alt Empordà, aunque también existen algunas playas con alta vulnerabilidad en la costa del Maresme y el Baix Empordà. Figura 5.13. Porcentaje de tramos en cada una de las categorías de vulnerabilidad consideradas para el índice de vulnerabilidad a inundación por temporales MB 5% B 21% M 39% A 18% MA 17% IVIt
Capítulo 5. Resultados 87 Figura 5.14. Vulnerabilidad a inundación por temporales según IVIt de la costa de Cataluña
Marina Martí López 88 5.3.2. Vulnerabilidad global Una vez obtenidos los índices de vulnerabilidad parcial a cada uno de los agentes, estos son integrados en una fórmula o indicador de vulnerabilidad con el fin de reflejar la interactuación de los diversos procesos costeros y poder obtener así la vulnerabilidad global de la costa. En la metodología desarrollada en este trabajo se proponen dos fórmulas de agregación. La primera de ellas (CatVI-1) consiste en una formulación análoga a la utilizada por el CVI (Ecuación 3.28), en la cual todos los procesos son integrados en un mismo indicador. La asignación de la vulnerabilidad a partir del valor del indicador puede hacerse de dos formas: igual que en el CVI, lo que consiste en obtener un índice de vulnerabilidad cualitativo definido mediante los cuartiles de la distribución; o bien mediante un índice de vulnerabilidad numérico obtenido a partir de la definición de una función de vulnerabilidad. En el segundo método de agregación propuesto (CatVI-2), no todos los índices de vulnerabilidad parcial son integrados en una misma fórmula, sino que estos son agrupados en dos indicadores que evalúan de forma diferenciada la vulnerabilidad de la costa al impacto de inundación por una parte y de erosión por otra (Ecuaciones 3.31 y 3.34). Una vez calculados los índices de vulnerabilidad a erosión e inundación, estos dos índices son combinados para obtener la vulnerabilidad global de la costa. Para ello, se proponen tres métodos: media de ambos, máximo de ambos y un método cualitativo según la categoría de vulnerabilidad de los índices IVE e IVI (Ecuaciones 3.37 y 3.38 y Figura 3.15). Así pues, en este apartado se presentan los siguientes resultados: CatVI-1 Vulnerabilidad global según método de los cuartiles y método de la función CatVI-2 Vulnerabilidad a Erosión y Vulnerabilidad a Inundación Vulnerabilidad global según la media, el máximo y el método cualitativo CatVI-1 Aquí se presentan los índices de vulnerabilidad global de la costa catalana obtenidos mediante la aplicación del primer indicador propuesto (Ecuación 3.28), tanto con el método de asignación de vulnerabilidad por cuartiles como el método de asignación según función de vulnerabilidad.
Capítulo 5. Resultados 89 En el caso del “método de los cuartiles”, el índice de vulnerabilidad global (IV) se define según los cuartiles de la serie, de modo que el índice de vulnerabilidad es: bajo cuando el indicador de vulnerabilidad (V) es inferior al valor del primer cuartil, moderado cuando V se encuentra entre el primer y el segundo cuartil, alto cuando V se sitúa entre el segundo y el tercer cuartil, y muy alto cuando el indicador es superior al valor del tercer cuartil. En el “método de la función”, en cambio, el índice de vulnerabilidad (IV) se define mediante una función de vulnerabilidad, de forma que a cada valor del indicador propuesto (V) se le asigna un valor del índice de vulnerabilidad. Este índice varía de 0 a 1 y se divide en 5 categorías de vulnerabilidad: muy baja (de 0,0 a 0,1), baja (de 0,2 a 0,3), moderada (de 0,4 a 0,5), alta (de 0,6 a 0,7) y muy alta (de 0,8 a 1,0). Así pues, cabe notar que en el método de los cuartiles solo se consideran 4 categorías de vulnerabilidad (baja, moderada, alta y muy alta), mientras que en el método de la función se consideran cinco categorías (las anteriores más vulnerabilidad muy baja). En la Tabla 5.1 se muestra un resumen de los resultados obtenidos al aplicar a la costa catalana el indicador de vulnerabilidad global propuesto en este primer método de agregación según los índices de vulnerabilidad parcial considerados en cada caso (ver Tabla 3.9). Mínimo 1er cuartil 2do cuartil 3er cuartil Máximo Media Moda Va1 2,2 8,3 19,6 32,9 64,1 21,5 47,2 Va2 2,5 10,3 22,1 34,8 80,8 23,5 47,2 Va3 2,7 12,6 23,8 36,6 80,1 25,2 47,2 Vr1 5,3 14,6 23,6 32,6 69,8 24,4 21,1 Vr2 5,6 16,6 25,7 34,9 86,2 26,5 21,1 Vr3 6,0 17,5 27,0 36,0 86,2 28,0 21,1 Tabla 5.1. Resumen de resultados del indicador de vulnerabilidad global (V) con CatVI-1 En la Figuras 5.15 se muestran los resultados en formato porcentaje de la aplicación al litoral catalán del método de los cuartiles y el método de la función para los índices de vulnerabilidad global absoluto y relativo en el escenario 3 de RSLR.
Marina Martí López 90 Absoluto Relativo Cuartiles Función Figura 5.15. Porcentaje de tramos en cada una de las categorías de vulnerabilidad consideradas para los índices de vulnerabilidad global en CatVI-1(asumiendo escenario 3 de RSLR) Tal y como se observa en la Figura 5.15, con el método de los cuartiles, el porcentaje de tramos contenido en cada una de las categorías de vulnerabilidad es siempre del 25% en todas las categorías y para los distintos índices considerados. Con el método de la función, en cambio, el porcentaje de tramos en cada categoría es variable para cada categoría e índice considerado. En este caso, los resultados obtenidos al integrar los índices de vulnerabilidad parcial relativos son más desfavorables a los obtenidos cuando se integran los índices de vulnerabilidad parcial absolutos. En la Figuras 5.16 puede verse la vulnerabilidad de la costa de la provincia de Barcelona según IVa3 (banda interior, índice absoluto) e IVr3 (banda exterior, índice relativo) calculados con el método de los cuartiles. En la Figura 5.17 se representan los mismos índices calculados con el método de la función. Los mapas de vulnerabilidad global con el método de los cuartiles y el método de la función, tanto para el índice absoluto como el índice relativo, a nivel de Cataluña y en escenario 3 de RSLR pueden verse en el Anejo. B 25% M 25% A 25% MA 25% B 25% M 25% A 25% MA 25% MB 9% B 6% M 9% A 8% MA 68% B 2% M 8% A 12% MA 78%
Capítulo 5. Resultados 91 Figura 5.16. Vulnerabilidad global de la costa de la provincia de Barcelona según IVa3 (absoluto) e IVr3 (relativo) con el método de los cuartiles
Capítulo 5. Resultados 99 Figura 5.20. Vulnerabilidad a erosión de la costa de Cataluña según IVEr3 (índice de vulnerabilidad a erosión relativo en escenario 3 de RSLR)
Capítulo 5. Resultados 101 Figura 5.21. Vulnerabilidad a inundación de la costa de Cataluña según IVI3 (índice de vulnerabilidad a inundación en escenario 3 de RSLR)
Capítulo 5. Resultados 103 Figura 5.22. Porcentaje de tramos en cada una de las 5 categorías de vulnerabilidad consideradas para los índices de vulnerabilidad global en CatVI-2 (asumiendo escenario 3 de RSLR) A continuación, en la Figura 5.23 se muestra la vulnerabilidad global de la costa de la provincia de Barcelona según los índices IVa3 (banda interior, índice absoluto) e IVr3 (banda exterior, índice relativo) calculados según la media. En la Figura 5.24 se representan los mismos índices calculados según el máximo. La vulnerabilidad global de la costa catalana según los índices IVa3 e IVr3 calculados con el método cualitativo se muestra en las Figuras 5.25 y 5.26 respectivamente. En el Anejo puede verse la vulnerabilidad global de la costa de Cataluña con los índices absoluto y relativo según los métodos de la media y el máximo, calculados asumiendo el escenario 3 de RSLR. Absoluto Relativo Media Máximo Cualitativo MB 8% B 10% M 24% A 53% MA 5% B 4% M 25% A 61% MA 10% MB 4% B 11% M 4% A 8% MA 73% B 1% M 3% A 6% MA 90% MB 3% B 12% M 10% A 55% MA 20% B 2% M 10% A 63% MA 25%
Marina Martí López 104 Figura 5.23. Vulnerabilidad de la costa de la provincia de Barcelona según IVa3 (absoluto) e IVr3 (relativo) utilizando la media
Capítulo 5. Resultados 105 Figura 5.24. Vulnerabilidad de la costa de la provincia de Barcelona según IVa3 (absoluto) e IVr3 (relativo) utilizando el máximo
Capítulo 5. Resultados 107 Figura 5.25. Vulnerabilidad de la costa de Cataluña según IVa3 (absoluto) utilizando el método cualitativo
Marina Martí López 114 Figura 6.1. Gráfica de percentiles para el CVI calculado con la clasificación del Atlántico Figura 6.2. Gráfica de percentiles para el CVI calculado con la clasificación del Pacífico En el caso de la clasificación para el Atlántico esta repetición produce que el valor asociado al percentil 25 coincida con el del percentil 50, por lo cual la categoría de vulnerabilidad moderada queda vacía. Con la graduación para el Pacífico, en cambio, el rango de valores del CVI es más amplio y se presentan las 4categorías. Sin embargo, la variabilidad continúa siendo insuficiente, ya que si las graduaciones estuviesen adaptadas a la costa catalana, cada una de las categorías debería contener aproximadamente el 25% de los tramos de análisis. En nuestro caso, en cambio, la distribución de los tramos en las diversas categorías no se realiza de forma equitativa, sino que algunas categorías contienen muchos más tramos que otras (ver Figura 5.1). 0% 25% 50% 75% 100% 0246810 12 14 16 Percentiles CVI Atlántico 0% 25% 50% 75% 100% 0 5 10 15 20 25 Percentiles CVI Pacífico
Capítulo 6. Discusión 115 Este hecho enfatiza la necesidad de adaptar las graduaciones del CVI a la costa que se vaya a estudiar, para así representar la variabilidad de los diversos parámetros en dicha costa y poder dividirla en cuatro clases de vulnerabilidad, lo que permite la identificación de las zonas donde se precisa una actuación más inmediata. Dado que en esta tesina la aplicación del CVI a la costa catalana solo responde a un interés de comparación respecto al método desarrollado en la misma, se asume que los resultados obtenidos utilizando la clasificación para la costa Pacífica (donde existen todas las categorías de vulnerabilidad) son suficientemente representativos de la vulnerabilidad relativa de la costa. Así pues, considerando la clasificación para la costa Pacífica, vemos que el CVI destacaría aquellas zonas con una combinación de evolución costera y pendiente costera desfavorables, es decir, zonas con erosión a medio plazo y susceptibles a inundación por RSLR. Estas zonas, tal y como ha sido indicado con anterioridad, son principalmente: el Delta del Ebro, las comarcas del Tarragonès, Baix Penedès y Garraf, el Delta del Llobregat, la desembocadura del rio Tordera, el Golf de Roses y la desembocadura del rio Ter. Cabe notar que, considerando los demás factores constantes (en nuestro caso geomorfología, marea y RSLR igual a 5 y altura de ola igual a 1), los resultados son más desfavorables cuando tanto evolución costera como pendiente costera tienen un valor moderado, que si uno de ellos es muy alto y el otro es muy bajo. De este modo, por ejemplo, cuando evolución costera tiene valor 3 y pendiente costera tiene valor 2, la clase de vulnerabilidad resultante es muy alta, mientras que si evolución costera tiene valor 5 y pendiente costera tiene valor 1, la clase de vulnerabilidad resultante es alta. Es decir, la existencia de valores muy bajos en uno de los parámetros suaviza el resultado final y, en este caso, produciría que algunas zonas con gran erosión no pertenezcan finalmente a la categoría de muy alta vulnerabilidad. Es el caso de la costa central (Barcelonès y Maresme) donde existen tramos con tasas de erosión muy elevadas (en algunos casos hasta -7m/año), pero con pendientes costeras que pertenecen a la clase de muy baja vulnerabilidad. Por último, destacar que ninguno de los tramos en las categorías de alta y muy alta vulnerabilidad se debe a valores elevados de altura de ola, es decir, a elevada vulnerabilidad al impacto de temporales, ya que el valor de este parámetro en toda la costa catalana es muy bajo en comparación con los valores estándar de la costa Pacífica. En el caso de adaptar la graduación de este parámetro a la costa catalana podrían presentarse variaciones espaciales de vulnerabilidad al impacto de temporales y, probablemente, algunos de los tramos con elevada vulnerabilidad se deberían al impacto de este agente.
Marina Martí López 116 Sin embargo, así como pendiente costera y evolución costera presentan un amplio rango de variación (pendientes entre el 0,1 y el 29,4%; tasas de evolución entre +16,5 y -30,6 m/año), en el caso de altura de ola, esta es bastante parecida en los diversos sectores de oleaje considerados: 0,61m en Roses, 0,87 en Palamós, 0,69 en la Tordera, 0,74 en el Llobregat y 0,81 en el Ebre. Por tanto, de forma similar al impacto por RSLR, podemos decir que la magnitud del agente en el caso de temporales es bastante parecida a lo largo del litoral de estudio y que la diferencia en la vulnerabilidad puede no venir determinada por dicha magnitud sino por las características del sistema, que en el caso de RSLR quedan representadas mediante la pendiente costera (que ya hemos visto que sí es variable a lo largo de la costa), pero que, para el caso de temporales, estas características no están representadas por ninguna variable. Así pues, vemos que el método del CVI es un método demasiado robusto para ser aplicado a una escala nacional/regional ya que, principalmente, asemeja vulnerabilidad a magnitud del agente (tasa de evolución costera, subida del nivel del mar y altura de ola), que puede ser variable a una escala global pero que en escalas menores puede ser bastante homogénea. A un nivel regional es importante tener en cuenta la influencia del sistema en la magnitud del impacto producido por cada agente. Esto en el método del CVI quedaría representado con las variables de geomorfología para erosión costera, pendiente costera para RSLR y rango mareal para temporales. Sin embargo, vemos que estas variables son insuficientes, ya que los impactos producidos por los diversos agentes dependen también de otras características costeras que el CVI no tiene en cuenta, como el tamaño de sedimento y la pendiente del estrán para el impacto de temporales, o la distinción entre pendiente sumergida y emergida para los impactos de erosión e inundación por RSLR. Además, la vulnerabilidad de la zona costera no solo depende del impacto sino también de la capacidad de respuesta del sistema y, en este sentido, el CVI carece de representación de esta respuesta. Tal y como se verá a continuación, la situación actual del litoral catalán en cuanto al ancho de playa existente es una de las principales razones de su elevada vulnerabilidad, motivo por el cual se considera importante tener en cuenta variables como ancho de playa y altura de berma para caracterizar la respuesta del sistema y poder obtener una medida de la vulnerabilidad y no solo del impacto.
Capítulo 6. Discusión 117 6.2. Catalan Vulnerability Index 6.2.1. Vulnerabilidad parcial En primer lugar, y a diferencia del método del CVI, la metodología desarrollada en este trabajo nos permite conocer la vulnerabilidad de la costa a cada uno de los procesos litorales considerados. De este modo, podemos identificar cuáles son los procesos que producen mayor vulnerabilidad en un cierto tramo de costa y decidir en base a ello cuáles son las actuaciones pertinentes para reducir la vulnerabilidad en dicho tramo. Para la evaluación de la vulnerabilidad parcial a cada uno de los procesos costeros se proponen uno o dos indicadores que modelan dicho proceso teniendo en cuenta la magnitud del agente que lo genera, las características del sistema que modulan el impacto producido y la capacidad de respuesta del sistema para hacer frente a dicho impacto. Gracias a estos indicadores, podemos evaluar la vulnerabilidad acorde con la definición considerada para este término, que no solo incluye el valor del impacto sino también la capacidad de respuesta del sistema. Esto representa una mejora respecto al método del CVI que, tal y como ha sido indicado anteriormente, centra principal atención en la valoración del impacto. Para todos los procesos analizados se han desarrollado indicadores “absolutos”, donde la vulnerabilidad a ese proceso viene determinada según el estado de la costa en el tiempo de proyección considerado. Además, para los procesos de erosión a medio y largo plazo se han desarrollado indicadores “relativos” donde la vulnerabilidad se calcula como la variación producida en la zona costera durante el tiempo de proyección considerado. Estos últimos complementan a los indicadores absolutos informándonos de la tendencia evolutiva del sistema. Además, la vulnerabilidad a cada proceso se evalúa a una escala temporal adecuada al agente que lo produce, de modo que para el caso de erosión costera a medio plazo e impacto de temporales se considera un tiempo de proyección de 10 años, mientras que para RSLR, con una magnitud muy inferior a los otros dos agentes, se asume un tiempo de proyección de 100 años. La consideración de estos tiempos de proyección permite conocer la escala temporal en la cual se presenta la vulnerabilidad calculada, información no disponible con el método del CVI, en el cual la vulnerabilidad no tiene ningún tiempo de proyección asociado. Esto representa una ventaja a la hora de la gestión y planificación de la zona costera ya que, además de conocer el/los procesos dominantes en un determinado tramo, conocemos el tiempo en el cual los efectos de estos procesos serán notables. En cualquier caso estos tiempos siempre pueden ser modificados en función del análisis.
Marina Martí López 118 A continuación se discuten los resultados obtenidos para cada proceso analizado. Erosión por RSLR Se evalúa la vulnerabilidad a erosión a largo plazo debida a la subida relativa del nivel del mar, que produce una reducción del ancho de playa actual, disminuyendo la capacidad de carga de usuarios de las playas (uso recreativo). El impacto se mide como el retroceso en la línea de orilla y se calcula mediante la regla de Bruun (Bruun 1954) en función de la subida del nivel del mar y la pendiente sumergida de la costa. La capacidad de respuesta de la playa se mide en función del ancho medio actual de esta. En cuanto a la magnitud del agente, las predicciones del IPCC sitúan la subida relativa del nivel del mar entre los 0,18 y 0,59m en los próximos 100 años (Meehl et al, 2007). Este valor se espera constante en todo el litoral catalán a excepción del Delta del Ebro donde, debido a la subsidencia de este, se espera una subida relativa del nivel del mar algo superior (0,0175m más en 100 años). En cuanto al valor del impacto de erosión, este depende principalmente de la pendiente sumergida de la costa ya que, tal y como hemos visto, la subida relativa del nivel del mar es prácticamente constante a lo largo del litoral catalán. La pendiente sumergida sí presenta variabilidad a lo largo de la costa, siendo su valor medio en el litoral catalán de 2,3%, un poco inferior en las provincias de Tarragona y Barcelona, donde vale 1,8% de media, y un poco superior en Girona, donde es aproximadamente del 3,4%. Según la regla de Bruun, el retroceso de la línea de orilla es proporcional a la subida relativa del nivel del mar y inversamente proporcional a la pendiente sumergida de la costa. Así pues, considerando RSLR constante, el retroceso de la línea de orilla será mayor en las zonas de menor pendiente sumergida, es decir Tarragona y Barcelona. Si consideramos valores medios, con una subida en el nivel del mar de 0,18m en 100 años, el retroceso en Tarragona y Barcelona sería de 10m en 100años, mientras que en Girona sería de 5.3m en 100años. Sin embargo, la vulnerabilidad depende también de la capacidad de respuesta de las playas que, en Cataluña, tienen un ancho medio de 37m. Las playas más anchas se encuentran en la
Capítulo 6. Discusión 119 provincia de Barcelona, donde la playa media tendría 44m (sin considerar Ca l’Arana 2 ), mientras que las playas más estrechas se sitúan en Girona, con una media de 32m. Considerando la combinación de impacto y respuesta, vemos que según valores medios y para el escenario 1 de RSLR, la provincia de Girona, pese a ser la de menor impacto, sería la provincia más vulnerable a erosión por RSLR al tener las playas más estrechas. La provincia de Barcelona sería la menos vulnerable ya que es la que tiene mayor capacidad de respuesta. Por lo tanto, para el escenario 1 de RSLR, la vulnerabilidad de la costa a erosión viene determinada principalmente por la capacidad de respuesta de las playas que, tal y como se verá también en el impacto de erosión a medio plazo, es en general baja, motivo por el que la vulnerabilidad a este proceso es bastante elevada. De acuerdo con los resultados obtenidos según el IVEsa1, vemos que efectivamente las zonas de menor vulnerabilidad son las zonas de mayor ancho de playa actual, que son: Delta del Ebro, Delta del Llobregat, Punta de la Tordera, Gola del Ter, Golfo de Roses y playas a levante de puertos, especialmente en la costa del Maresme y también en las costas del Tarragonès y Baix Penedès (ver mapa en Anejo). En los escenarios 2 y 3 de RSLR, el impacto de erosión debido a la subida relativa del nivel del mar es mayor (ya que la magnitud del agente aumenta), mientras que la capacidad de respuesta (ancho de playa) es la misma, motivo por el cual aumenta la vulnerabilidad de la costa. En el escenario de RSLR 3, escenario recomendado para la aplicación de este estudio en los planes de gestión de la zona costera, gran parte del litoral catalán presenta vulnerabilidad muy alta y las zonas de muy baja vulnerabilidad, tal y como se ha visto en el capítulo de resultados, son: Delta del Llobregat Punta de la Tordera Desembocadura del Ter Golf de Roses 2 Esta playa del Barcelonés tiene 276 m de ancho medio, valor muy superior a los anchos de las playas de la provincia, motivo por el que se excluye del cálculo del ancho medio de las playas de la provincia.
Marina Martí López 120 Inundación por RSLR El impacto se mide como la penetración tierra adentro de la lámina de agua y depende de la subida relativa del nivel del mar y la pendiente emergida de la costa. La capacidad de respuesta de la playa se mide en función del ancho medio actual de esta. Tal y como ha sido indicado anteriormente, se espera que el nivel del mar suba entre 0,18 y 0,59m en 100 años en todo el litoral catalán, a excepción de la zona del Delta del Ebro donde la subida será algo mayor debido a subsidencia. Ya que la subida relativa del nivel del mar es prácticamente constante a lo largo del litoral catalán, el impacto de inundación depende principalmente de la pendiente emergida de la costa. Esta pendiente es de aproximadamente el 7% de media en Cataluña, siendo un poco mayor en Girona (8,5%) e inferior en Barcelona (5,7%). Considerando el valor medio de pendiente emergida en la costa de Cataluña y con los escenarios 1 y 3 de RSLR (0,18m en 100 años y 0,59m en 100 años, respectivamente), la penetración de la lámina de agua alcanzaría 2,6m en el primer caso y 8,4m en el segundo. Así pues, el impacto “medio” de inundación por RSLR en Cataluña es muy pequeño y prácticamente todas las playas tienen suficiente capacidad de respuesta para evitar la penetración de la lámina de agua a la parte trasera de la playa, motivo por el cual la vulnerabilidad a este proceso es en general muy baja. Sin embargo, existen zonas del litoral muy llanas, como el Delta del Ebro (0,02%), Delta del Llobregat (0,15%), Golfo de Roses (0,16%), Gola del Ter (0,22%) y Punta de la Tordera (0,26%), entre otros, donde una subida del nivel del mar de 0,18m en 100años podría provocar una inundación de entre 70 y 900m. Aunque, en general, estas zonas son también las de mayor ancho de playa, este continua siendo insuficiente para hacer frente al gran impacto de inundación que estas zonas del litoral sufrirían. Así pues, la inundación llegaría a afectar la parte trasera de la playa, con inundaciones importantes, razón por la que estas zonas presentan muy alta vulnerabilidad. Recordando los resultados de aplicar el IVIs en los diversos escenarios, vemos que efectivamente estas son las zonas de elevada vulnerabilidad, mientras que el resto del litoral presenta muy baja vulnerabilidad (ver Anejos para los mapas de IVIs en escenarios 1 y 2 y Figura 5.7 para IVIs en escenario 3).
Capítulo 6. Discusión 121 Erosión a medio plazo Debido a la erosión producida, el ancho de playa se reduce y existe una pérdida de capacidad de carga de usuarios (uso recreativo de la playa). El impacto viene determinado por la tasa de evolución costera y la respuesta depende del ancho actual de la playa. Si analizamos los datos de evolución costera del litoral catalán, vemos que un 73% de los tramos considerados presentan erosión (tasa de evolución costera menor o igual a -0,10 m/año), de los cuales un 37% tiene tasas de erosión mayor a -1,0 m/año. En la provincia de Girona la tasa de erosión media se sitúa alrededor de -0,8 m/año, mientras que en las provincias de Tarragona y Barcelona es de aproximadamente -2 m/año. Las zonas con mayor erosión se encuentran en el Delta del Ebro (con valores de -20 y -30 m/año) y en algunos tramos de la costa del Barcelonès y el Maresme (con valores de -4 a -7 m/año). En cuanto a acreción, en las provincias de Tarragona y Barcelona el porcentaje de tramos en acreción es de aproximadamente el 20% y en Girona se reduce al 6%. Además las tasas de acreción son bastante pequeñas en Girona (0.25 m/año aprox.) y moderadas en Tarragona (1m/año). La provincia de Barcelona es la que presenta mayores tasas de acreción, con una media de 2.5 m/año, pero con valores entre 5 y 15m/año en algunos tramos. Por lo tanto, podemos concluir que la costa catalana es una costa erosiva, con tasas de erosión altas y muy altas en algunas zonas como el Delta del Ebro y las comarcas del Barcelonès y el Maresme. Estas comarcas son además las zonas donde se presentan mayores tasas de acreción, lo que, tal y como señalan Jiménez et al (2011), se debe a la combinación de numerosos puertos barrera con un transporte de sedimentos hacia el suroeste. Esta combinación produce un gran avance de la línea de costa a levante de los puertos y un gran retroceso (a veces incluso la desaparición) de la playa a poniente. En cuanto a la capacidad de respuesta de la costa catalana a este impacto, tal y como hemos visto anteriormente, la playa media de Cataluña tiene un acho medio de 37m, siendo mayor en la provincia de Barcelona (44m) y menor en la provincia de Girona (32m). Además, el 40% de las playas tienen en la actualidad un ancho medio inferior o igual a 26m, valor que define la categoría de alta vulnerabilidad en el índice de vulnerabilidad a erosión a medio plazo absoluto (IVEma). Por lo tanto, la capacidad de respuesta de las playas de Cataluña es bastante limitada, ya que la mayor parte de las playas no superan el ancho mínimo necesario para cumplir la función
Marina Martí López 122 recreativa (30-40 m) y algunas de ellas tienen anchos inferiores a este valor, razón por la cual presentarían problemas actualmente. Así pues, la conjunción de un litoral principalmente erosivo con anchos de playa no muy grandes explica que la vulnerabilidad a este agente sea en general alta, tal y como hemos visto en el capítulo de resultados. Las zonas de mayor vulnerabilidad según el IVEma serían: el Delta del Ebro y las comarcas del Barcelonès y Maresme, donde, como ya ha sido indicado, la erosión es muy elevada; y el Cap de Creus, donde se hallan las playas más estrechas. En el caso del índice relativo (IVEmr) las clases de vulnerabilidad predominantes son de moderada a muy alta vulnerabilidad ya que la gran parte del litoral catalán se encuentra en erosión. Muy pocas playas presentan acreción y estas, tal y como ha sido indicado, se encuentran principalmente en las provincias de Tarragona y Barcelona. Erosión por temporales La erosión inducida por el impacto de temporales produce una pérdida episódica del ancho de playa, aumentando la exposición de la parte trasera de la playa a los efectos del oleaje. El impacto se mide como el retroceso de la línea de orilla debido al impacto del temporal y depende tanto de características del temporal, tales como altura de ola, periodo de ola y duración del temporal; como de características del sistema, tales como tamaño de sedimento y pendiente del estrán. La capacidad de respuesta se mide según el ancho de playa medio actual. Dado un mismo tipo de playa, se observa que los mayores volúmenes de sedimento erosionable (con temporal de periodo de retorno de 25 años) se producen en los sectores de Roses y Palamós, mientras que en los sectores de la Tordera y el Llobregat el volumen de sedimento erosionable es menor. Para un mismo sector costero, vemos que las playas de sedimento más fino (tipos I y II) presentan más erosión que las playas de sedimento más grueso (tipos IV, V y VI). En el caso de Cataluña, el sedimento medio de las playas del litoral catalán tiene un tamaño de 0,7mm (playa tipo III), siendo un poco más grueso en Girona, donde de media tendría un tamaño de 1mm (playa tipo IV) y más fino en Tarragona, donde tiene un tamaño de 0,4mm de media (playa tipo II).
Capítulo 6. Discusión 123 En cuanto a la capacidad de respuesta de las playas de Cataluña, se recuerda que el ancho medio de playa del litoral catalán es de 37m, siendo un poco superior en Barcelona (44m) y un poco inferior en Girona (32m). Los resultados obtenidos para el IVEt muestran que las zonas de mayor vulnerabilidad se sitúan en: zona sur de Tarragona: aquí se encuentran playas con poca capacidad de respuesta ya que disponen de anchos medios relativamente pequeños .Se excluye el Delta del Ebro donde los anchos de playa son elevados y la erosión no es tan acusada. el sector de Roses: el tamaño de sedimento es variado, aunque predominan las playas de tipo V (entre 1,3 y 1,6mm). Este tipo de playas son principalmente reflejantes, aunque debido al sector costero donde nos encontramos los volúmenes de erosión son elevados. Además esta es la zona con playas más estrechas. finalmente, aparecen algunas zonas de elevada vulnerabilidad en algunos tramos de las comarcas del Garraf y el Maresme, donde la elevada vulnerabilidad se debe probablemente a playas estrechas (playas a poniente de puertos). Inundación por temporales El impacto de inundación por temporales se mide como el remonte inducido por éste y depende tanto de características del temporal, tales como altura de ola, longitud de ola y periodo; como de características del sistema costero, tales como tamaño del sedimento, pendiente de la playa. La capacidad de respuesta se mide como la altura de berma máxima de la playa. Para un mismo tipo de playa, el remonte inducido por el temporal (de periodo de retorno 25 años) es mayor en Roses y Tordera y menor en el sector del Ebre y el Llobregat. En un mismo sector costero observamos que el remonte es mayor en las playas con tamaño de sedimento más grueso (especialmente tipo IV) y menor en las playas de sedimento más fino (playas tipo I). En cuanto a la respuesta del sistema, la altura de berma media de las playas del litoral catalán se sitúa alrededor de 1,8m, menor en la provincia de Tarragona, donde tendría 1,5m de media, y mayor en las provincias de Barcelona y Girona, donde sería de unos 2,2m de altura. Tal y como se ha descrito en el capítulo de resultados, la vulnerabilidad de la costa a este agente resulta en general baja y moderada, exceptuando:
Marina Martí López 130 Figura 6.6. Gráfico comparativo del número de tramos (tamaño de las burbujas) perteneciente a cada una de las clases de vulnerabilidad para el índice IVa3 cualitativo respecto los índices IVa3 media (azul) y IVa3 máximo (rojo) En dicha figura se observa que el método cualitativo constituye un método intermedio a los otros dos, de forma que, en algunos tramos, este método aumenta la vulnerabilidad calculada con la media y/o disminuye la vulnerabilidad calculada con el máximo. En todos los casos la modificación en la clase de vulnerabilidad respecto al método de la media o el máximo se produce en un solo nivel. Comparativamente con el método del máximo, el cálculo de la vulnerabilidad mediante el método cualitativo permite, principalmente, reducir el número de tramos en la categoría de mayor vulnerabilidad, facilitando así la detección y priorización de las zonas más vulnerables. Al mismo tiempo, el método cualitativo aumenta respecto al método de la media, el número de tramos contenidos en la categoría de mayor vulnerabilidad, resultando en una forma de cálculo no tan “restrictiva” y que permite detectar más áreas que solamente aquellas que son muy vulnerables a todos los impactos. IVa3 media y máximo IVa3 cualitativo media máximo MB MA A M B MB MA A M B
Capítulo 7. Resumen y conclusiones 131 CAPÍTULO 7 RESUMEN Y CONCLUSIONES En este trabajo se ha evaluado la vulnerabilidad física de la costa catalana al efecto integrado de múltiples agentes mediante una nueva metodología propuesta y desarrollada en esta tesina. Los agentes o procesos litorales considerados son: erosión a medio plazo, erosión e inundación debido al impacto de temporales y erosión e inundación debido a la subida del nivel del mar. Esta nueva metodología ha sido formulada en base a las características de la costa mediterránea pero puede ser fácilmente aplicada en otras zonas costeras. Además, tal y como se describe a continuación, presenta múltiples ventajas frente a otros métodos de cálculo de la vulnerabilidad costera utilizados actualmente. En primer lugar, el método desarrollado permite evaluar y comparar con robustez la vulnerabilidad costera a nivel nacional y regional, a la vez que incorpora el mayor conocimiento disponible de los procesos costeros a esta escala. La vulnerabilidad de la zona costera se calcula como combinación de la vulnerabilidad a los diversos procesos costeros considerados en el análisis, asumiendo que los diversos procesos pueden ser aislados y analizados de forma separada. La “discretización” en el cálculo de la vulnerabilidad permite:
Marina Martí López 132 mejorar la aplicación del término vulnerabilidad: cada proceso se reproduce de forma simplificada mediante un indicador que incluye tanto el impacto producido en el sistema como la capacidad de respuesta de éste definir tiempos de proyección adecuados al agente inductor del impacto: la magnitud de los diversos agentes es considerablemente diferente, por lo que, gracias al análisis individualizado de los procesos costeros, pueden aplicarse tiempos de proyección acordes con la magnitud de cada uno de los agentes inductores conocer la vulnerabilidad a cada proceso en el tiempo de proyección considerado: permite identificar los procesos que producen mayor vulnerabilidad en un cierto tramo de costa y la escala temporal en la que el efecto de esta vulnerabilidad será notable decidir sobre las actuaciones a realizar: cada proceso analizado genera un daño distinto a una escala temporal distinta en la zona costera. Conociendo los procesos dominantes en una tramo de costa, pueden escogerse las mejores opciones de protección/ mitigación/adaptación para ese daño En el cálculo de la vulnerabilidad parcial a cada proceso, los gestores costeros juegan un papel muy importante, ya que estos pueden decidir sobre los tiempos de proyección a aplicar en cada proceso, el escenario de RSLR que se asume en el estudio o la probabilidad de ocurrencia del temporal a considerar. Además, son los que definen las funciones del litoral y, por tanto, la cantidad de recurso necesario en cada caso, lo que determina las leyes utilizadas para calcular los índices de vulnerabilidad parcial. Además de calcular la vulnerabilidad asociada a cada proceso costero, evaluamos también la vulnerabilidad integrada de los impactos de erosión, la vulnerabilidad integrada de los impactos de inundación y la vulnerabilidad global al efecto de todos ellos. Con ello se obtiene el conocimiento del tipo de impacto dominante en cada tramo (erosión o inundación), así como la identificación a nivel global de zonas que requieren mayores recursos para la gestión de daños (daño integral). Finalmente, tanto los resultados de vulnerabilidad parcial como integrada se han representado gráficamente mediante una base de datos SIG que permite visualizar a nivel espacial la distribución de la vulnerabilidad en la costa de estudio. Estos mapas facilitan la interpretación a nivel espacial de los resultados, a la vez que constituyen una herramienta muy útil para la gestión y planificación de la zona costera, ya que pueden ser fácilmente combinados con mapas de uso del suelo (ver Figura 7.1)
Capítulo 7. Resumen y conclusiones 133 Figura 7.1. Vulnerabilidad global de la provincia de Barcelona según el índice IVa3 cualitativo La metodología descrita ha sido aplicada a las playas de la costa de Cataluña, en una longitud total de 246 km, aunque no todos los índices de vulnerabilidad han podido ser obtenidos en esta longitud de costa debido a la ausencia de algunos datos. En la Figura 7.2 puede verse los kilómetros de playa incluidos en cada una de las categorías de vulnerabilidad para los diversos procesos costeros analizados. En vista de los resultados de vulnerabilidad parcial obtenidos (ver Figura 7.2), puede concluirse que la vulnerabilidad del litoral catalán es: alta-muy alta al impacto de erosión a RSLR (índices IVEsa3 e IVEsr3) muy baja al impacto de inundación a RSLR aunque con grandes zonas deltaicas y desembocaduras de ríos con vulnerabilidad muy alta (índice IVIs3) moderada-alta al impacto de erosión a medio plazo (índices IVEma e IVEmr) baja al impacto de erosión por temporales (índice IVEt) moderada al impacto de inundación por temporales (índice IVIt)
Marina Martí López 134 Cabe recordar que la vulnerabilidad a los diversos agentes ha sido evaluada en distintos tiempos de proyección (10 años para erosión a medio plazo y temporales, 100 años para RSLR). Además en el cálculo de la vulnerabilidad a un determinado proceso no se consideran los efectos producidos por los demás agentes. Así pues, por ejemplo, para la evaluación de la vulnerabilidad a erosión a temporales (cuyo valor en la costa catalana es en general bajo) se utiliza el ancho medio actual, sin tener en cuenta la erosión a medio plazo producida en este tiempo. Si se tuviese en cuenta esta erosión, la capacidad de respuesta de la playa se reduciría y por tanto la vulnerabilidad a erosión por temporales aumentaría. Con los resultados obtenidos, observamos que los procesos erosivos presentan más problemas que los de inundación, motivo por el que la vulnerabilidad integrada a los impactos de erosión es muy alta, mientras que la vulnerabilidad integrada a los impactos de inundación es baja. Figura 7.2. Kilómetros de playa del litoral catalán en cada categoría de vulnerabilidad según los diversos índices de vulnerabilidad a los diversos procesos costeros analizados En cuanto a la vulnerabilidad global, los resultados obtenidos dependen del método de integración utilizado. En el primer método de integración propuesto (Ecuación 3.28), todos los factores presentan el mismo peso y la misma escala de variación. Además, aunque a nivel teórico podemos diferenciar entre variables generadoras de vulnerabilidad (agentes) y variables moduladoras de vulnerabilidad (como marea y geomorfología), esta diferencia no queda reflejada en el indicador desarrollado. Así pues, todos los factores se consideran con igual importancia en la valoración de la vulnerabilidad y contribuyen de igual modo en ella. Además, 19 44 90 58 77 203 122 34 10 64 31 6 24 20 104 27 55 27 1 23 74 44 10 15 5 12 12 99 7 97 138 49 050 100 150 200 250 IVIt IVEt IVEmr IVEma IVIs3 IVEsr3 IVEsa3 Muy alta Alta Moderada Baja Muy baja
Capítulo 7. Resumen y conclusiones 135 en este indicador, la vulnerabilidad de la zona se obtiene de combinar directamente la vulnerabilidad asociada a los impactos producidos por los diversos agentes, pasando de un enfoque muy especifico a uno muy global. En cambio, en el segundo método de agregación propuesto, los impactos de erosión e inundación se agregan de forma separada (Ecuaciones 3.31 y 3.34). Esto permite el conocimiento de la vulnerabilidad a erosión e inundación antes de calcular la vulnerabilidad global de la zona. Además, en este caso, el efecto de la marea en la acción de temporales se considera en los propios índices de vulnerabilidad a erosión e inundación por temporales, y la influencia de la geomorfología en los impactos de erosión se integra en el índice de erosión mediante un factor modulador, claramente diferenciado de los índices de vulnerabilidad a erosión de los diversos agentes. Por lo tanto, se recomienda usar el segundo método de agregación propuesto. Además de recomendar la utilización del segundo método de agregación desarrollado, también se considera más acertado utilizar, para la definición de la vulnerabilidad global, el método cualitativo. Tal y como ha sido discutido en el capítulo 6, este método constituye una formulación intermedia a las otros dos desarrolladas (máximo y media), cuyos resultados son más acordes con la vulnerabilidad “real” de la zona. Además, permite reducir el número de tramos en la categoría de mayor vulnerabilidad obtenidos con el método del máximo, facilitando así la detección de las zonas más vulnerables, a la vez que aumenta el número de tramos contenidos en la categoría de mayor vulnerabilidad obtenidos con la media, resultando en una forma de cálculo no tan “restrictiva” y que permite detectar más áreas que solamente aquellas que son muy vulnerables a todos los impactos. En caso de calcular la vulnerabilidad global de la costa de Cataluña con el método recomendado, se obtiene que la vulnerabilidad media de la costa catalana es alta. En la Figura 7.3 se muestran los kilómetros de playa incluidos en cada una de las categorías de vulnerabilidad según esta metodología y según el índice IVa3. En el capítulo de resultados puede verse el mapa de vulnerabilidad de Cataluña según este mismo índice y escenario (Figura 5.25) y en el capítulo de Anejos puede verse los resultados obtenidos en los otros dos escenarios de RSLR considerados en el estudio.
Marina Martí López 136 Figura 7.3. Kilómetros de playa del litoral catalán en cada una de las categorías de vulnerabilidad global según el índice IVa3 cualitativo Finalmente, quiere destacarse la importancia de considerar las características del sistema costero tanto en el cálculo de los impactos inducidos por un determinado agente como en el cálculo de la vulnerabilidad a ese impacto. En muchas ocasiones, aunque la magnitud del agente pueda considerarse constante a lo largo de un determinado tramo de costa, observamos que la magnitud del impacto inducido por ese agente y la vulnerabilidad resultante a este impacto son muy variables debido a la elevada variabilidad en las características del sistema. Así pues, por ejemplo, en el caso de la subida del nivel del mar, esta puede considerarse prácticamente constante a lo largo de todo el litoral catalán y, sin embargo, debido a la gran variabilidad tanto de pendiente emergida como pendiente sumergida de la costa, los impactos de erosión e inundación inducidos por este agente son muy variables. A la hora de calcular la vulnerabilidad a estos impactos, además, se añade el ancho actual de la playa como característica representativa de la capacidad de respuesta del sistema, motivo por el que la influencia de la geomorfología costera en la variabilidad resultante es todavía más notable. Debido a que la vulnerabilidad está tan ligada a las propiedades actuales del sistema, es muy importante actualizar estos datos para disponer de una buena representación de éste. Por supuesto, también los datos referentes a los agentes deben ser actualizados a medida que se dispone de nuevas predicciones de RSLR, datos de oleaje, etc. 43 110 27 31 12 0 20 40 60 80 100 120 IVa3 cualitativo Muy alta Alta Moderada Baja Muy baja
Capítulo 8. Referencias 137 CAPITULO 8 REFERENCIAS Abuodha, P.A. y Woodroffe, C.D. (2007), Assessing vulnerability of coasts to climate change: A review of approaches and their application to the Australian coast. En Woodroffe C.D., Bruce, E., Puotinen, M. y Furness R.A. (Eds). GIS for the Coastal Zone: A selection of Papers from CoastGIS 2006, Australian National Centre for Ocean Resources and Security University of Wollongong, Wollongong, Australia, 2007, 458p Aguiló, E. “Et al”, Alegre, J. y Sard, M. (2005), The persistence of the sun and sand tourism model. Tourism Management, 26, 219-231. Alemany, J. (1984), Estat d’utilització de les platges del litoral català. Departament de Política Territorial i Obres Públiques, Generalitat de Catalunya, Barcelona. Anfuso, G. y Martínez del Pozo, J.A. (2008), Assessment of Coastal Vulnerability Trought the Use of GIS Tools in South Sicily (Italy). Environmental Management, Vol. 43, nº 3, 533-545. Borgman, L. (1963), Risk Criteria. J. Waterw. Port C.-ASCE, 89, WW3, 1-35.
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