Download Predicción De Las Magnitudes De Retroceso De Algunos Sectores

PREDICCIÓN DE LAS MAGNITUDES DE RETROCESO DE ALGUNOS SECTORES
ACANTILADOS DE ANTIOQUIA EN CONDICIONES DE ASCENSO DEL NIVEL DEL MAR
– RESULTADOS PARA EL SECTOR DE ARBOLETES
Juan F. Paniagua e Iván D. Correa
Área de Ciencias del Mar, Universidad EAFIT, Medellín, Colombia
[email protected], [email protected]
RESUMEN
El estudio de los impactos de los cambios del nivel del mar es necesario para la gestión litoral,
especialmente en costas tectónicamente activas y con ecosistemas estratégicos como las del Caribe sur
colombiano. Los escenarios más desfavorables predicen un ascenso del nivel del mar 2 m por encima
de su nivel actual para finales este siglo. En este contexto, la predicción de las magnitudes de erosión
de los acantilados del litoral antioqueño, compuestos en muchos sectores por rocas geotécnicamente
muy pobres es uno de los elementos básicos para la planificación a mediano-largo plazo de la región.
Considerando estos antecedentes, se presentan para 50 años las posiciones futuras posibles de la
línea de costa a lo largo de tres sectores acantilados críticos de la costa antioqueña (municipios de
Arboletes y Turbo) y del sector de los Córdobas-Punta Rey (departamento de Córdoba). Para el sector
de Arboletes, considerado como el más crítico en función de la densidad de población e infraestructura,
los resultados indican las siguientes proyecciones para el año 2059:
1) Asumiendo una tasa de ascenso constante del nivel del mar de +2.32 mm/año (valor actual), los
retrocesos de la línea de costa al 2059 serían del orden de los –64 m.
2) Asumiendo una tasa de ascenso del nivel del mar de +7 mm/año, las distancias promedio de
retroceso estarían alrededor de los –134 m.
3) Asumiendo una tasa de ascenso del nivel del mar de +22 mm/año, las distancias promedio de
retroceso de la línea de costa estarían alrededor de los –200 m.
Retrocesos promedio entre –64 m y –200 m de la línea de costa al 2059 plantean impactos
relacionados de primera magnitud sobre toda la infraestructura actual del sector de Arboletes
(construcciones del casco urbano, vías de acceso desde Montería y hacia Necoclí) y también la
inundación marina de los drenajes naturales del sector, principalmente de las depresiones de los cauces
de los ríos Jobo y Arboletes. Similares resultados pueden mostrarse para los demás sectores
considerados en este estudio.
Palabras clave: acantilados de Antioquia, erosión costera, ascenso del nivel del mar.
1
ABSTRACT
Sea-level rise related impacts are required for coastal management, especially within littoral
fringes with active tectonics and presence of strategic ecosystems likewise Colombian southern
Caribbean. “Worst” scenarios predict a sea-level rise for 2100 circa 2 m above level of 1990. Among
this context, retreat magnitudes prediction of littoral cliffs of Antioquia, formed along several sectors
by soft rocks, is a primary element for medium-large term planning of the region.
Considering this, possible shoreline positions along three critical sectors within Antioquia’s coast
for 50 years in the future are presented (Arboletes and Turbo towns) and Los Córdobas – Puerto Rey
sector (Córdoba department). For the Arboletes sector, considered as the most critical based on
population density and present infrastructure, results for 2059 indicate the following:
1) Assuming a constant sea-level rise rate of +2.32 mm/yr (present value), mean shoreline retreat
to 2059 would be –64 m.
2) Assuming a sea-level rise rate of +7 mm/yr, mean retreat distances would be about 134 m.
3) Assuming a sea-level rise rate of +22 mm/yr, mean shoreline retreat distances would be 200 m.
Mean shoreline retreat distances between 64 and 200 m to 2059 are related to primary magnitude
impacts over present infrastructure of Arboletes sector (downtown structures, access roads from
Montería and towards Necoclí towns) and also the associated marine inundation of natural
drainages, primarily Jobo and Arboletes rivers. Similar results could be shown for the other sectors
considered within this study.
Keywords: litoral cliffs of Antioquia, coastal erosion, sea-level rise.
INTRODUCCIÓN
Con base en la certeza científica que existe hoy en día sobre la aceleración del ascenso del nivel
del mar global y su relación con el Cambio Climático Global, se predice la intensificación de las
tendencias erosionales presentes en muchos litorales del mundo durante las próximas décadas (Nicholls
y Cazenave, 2010). Esta intensificación se produciría dado que el cambio en el nivel relativo del mar se
considera como un control principal entre los factores que dictan la evolución litoral, al afectar
directamente los alcances espaciales de los oleajes, mareas y corrientes asociadas y, por tanto, estar
involucrado en el balance de sedimentos de la franja litoral (e.g. Morton, 1977).
En este contexto, la predicción de las magnitudes de retroceso asociadas con el ascenso del nivel
del mar de los acantilados blandos del litoral antioqueño-cordobés, caracterizado por una marcada
tendencia erosional (tasas de retroceso del orden de metros por año) y la presencia de poblaciones e
infraestructura importante (casco urbano de Arboletes, carretera entre Urabá y Montería), es un insumo
2
de primera importancia para la su adecuada planeación (e.g. Correa y Vernette, 2004; Correa et al.,
2007).
Localización del área de estudio
La litoral de estudio se localiza en la parte sur de la Costa Caribe colombiana, entre el Municipio
de Los Córdobas (sur del departamento de Córdoba) y Turbo, costado este del Golfo de Urabá,
departamento de Antioquia (Figura ). En concreto, se estudiaron cuatros tramos acantilados
considerados como críticos, con tendencias históricas fuertemente erosionales: 1) desembocadura del
río Córdoba-Punta Rey, departamento de Córdoba, 2) Punta Rey-desembocadura del río Arboletes,
municipio de Arboletes, Antioquia, 3) casco urbano de Arboletes y 4) sector de Tié, municipio de
Turbo, Antioquia.
Contexto físico general
La franja litoral antioqueña y cordobesa pertenecen a la unidad geológica denominada Cinturón
Plegado del Sinú, una secuencia sedimentaria de rocas turbidíticas y depósitos marinos hemipelágicos y
terrígenos del Oligoceno – Plioceno (Duque-Caro, 1984). Los escarpes acantilados presentes allí, de
alturas entre 1 y 15 m, corresponden al frente de erosión de un conjunto de terrazas marinas emergidas
(6 km de amplitud y alturas máximas de 36 m) por esfuerzos tectónicos compresionales entre las placas
Caribe y Suramericana y la actividad del diapirismo de lodos (e.g. Page, 1982, Figura 2).
Las pobres características geotécnicas de estas rocas (rocas blandas), principalmente
intercalaciones de arcillolitas y lodolitas terciarias muy meteorizadas y fracturadas, las hacen extremo
susceptibles a la ocurrencia de movimientos de masa (deslizamientos, flujos de derrubios, caídas de
rocas), comunes durante la transición verano-invierno (Correa y Vernette, 2004; Correa y Morton,
2010). Asociado a esto, el retroceso de la línea de costa, salvo algunas zonas específicas con alta
disponibilidad de sedimentos, ha sido el proceso histórico dominante en estos litorales, con magnitudes
registradas para los sectores acantilados de Arboletes del orden de metros por año (e.g. Correa y
Vernette, 2004; Posada y Henao, 2008).
MATERIALES Y MÉTODOS
En primer lugar, se calcularon las tasas históricas de retroceso (end point rate, o EPR) utilizando la
aplicación DSAS v4.0 en ArcGIS® v.9.3 (Thieler et al., 2009), a partir de líneas de costa
cartografiadas de mosaicos ortorrectificados de los años 1938, 2004 y 2009 (Correa et al., 2007;
Prüssmann, 2012), y de aerofotografías rectificadas de 1975 (sector Arboletes – río Jobo). Con los estos
valores, y utilizando transectos cada 10 m, se calcularon las posibles tasas futuras de retroceso para 50
3
años después de la última cartografía disponible (2054 para Los Córdobas - Puerto Rey, 2059 para
Minuto de Dios, Arboletes - río Jobo y El Tié) usando la ecuación simplificada del modelo SCAPE
alimentada con la información de cada uno de los transectos (Walkden y Dickson, 2008; Ecuación 1).
En ésta, R1 y R2 son las tasas de retroceso de la línea de costa histórica (EPR) y futura, y S1 y S2 las
tasas de ascenso del nivel del mar presente (+2.32 mm/año, Figura 3) y futura, respectivamente.
Para este último valor (S2), correspondiente a los escenarios de ascenso del nivel del mar, se
seleccionaron magnitudes dentro del rango entre +2.89 y +22.31 mm/año, predichas para 2100 (Meehl
et al., 2007; Pfeffer et al., 2008; Vermeer y Rahmstorf, 2009; Jevrejeva et al., 2010). Por último, a
partir de las tasas de retroceso futuro calculadas, se proyectaron las coordenadas X y Y en metros en la
dirección de cada transecto, a partir de la tasa futura calculada multiplicada por la cantidad de años en
consideración (50 años). De este modo, se construyeron las líneas de costa con base en los puntos
futuros de cada transecto, para cada escenario propuesto de ascenso del nivel del mar.
RESULTADOS
Las magnitudes promedio históricas de retroceso de la línea de costa entre 1975 y 2009 para el
sector Arboletes - río Jobo son de –1.29 m/año y –43.74 m. Con base en estos valores, las predicciones
para el año 2059 son:
1. Para un escenario de 2.32 mm/año (actual) se tendrá una distancia promedio de –64.33 m.
2. Considerando 7 mm/año, se tendrán magnitudes promedio de –2.23 m/año y –111.74 m.
3. Si se proponen 10 mm/año, se predicen –2.67 m/año y –133.56 m en promedio.
4. Para el escenario más “desfavorable”, 22 mm/año, las magnitudes promedio predichas
alcanzan –3.96 m/año y –198.10 m.
Adicional a estos valores, en la Figura se muestran las ubicaciones geográficas de las posibles
líneas de costa para cada escenario de ascenso del nivel del mar considerado para 2059.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Las magnitudes de retroceso obtenidas en este estudio muestran las posibles dimensiones de la
erosión litoral futura asociada con el ascenso del nivel del mar, producto (en parte) del Cambio
Climático Global, considerando sectores específicos del Caribe colombiano. Según estos valores,
incluso de mantenerse la tendencia erosiva actual, se prevén impactos importantes en la infraestructura
presente y la morfología litoral. Cabe anotar que, en este caso, no se tienen en cuenta los cambios en
los procesos costeros asociados con la construcción futura de obras de defensa.
4
La ecuación de predicción utilizada, como simplificación del modelo SCAPE, fue validada, entre
otros, por Brooks y Spencer (2012) a partir de información histórica (mapas antiguos y aerofotografías
rectificadas) de la costa de Suffolk, Reino Unido. De manera simple, estos autores tomaron valores de
retroceso histórico (mapas a escalas de 1:10,560 de 1883 y 1947, 64 años) y “predijeron” la posición de
la línea de costa de 2008 (intervalo de 61 años), cuya posición real era conocida a partir de
levantamientos con DGPS. Con base en comparaciones entre las posiciones real y predicha, la ecuación
simplificada de SCAPE tuvo el mejor desempeño entre otros modelos considerados, e.g. regla de
Bruun modificada y ecuación de Sunamura, con errores medios del tipo root mean square error entre
15 y 36 m. En el caso de la línea de costa de Antioquia, el mapa más antiguo disponible, que data del
año 1817 (brigadier español Francisco Fidalgo), no puede utilizarse para validar la ecuación SCAPE
puesto que no es posible calcular su exactitud en la cartografía de la línea de costa.
Considerando los sectores de este estudio, los intervalos para el cálculo de las magnitudes
históricas son de 34 años para Arboletes - río Jobo (1975 a 2009), 66 para Los Córdobas - Puerto Rey
(1938 a 2004), y 71 para Minuto de Dios y El Tié (1938 a 2009). Esto implica que, a la luz de las
sugerencias para la utilización de la ecuación SCAPE (Walkden y Dickson, 2008), los resultados del
sector Arboletes - río Jobo podrían incluir mayor incertidumbre en la posición que los demás sectores.
No obstante, se mantiene la validez de estos resultados presentados, considerados como primera
aproximación al estudio de las magnitudes futuras de erosión considerando el posible ascenso del nivel
del mar en los acantilados litorales de Antioquia y Córdoba.
AGRADECIMIENTOS
Los resultados de este estudio hacen parte del proyecto de investigación “Erosión Costera en
Antioquia Fase 2: Modelado de la evolución morfológica en el Golfo de Urabá” ejecutado por la
Universidad EAFIT y la Armada de la República de Colombia. Los autores agradecen a
COLCIENCIAS por el apoyo económico para la realización de este proyecto.
BIBLIOGRAFÍA
Brooks, S. M. y Spencer, T., 2012. Shoreline retreat and sediment release in response to
accelerating sea level rise: Measuring and modelling cliffline dynamics on the Suffolk Coast, UK.
Global and Planetary Change, 80-81, 165-179 p.
Correa, I. D. y Vernette, G., 2004. Introducción al problema de la erosión litoral en Urabá (sector
Arboletes-Turbo) Costa Caribe colombiana. Boletín de Investigaciones Marinas y Costeras, 33, 5-26 p.
5
Correa, I. D., Acosta, S. y Bedoya, G., 2007. Análisis de las causas y monitoreo de la erosión
litoral en el departamento de Córdoba, Convenio de Transferencia Horizontal de Ciencia y Tecnología
No. 30, Corporación Autónoma de los Valles del Sinú y San Jorge -CVS- y Universidad EAFIT.
Correa, I. D. y Morton, R. A., 2010. Caribbean Coast of Colombia. En: Bird, E. (Ed.)
Encyclopedia of the World's Coastal Landforms. Springer Science+Bussiness Media B.V., Melbourne,
Australia, 259-263 p.
Duque-Caro, H., 1984. Estilo Estructural, Diapirismo y Episodios de Acrecimiento del Terreno
Sinú - San Jacinto en el Noroccidente de Colombia. Boletín Geológico INGEOMINAS 27, 1-29 p.
Jevrejeva, S., Moore, J. C. y Grinsted, A., 2010. How will sea level respond to changes in natural
and anthropogenic forces by 2100?. Geophysical Research Letters, 37 (L07703).
Meehl, G. A.; Stocker, T. F.; Collins, W. D.; Friedlingstein, P.; Gaye, A. T.; Gregory, J. M.; Kitoh,
A.; Knutti, R.; Murphy, J. M.; Noda, A.; Raper, S. C. B.; Watterson, I. G.; Weaver, A. J. y Zhao, Z.-C.,
2007. Obervations: Oceanic Climate Change and Sea Level. En: Solomon, S., Qin, D., Manning, M.et
al (Ed.) Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the
Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University
Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Morton, R., 1977. Historical Shoreline Changes and Their Causes, Texas Gulf Shoreline.
Geological Circular of the Bureau of Economic Geology, The University of Texas at Austin, 77 (6),
529-543 p.
Nicholls, R. J. y Cazenave, A., 2010. Sea-Level Rise and Its Impact on Coastal Zones. Science,
328, 1517-1520 p.
Page, W., 1982. Seismic Geology and Seismicity of Northwestern Colombia, Appendix A:
Tectonic Deformation of the Caribbean Coast, Northwestern Colombia, Woodward & Clyde
Consultants, Medellín.
Pfeffer, W. T., Harper, J. T. y O'Neel, S., 2008. Kinematic Constraints on Glacier Contributions to
21st-Century Sea-Level Rise. Science, 321, 1340-1343 p.
Posada, B. O y Henao, W., 2008. Diagnóstico de la erosión en la zona costera del Caribe
colombiano. INVEMAR. Serie Publicaciones Especiales, No. 13, Santa Marta, 124 p.
Prüssmann, J., 2012. Nuevos Elementos para el Manejo Integrado de la Región de Urabá, Costa
Caribe colombiana, Base de Datos Espacial Geomorfológica de la Franja Litoral de los Departamentos
Antioquia y Chocó, Tesis de Maestría en Ciencias de la Tierra, Universidad EAFIT.
6
Thieler, E. R.; Himmelstoss, E. A.; Zichichi, J. L. y Ergul, A., 2009. Digital Shoreline Analysis
System (DSAS) version 4.0 - An ArcGIS extension for calculating shoreline change. U.S. Geological
Survey Open-File Report 2008-1278.
Vermeer, M. y Rahmstorf, S., 2009. Global sea level linked to global temperature. Proceedings of
the National Academy of Sciences of the United States of America, 106 (51).
Walkden, M. y Dickson, M., 2008. Equilibrium erosion of soft rock shores with a shallow or
absent beach under increased sea level rise. Marine Geology, 251, 75-84 p.
ECUACIONES
[1]
LEYENDAS DE LAS FIGURAS
Figura 1. Localización del área de estudio. Las letras corresponden a los sectores de acantilados
blandos estudiados: (A) Los Córdobas – Puerto Rey, departamento de Córdoba; (B) barrio Minuto de
Dios, municipio de Arboletes; (C) Arboletes – río Jobo, departamento de Antioquia; (D) corregimiento
El Tié, municipio de Turbo, Antioquia.
Figura 2. Escarpes acantilados en los sectores de estudio: (A) norte de la desembocadura del río
Córdoba, secuencia subhorizontal de arcillolitas con lentes arenosos; (B) sur del barrio Minuto de Dios;
arcillolitas; los bloques en el centro de la foto han sido dispuestos como medida de protección (C)
lodolitas al sur del municipio de Arboletes, y (D) lodolitas pobremente consolidadas, El Tié.
Fotografías por Iván D. Correa y Juan F. Paniagua, mayo de 2012.
Figura 3. Registros de niveles del mar de altimetría por satélite TOPEX/Poseidon, Jason-1 y
Jason-2 para el punto geográfico 9ºN-77ºW. Estos valores se consideran la mejor aproximación a la
tendencia lineal de cambio del nivel del mar para la franja litoral de Antioquia desde 1993, con una
pendiente de +2.32 mm/año al 95% de confianza estadística (Nerem et al., 2010).
Figura 4. Posibles posiciones de la línea de costa para 2059 en el sector Arboletes – río Jobo,
utilizando la ecuación simplificada del modelo SCAPE. Nótense las líneas de costa obtenidas para
diferentes escenarios (+2.32, +7, +10 y +22 mm/año) ubicadas con respecto a la aerofotografía
rectificada de 2009. Composición por Juan F. Paniagua, aerofotografía tomadas y rectificada por
Aeroestudios S. A., Medellín.
7
FIGURAS
Figura 1.
Figura 2.
8
Figura 3.
Figura 4.
9