Análisis de las posibles variaciones climáticas y bioclimáticas en california (EEUU) y su relación con la vegetación

Resumen

La temperatura media global en la superficie ha mostrado un aumento perceptible desde finales del siglo XIX. Sin embargo, este incremento no ha sido constante ni en el espacio ni en el tiempo, y no se conocen muchos estudios que hayan profundizado en esta peculiaridad en el Estado de California. Además, la sequía, un fenómeno natural en todo el mundo, se ha visto exacerbada por el calentamiento global, lo que ha provocado una expansión de las zonas afectadas. El estudio de la sequía conlleva el análisis de diversos indicadores e índices que permiten conocer los cambios en el ciclo hidrológico de una determinada región. El aumento de las temperaturas y los cambios en los patrones de precipitación en los escenarios de cambio climático, están acelerando el agotamiento del agua del suelo y aumentando el riesgo de sequía, alterando las condiciones que muchas especies vegetales necesitan para sobrevivir. En este sentido, la Bioclimatología es una disciplina científica interdisciplinar que explica las complejas relaciones entre las condiciones climáticas y los patrones de distribución de los organismos vivos y sus comunidades en todo el planeta, especialmente las comunidades vegetales. En este contexto, la evaluación de los parámetros e índices climáticos y bioclimáticos en lugares específicos, puede servir de base para los procesos de toma de decisiones relacionados con los posibles impactos del cambio climático. Uno de los objetivos de esta Memoria Doctoral es profundizar en el conocimiento de la evolución espaciotemporal de las temperaturas medias y precipitaciones en California a escala mensual, estacional y anual. Además, persigue analizar las relaciones existentes entre los patrones de teleconexión atmosférica con influencia en California y las variables anteriormente mencionadas. Otro objetivo de esta investigación es estudiar las tendencias ocurridas en los parámetros e índices bioclimáticos en el periodo 1980-2019. Además, realizamos por vez primera la caracterización cualitativa y cuantitativa de taxones de coníferas nativas con interés económico, científico y cultural en California. Como último de los objetivos, nos planteamos analizar posibles cambios en la idoneidad de hábitat de los taxones estudiados en un escenario futuro de cambio climático. Para la consecución de los objetivos mencionados, se realizó inicialmente un análisis pormenorizado de los datos de temperatura media y precipitación de 350 estaciones meteorológicas con un periodo de observación que abarca desde 1980 hasta 2019. Para garantizar la fiabilidad de los resultados, se verificó la homogeneidad de los datos y se aplicaron a cada estación meteorológica técnicas estadísticas avanzadas, como la pendiente de Sen modificada y las pruebas de Mann-Kendall, para determinar la dirección y magnitud de las tendencias, así como su significación estadística. La distribución espacial de las tendencias mensuales, estacionales y anuales se analizó mediante la técnica geoestadística Kriging Bayesiano Empírico (KBE). Con el fin de establecer relaciones entre las variables climáticas y los patrones de teleconexión, se hizo un análisis de correlación robusto utilizando la prueba no paramétrica parcial de Spearman con un nivel de confianza del 95%. La regionalización de las correlaciones existentes entre los patrones de teleconexión atmosférica y las variables climáticas, se llevó a cabo aplicando un análisis de componentes principales (ACP) y un análisis aglomerativo jerárquico de conglomerados (ACJ). Para el establecimiento de las diagnosis cualitativas y cuantitativas de las coníferas estudiadas se realizó una búsqueda exhaustiva de puntos de presencia en la base de datos Gbif y se siguió la propuesta bioclimática de Rivas-Martínez et al. (2011). Con el objetivo de conocer el clima de California en el futuro (año 2050) se aplicaron modelos de regresión lineal robusta. También se utilizó la lógica booleana, concretamente el operador lógico condicional (CON), para establecer la posible presencia (1) o ausencia (0) de cada especie para cada una de las 15 variables analizadas y determinar la idoneidad de hábitat de los taxones objeto de estudio. De este modo, se definieron áreas aptas (basadas en los valores máximos y mínimos de cada especie para cada una de las variables bioclimáticas calculadas) y áreas óptimas (derivadas de los valores comprendidos entre el primer cuartil (Q1) y el tercer cuartil (Q3) de cada especie y para cada variable) para el momento actual (1980-2019) y su proyección futura (2050). También se realizaron análisis de ganancias, pérdidas y mantenimientos de idoneidad de hábitat comparando las áreas actuales y las derivadas de proyecciones futuras. Los resultados de los análisis de tendencias se ilustran principalmente en mapas de contorno y revelan que las temperaturas locales mostraron aumentos estadísticamente significativos, siendo mayores en el sur que en el norte de California. Se observaron incrementos en la precipitación en las zonas montañosas de Klamath, y disminuciones principalmente en las áreas meridionales de Sierra Nevada. Además, se observaron tendencias negativas en los índices ombrotérmicos (Io, Ios2, Ios3, Ios4) en el sur y el centro y se detectaron aumentos de la sequía bioclimática en todo el territorio. Estos fueron particularmente notables en verano y primavera, en las regiones central y sur del Estado. Hemos observado correlaciones significativas entre las temperaturas de febrero, marzo, abril y mayo y la mayoría de los patrones de teleconexión estudiados. En particular, el patrón de teleconexión del Pacífico Oeste (WPO) mostró la mayor correlación negativa. Además, la regionalización del Estado de California basada en los valores de correlación entre la precipitación y los patrones de teleconexión ha mostrado 4 áreas bien diferenciadas. Las diagnosis bioclimáticas cualitativas y cuantitativas a nivel de isobioclima, pusieron de manifiesto que la mayoría de las especies estudiadas se desarrollan en el macrobioclima Mediterráneo. Los resultados de los análisis de idoneidad de hábitat revelaron que la totalidad de especies experimentan una reducción de su área de distribución en California debido al cambio climático, así como un desplazamiento de las mismas hacia zonas más septentrionales y/o con mayor altitud. Abies magnifica y Pinus albicaulis serían los taxones menos afectados en lo que a pérdida de idoneidad de hábitat se refiere, en 2050. Finalmente, el desarrollo de esta Memoria Doctoral ha puesto una vez más de manifiesto la utilidad y carácter predictivo de la Bioclimatología, pudiendo servir de ayuda a los gestores para aplicar medidas estratégicas y así mitigar los posibles impactos del cambio climático en la flora y vegetación.