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

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20190940

Keywords:

hydrological model, climate scenarios, population balance, mercury model, Ayapel Cienaga

Abstract

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

|Abstract
= 909 veces | PDF
= 508 veces| | HTML
= 0 veces|

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Juan Pablo Serna-López, University of Antioquia

GAIA Research Group, Environmental School, Faculty of Engineering, Environment Program.

Julio Eduardo Cañón-Barriga, University of Antioquia

GAIA Research Group, Environmental School, Faculty of Engineering, Environment Program.

References

B. Moya, A. Hernández, and H. Elizalde, “Los humedales ante el cambio climático,” Investig. Geográficas, vol. 37, pp. 127–132, Mar. 2005.

N. Aguirre, Análisis de la relación Río-Ciénaga y su efecto sobre la producción pesquera en el sistema cenagoso de Ayapel, Colombia. Informe final del proyecto Colciencias. Medellín, Col: Grupo de Investigación en Gestión y Modelación Ambiental GAIA, Universidad de Antioquia, 2005.

Grupo de Investigación en Gestión y Modelación, Universidad de Antioquia. (2007, Jun.) Plan de manejo ambiental del complejo de humedales de Ayapel. Corporación Autónoma Regional de los Valles del Sinú y del San Jorge, CVS. Medellín, Col. [Online]. Available: https://bit.ly/2ZoIIPU

(2019) Ciénaga de Ayapel culmina su proceso de designación como sitio Ramsar de Colombia. Minambiente. Accessed sep. 20, 2003. [Online]. Available: https://bit.ly/2Z7lhiC

T. Puerta, N. Aguirre, and F. Vélez, “Sistema cenagoso de Ayapel como posible sitio Ramsar en Colombia,” Gestión y Ambiente, vol. 19, no. 1, pp. 110–122, 2016.

P. Caraballo and J. de la Ossa, “Inundaciones en la mojana: ¿via crusis social o condición ambiental?” Recia, vol. 3, no. 1, january 2011. [Online]. Available: https://doi.org/10.24188/recia.v3.n1.2011.362

M. Aguilera, “Ciénaga de Ayapel: riqueza en biodiversidad y recursos hídricos,” in La economía de las ciénagas del Caribe Colombiano, M. Aguilera, Ed. Bogotá, Col: Banco de la República, 2011, pp. 136–184.

L. Jiménez, J. Carvajal, and N. Aguirre, “Las Ciénagas como hábitat para los peces: Estudio de caso en la Ciénaga de Ayapel (Córdoba), Colombia,” Actualidades Biológicas, vol. 32, no. 92, pp. 53–64, 2010.

J. Serna, “Modelación del comportamiento hidrosocial de la Ciénaga de Ayapel (Córdoba) bajo diferentes escenarios de cambio climático,” M.S. thesis, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, 2016.

(2019) El niño and la niña years and intensities. Golden Gate Weather Services. Accessed jan. 20, 2016. [Online]. Available: https://ggweather.com/enso/oni.htm

J. Cañón and J. Valdes, “Assessing the influence of global climate and anthropogenic activities on the water balance of an andean lake,” Journal of Water Resource and Protection, vol. 3, no. 12, december 2011. [Online]. Available: https://doi.org/10.4236/jwarp.2011.312098

M. McClain, The ecohydrology of South American rivers and wetlands, 6th ed. Miami, FL: International Association of Hydrological Sciences, 2002.

Asociación Colombiana de Ictiólogos (Acictios), “X Simposio Colombiano de Ictiología,” Actualidades Biológicas, vol. 31, no. 1, pp. 7–215, 2009.

L. Güiza and J. Aristizábal, “Mercury and gold mining in Colombia: a failed state,” Universitas Scientarium, vol. 18, no. 1, february 28 2013. [Online]. Available: https://doi.org/10.11144/Javeriana.SC18-1.mgmc

R. Rusnam, A. Asmiwarti, E. Efrizal, and A. Sofyani, “The influence of water hyacinth to decrease the heavy metals mercury (Hg) concentration for irrigation,” Int J Adv Sci Eng Inf Technol, vol. 3, no. 6, january 2013. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.18517/ijaseit.3.6.350

D. Sanchez and J. Cañon, “Análisis documental del efecto de vertimientos domésticos y mineros en la calidad del agua del río condoto (Chocó, Colombia),” Gestión y Ambiente, vol. 13, no. 3, pp. 115– 130, Dec. 2010.

J. Gómez, “Riesgo potencial de alteración de la calidad ambiental derivado de actividades de extracción y beneficio de oro en la cuenca Magdalena-Cauca,” M.S. thesis, Universidad Nacional de Colombia - IDEA, Bogotá, Colombia, 2002.

C. Xu and V. Singh, “Evaluation and generalization of temperaturebased methods for calculating evaporation,” Hydrological Processes, vol. 15, no. 2, february 15 2001. [Online]. Available: https://doi.org/10.1002/hyp.119

Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres, “Informe de gestión, vigencia 2014,” Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres, Tech. Rep., 2014.

P. Villegas and et al, “Modelacion integrada de sistemas socioecológicos complejos: Caso de estudio la Ecorregion de la Mojana,” Revista Ingeniería, vol. 21, no. 3, 2016. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.14483/udistrital.jour.reving.2016.3.a09

J. Csirke. (1989) Introducción a la dinámica de poblaciones de peces. [Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación]. [Online]. Available: http://www.fao.org/3/a-t0169s.pdf

J. Mojica, R. Usma, R. León, and C. Lasso. (2012) Libro rojo de peces dulceacuícolas de Colombia(2012). [Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt]. [Online]. [Online]. Available: https://bit.ly/1FPYw3C

SIMCO. (2017) Oro. [Unidad de planeación Minero Energética]. Accessed jun. 21, 2005. [Online]. Available: https://bit.ly/2NyhEeH

W. Mitsch and J. Gosselink, Wetlands, 3rd ed. New York, USA: John Wiley & Sons, 2000.

L. Hakanson, “A simple model to predict the duration of the mercury problem in sweden,” Communications Week, vol. 93, no. 1-3, december 16 1996. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.016/S0304-3800(96)00006-3

S. Beltran and et al, “Mercury bioaccumulation in fish of commercial importance from different trophic categories in an amazon floodplain laken,” Neotropical Ichthyology, vol. 9, no. 4, december 2011. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1590/S1679-62252011000400022

K. Skinner, N. Wright, and E. Porter, “Mercury uptake and accumulation by four species of aquatic plants,” Environmental Pollution, vol. 145, no. 1, january 2007. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2006.03.017

J. Zapata, Dinámica hidrológica en la Ciénaga de Ayapel: modelación del balance hídrico y simulación hidrodinámica, Medellín, Col, 2005.

F. Velez, “Un análisis espacio-temporal de los principales procesos agrosociales y aspectos geográficos en la región de la Ciénaga de Ayapel (Córdoba, Colombia), y el desarrollo de un modelo del uso del espacio para la interpretación y simulación de la dinámica del paisaje mediante el uso de sensoramiento remoto con calibración en el terreno,” Ph.D. dissertation, Heinrich-Heine Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Germany, 2018.

A. Idrovo, “Embalses, miedo y salud humana: a propósito de la emergencia en Hidroituango,” Revista Salud IUS, vol. 50, no. 3, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.18273/revsal.v50n3-2018004

F. Ruiz, “Cambio climático en temperatura, precipitación y humedad relativa para Colombia usando modelos meteorológicos de alta resolución (Panorama 2011-2100),” IDEAM, Bogotá, Col, Tech. Rep. IDEAM-METEO/05-2010, 1988.

SEPEC, Gobierno de Colombia, MinAgricultuta, AUNAP. Informes gráficos capturas desembarcadas. [SEPEC]. Accessed. [Online]. Available: https://bit.ly/2ZjLNFu

J. García, Teoría y ejercicios prácticos de dinámica de sistemas. Independently published, 2018.

Downloads

Published

2020-12-10

How to Cite

Serna-López, J. P., & Cañón-Barriga, J. E. (2020). Projecting the future of Ayapel Cienaga: a hydroecologic analysis under climate change scenarios. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (95), 73–87. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20190940