Table of Contents
Los Grandes Lagos, manteniendo la distinción como el sistema de agua dulce de superficie más grande del mundo, enfrentan desafíos sin precedentes a medida que las temperaturas globales siguen aumentando. Los Grandes Lagos Laurentianos tienen una importancia primordial para mantener la integridad ecológica y la prosperidad socioeconómica de la Cuenca de los Grandes Lagos, apoyando a millones de residentes y impulsando la actividad económica valiéndose de trillones de dólares. El cambio climático está alterando fundamentalmente el delicado equilibrio de agua de estas enormes economías en el mar interior, creando ocho que causan.
Comprender el sistema de agua de los Grandes Lagos
Los cinco Grandes Lagos -Superior, Michigan, Huron, Erie y Ontario- forman un sistema de agua dulce interconectado que contiene aproximadamente el 21 por ciento del suministro de agua dulce superficial del mundo. Los niveles dinámicos de agua de los Grandes Lagos juegan un papel fundamental en numerosos sectores de infraestructura influenciando múltiples factores como los costos de envío, los riesgos de inundación, las zonas de consumo de agua y la erosión costera.
Durante las últimas décadas, los niveles de agua de los Grandes Lagos han sufrido fluctuaciones dramáticas, mostrando un rango superior a 2 metros. Esta variabilidad natural siempre ha sido parte del ecosistema de los Grandes Lagos, pero el cambio climático está introduciendo nuevos patrones y extremos que cuestionan nuestra capacidad de predecir y gestionar estos recursos vitales de agua.
Los cambios de nivel de ciencia detrás del agua
Componentes netos de suministro de cuencas
Los niveles de agua de los Grandes Lagos se rigen principalmente por los suministros de cuencas netas (NBS) de cada lago que son la suma de precipitación y escorrentía de cuencas extraídas menos la evaporación del lago. Entendiendo cómo el cambio climático afecta cada uno de estos tres componentes es esencial para proyectar los niveles futuros de agua y prepararse para sus impactos.
Estos cambios se deben a alteraciones inducidas por el clima en los tres componentes principales del presupuesto de agua de los lagos: precipitación excesiva, evaporación del lago y escorrentía de cuencas. Cada componente responde de manera diferente a las temperaturas de calentamiento, creando una compleja interacción que determina si los niveles de agua aumentarán o caerán en un período determinado.
Aumentos de la evaporación y la temperatura
Las temperaturas de aire y agua crecientes tienen efectos profundos en las tasas de evaporación en los Grandes Lagos. A medida que las temperaturas de aire y agua han aumentado, las tasas de evaporación de verano se han duplicado más que desde los años 80. Este aumento dramático de la evaporación representa uno de los cambios más significativos que afectan el equilibrio de agua de los lagos.
Las temperaturas de agua calientes también conducen a una cubierta de hielo reducida en los lagos, permitiendo la evaporación de agua superficial expuesta durante una parte más larga del año. Durante los meses de invierno, la cubierta de hielo tradicionalmente actúa como barrera que evita la evaporación. A medida que los inviernos se vuelven más suaves y la cubierta de hielo disminuye, los lagos pierden más agua a la atmósfera durante todo el año, alterando fundamentalmente sus patrones de nivel de agua estacional.
Patrones de precipitación y Runoff
La precipitación sobre los lagos añade al suministro de agua de la cuenca y aumenta los niveles de agua, mientras que la evaporación hace lo contrario. Modelos climáticos que la región de los Grandes Lagos experimentará cambios tanto en la cantidad como en el momento de la precipitación, con eventos de precipitación más intensos cada vez más comunes.
El desvío se suma a los niveles de agua y se ve directamente afectado por factores como la cubierta de nieve y la humedad del suelo. A medida que las temperaturas se calientan, más precipitación invernal cae como lluvia en lugar de nieve, lo que conduce a un desvío inmediato en lugar de la fundición de nieve de primavera gradual.
Fluctuaciones y tendencias recientes del nivel del agua
Variabilidad histórica
Los niveles de agua de los Grandes Lagos recorren varios pies entre períodos de agua alta y agua baja durante décadas. Durante períodos prolongados de tiempo seco, los niveles del lago caen. Este patrón cíclico natural ha caracterizado a los Grandes Lagos durante siglos, pero las últimas décadas han visto oscilaciones cada vez más dramáticas entre los extremos.
Los niveles de agua a largo plazo en los Grandes Lagos cayeron durante el período 1998-2013, después de que se alcanzaron altos récords en los años 80, y los cambios en la precipitación y la evaporación contribuyeron parcialmente a esos descensos. A principios de 2010 el tiempo seco y cálido prolongado dio lugar a bajos récords para algunos lagos. Estos bajos récords plantearon preocupaciones acerca de las tendencias declinantes a largo plazo y provocaron una investigación extensa sobre los impactos del cambio climático.
Las Highs de Grabación 2019-2020
La narrativa cambió dramáticamente a mediados de los años 2010, y una rápida disminución de la evaporación del lago debido a los inviernos más fríos provocó un aumento récord del nivel de agua en 2013–2014, seguido de una precipitación persistente por encima del promedio, que dio lugar a niveles récord durante 2019-2020. Esto sucedió en 2015 a 2020, uno de los períodos más húmedos de 5 años registrados para la región de los Grandes Lagos y dio lugar a la prueba de 2020.
Estas rápidas transiciones de bajos récords a altos récords en tan solo unos pocos años demuestran la creciente volatilidad de los niveles de agua de los Grandes Lagos en condiciones climáticas cambiantes.Las comunidades que se habían adaptado a las condiciones de agua bajas se enfrentaban repentinamente a inundaciones, erosión e infraestructuras dañadas por el agua alta, un patrón que podría llegar a ser más común en el futuro.
Condiciones recientes
Las condiciones actuales del nivel de agua siguen mostrando una variabilidad significativa en los lagos. Durante el mes de julio, la Cuenca de los Grandes Lagos experimentó lo siguiente: El nivel medio de agua mensual del Lago Superior fue a su nivel promedio, mientras que el Lago Michigan-Huron era superior a la media. El lago Erie permaneció muy por encima de la media, mientras que el lago Ontario estaba muy cerca de la media.
Proyecciones futuras del nivel de agua
Enfoques avanzados de modelado
Los científicos han hecho avances significativos en la proyección de los futuros niveles de agua de los Grandes Lagos desarrollando modelos climáticos más sofisticados. GLARM es un sistema regional tridimensional de modelado climático (3D) para la región de los Grandes Lagos que combina dos vías un RCM a un lago hidrodinámico 3D y modelo de hielo, haciendo de este el primer estudio para utilizar un modelo tan avanzado para la proyección de nivel de agua de los Grandes Lagos.
Estudios recientes han encontrado que muchos de estos modelos anteriores estaban sobreestimando la evapotranspiración de los Grandes Lagos. Nuevos modelos más completos que mejor explican la evapotranspiración proyecto de menores declives o incluso aumentos en los niveles de agua en el futuro. Esto representa un cambio significativo de las proyecciones anteriores que generalmente predijeron la disminución de los niveles de agua.
Aumentos previstos de los niveles de agua
Los estudios de modelado más recientes y sofisticados sugieren que los niveles de agua son más propensos a subir que caer en las próximas décadas. Según el promedio del conjunto, para 2040-2049, los niveles promedio anual de agua del lago Superior, Michigan-Huron, y Erie se proyectan aumentar en +0.19, +0.44, y +0.28 m, respectivamente, en relación con 2010–2019.
El aumento proyectado de NBS se debe principalmente a un aumento de precipitación y escorrentía de cuencas sobre el terreno combinado con un aumento relativamente menor de la evaporación del lago. Mientras que la evaporación aumentará con temperaturas más cálidas, los modelos sugieren que el aumento de precipitación y escorrentía será más que compensar esta pérdida de agua.
Incertidumbre y rango de resultados
A pesar de las capacidades de modelado mejorados, la incertidumbre significativa sigue siendo en las proyecciones del nivel del agua. Los cambios proyectados en los niveles promedio anual del agua para 2040–2049 en relación con 2010–2019 van desde −0.01 hasta +0,32 m en el lago superior, −0,13 a +0,80 m en el lago Michigan-Huron y −0.09 a +0,54 m en el lago Erie.
Los resultados muestran que la gama de posibles valores crece a medida que los cambios climáticos, con valores más extremos para los niveles del lago se hacen posibles con mayores cambios en la temperatura media mundial. Este aumento en el rango tanto en el extremo alto como bajo puede ser una consideración más importante que cualquier aumento general en el nivel medio del agua para los que viven alrededor de los lagos Debido a que los impactos más graves en los intereses alrededor del lago se asocian generalmente con estos niveles altos o bajos.
Independientemente de las tendencias proyectadas a largo plazo, se espera que la variabilidad estacional, anual y multianual en los niveles de los lagos siga siendo grande, lo que significa que las comunidades y las industrias deben prepararse para los extremos de agua altos y bajos, incluso si la tendencia de los niveles promedio en una dirección.
Significado económico de la región de los Grandes Lagos
A Global Economic Powerhouse
La región de los Grandes Lagos representa una de las áreas más productivas económicamente de América del Norte. La zona alberga 107 millones de personas, 51 millones de empleos y un PIB de 6 billones de dólares de los EE.UU., haciendo de la Economía de los Grandes Lagos una central eléctrica a nivel internacional. Si fuera su propio país, tendría un PIB de 6 billones de dólares, lo que lo convertiría en la tercera economía más grande del mundo.
El GRP de $4.1T de la región de los Grandes Lagos representó una parte sustancial (25%) de la economía binacional de EE.UU. y Canadá en 2011. Este motor económico masivo depende en gran medida de los Grandes Lagos, con niveles de agua que juegan un papel crítico en múltiples sectores, incluyendo el transporte marítimo, la fabricación, el turismo, la producción de energía y la agricultura.
Transporte marítimo y transporte
El sistema Great Lakes-St. Lawrence Seaway sirve como un corredor de transporte vital que conecta el corazón de América del Norte con los mercados globales. Los envíos de carga en la vía de navegación Great Lakes-Seaway generan 50 mil millones de dólares de actividad económica y 356,858 empleos en Canadá y Estados Unidos.Este comercio acuoso apoyó 241,286 empleos estadounidenses y canadienses y generó $36 mil millones/C$46.
Sólo representa más del 50% de todo el comercio fronterizo bilateral estadounidense/canadiense y ve más de 200 millones de toneladas de carga enviadas anualmente. La eficiencia y eficacia en función de los costos de este sistema de transporte dependen críticamente de mantener las profundidades de agua adecuadas en canales, puertos y conexión de vías fluviales, todos los cuales están directamente afectados por fluctuaciones del nivel del agua.
Fabricación e Industria
En particular, la región es conocida mundialmente por su proeza de fabricación. Es el hogar de gigantes automovilísticos y aeroespaciales como Ford, GM, Chrysler, Bombardier, GE Aviation y Magna International, y también muchas otras industrias diversas. Estas operaciones de fabricación dependen de los Grandes Lagos para el suministro de agua, los sistemas de refrigeración y el transporte de materias primas y productos terminados.
Como fue el caso históricamente, los dotes naturales de la región, especialmente los propios Grandes Lagos, siguen siendo importantes motores económicos. Sin embargo, algunos sectores como la agricultura, la industria pesada y el transporte transoceánico han impactado negativamente la salud de los Grandes Lagos mientras que otros sectores como el turismo y la pesca deportiva impactan muy poco los lagos pero dependen directamente de la integridad ecológica de los Grandes Lagos.
Turismo y Recreación
Los Grandes Lagos apoyan una próspera industria turística y recreativa que genera miles de millones de dólares anuales. Playas, puertos deportivos, alquileres de pesca, embarcaciones y atracciones de primera línea atraen a millones de visitantes cada año. Los niveles de agua afectan directamente la calidad y accesibilidad de estas oportunidades recreativas, con extremos altos y bajos que crean desafíos para los operadores turísticos y las comunidades costeras.
Los Grandes Lagos apoyan más de 1,3 millones de puestos de trabajo que generan 82 mil millones de dólares anuales en salarios, según un análisis de datos económicos 2018. Este empleo abarca diversos sectores, todos los cuales tienen alguna conexión con la salud y estabilidad del sistema de agua de los Grandes Lagos.
Impactos de los cambios de nivel del agua en la navegación y navegación
Retos de agua bajos
Cuando los niveles de agua bajan, las operaciones de transporte marítimo enfrentan restricciones significativas y mayores costos. Los niveles bajos de agua reducen la profundidad de los canales de navegación, obligando a los buques de carga a cargar cargas más ligeras para evitar correr en tierra. Esta "carga ligera" significa que se requieren más viajes para transportar la misma cantidad de carga, aumentando los costos de combustible, los gastos de trabajo y los tiempos de tránsito.
Los puertos y puertos pueden llegar a ser inaccesibles para buques más grandes durante períodos bajos de agua, perturbando las cadenas de suministro y obligando a la carga a ser reubicada a través de modos de transporte alternativos, a menudo más costosos, como el ferrocarril o el camión. Las operaciones de dragado para mantener las profundidades de los canales se vuelven más frecuentes y costosas, con lo que se agotan los presupuestos de las autoridades portuarias y las agencias gubernamentales responsables de la infraestructura de navegación.
Los impactos económicos de los bajos niveles de agua se extienden más allá de los costos de envío directo. Las industrias que dependen de la entrega puntual de materias primas pueden enfrentar retrasos de producción y mayores costos de inventario. Los productores agrícolas que envían granos a los mercados de exportación pueden recibir precios más bajos si aumentan los costos de transporte.
Retos de alta agua
Si bien los niveles altos de agua pueden parecer beneficiosos para la navegación, crean su propio conjunto de problemas. Los buques deben mantener una limpieza adecuada bajo puentes y mediante cerraduras, y el agua extremadamente alta puede reducir esta limpieza a niveles inseguros. Los buques pueden necesitar reducir sus cargas incluso durante períodos de agua altas para mantener la limpieza segura, negando algunas de las ventajas de profundidad.
Los altos niveles de agua aumentan el riesgo de daños a la infraestructura portuaria, incluyendo muelles, almacenes y equipos de carga. Las fuertes corrientes asociadas con el agua alta pueden hacer que la navegación sea más peligrosa y lenta tiempo de tránsito de buques. La mayor velocidad del agua a través de canales de conexión también puede acelerar la erosión de las costas y las estructuras subacuáticas.
Infraestructura de inversión y adaptación
La última encuesta de inversión, compilada por los consultores del comercio marítimo Martin Associates, asciende a 10.9 billones de dólares en el gasto de capital en barcos, puertos, terminales y infraestructura de las vías de navegación dentro de la región de Great Lakes-St. Lawrence. De 2018 a 2022, se han invertido más de 7.400 millones de dólares en el sistema de navegación, y se han comprometido otros 3.500 millones de dólares para mejoras de 2023 a 2027.
Estas enormes inversiones en infraestructura reflejan la importancia fundamental de mantener una navegación fiable en los Grandes Lagos, pero también destacan los retos de diseñar sistemas que deben funcionar en una gama cada vez más amplia de condiciones de nivel del agua. Los ingenieros y planificadores deben ahora tener en cuenta mayores extremos en ambas direcciones al diseñar nuevas instalaciones o mejorar la infraestructura existente.
Erosión de Shoreline e Infraestructura Costera
Procesos de Erosión y Impactos
La erosión de las líneas de tiro representa uno de los impactos más visibles y perjudiciales de los niveles de agua cambiantes en las comunidades de los Grandes Lagos. Con los niveles de agua que quedan por encima de la media en algunos lagos y la posibilidad de grandes tormentas y vientos, las zonas de baja altitud corren el riesgo de una erosión e inundaciones aceleradas de las costas.
Durante períodos de agua altas, las olas alcanzan más arriba en la costa, atacando faroles, dunas y estructuras costeras que normalmente están por encima de la línea de agua. Esta erosión puede socavar edificios, carreteras y servicios ubicados cerca de la costa. Los propietarios pueden perder partes significativas de su tierra, y en casos extremos, las casas y las empresas pueden llegar a ser inhabitables o colapsar en el lago.
Los bajos niveles de agua crean diferentes desafíos de erosión. A medida que el agua se retira, las áreas previamente sumergidas se exponen a la acción de onda y al tiempo. La zona de transición entre las marcas de agua altas y bajas experimenta ciclos repetidos de humedecimiento y secado, que pueden acelerar la erosión de ciertos tipos de suelo.
Vulnerabilidad de la infraestructura
La infraestructura costera en toda la región de los Grandes Lagos se enfrenta a una creciente vulnerabilidad a los extremos del nivel del agua. Los sistemas de ingesta de agua para los suministros municipales de agua y las instalaciones industriales deben diseñarse para funcionar a través de una amplia gama de niveles de agua. Durante períodos de agua bajos, las ingestas pueden quedar expuestas o no pueden extraer agua, lo que requiere medidas de emergencia costosas o modificaciones permanentes.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales situadas cerca de las costas se enfrentan a riesgos tanto de agua alta como de bajo nivel. Las instalaciones de agua alta pueden inundar o sobrevivir sistemas de precipitación, mientras que el agua baja puede afectar la dilución y dispersión de efluentes tratados. Marinas, puertos y instalaciones recreativas requieren una adaptación constante a los niveles de agua cambiantes, con lanzamientos de barcos, muelles y aguas de rotura que necesitan ajuste o sustitución.
Los costes de protección, reubicación o reparación repetidamente de esta infraestructura representan una carga significativa y creciente para los gobiernos locales y los propietarios.
Medidas de adaptación y protección
Las comunidades de los Grandes Lagos están implementando diversas estrategias para proteger las costas y la infraestructura de los impactos del nivel del agua. Los enfoques de ingeniería "duro" tradicionales incluyen los muros de mar, remolinos y aguas de rotura diseñados para absorber la energía de las ondas y prevenir la erosión. Sin embargo, estas estructuras son caras para construir y mantener, y a veces pueden transferir problemas de erosión a propiedades adyacentes.
Las soluciones basadas en la naturaleza están ganando popularidad como alternativas o complementos a la ingeniería dura. Estos enfoques incluyen restaurar los humedales costeros, plantar vegetación nativa para estabilizar los suelos, y crear líneas de costa viva que proporcionan protección de la erosión al tiempo que mantienen funciones ecológicas. Tales soluciones pueden ser más rentables y proporcionar beneficios adicionales como hábitat de vida silvestre y mejora de la calidad del agua.
La variabilidad de los niveles de agua de los Grandes Lagos es necesaria para la salud continua de los Lagos, pero puede crear retos para las comunidades y propietarios de agua. Dar a los Lagos el espacio que necesitan para cambiar proteger nuestra infraestructura y asegurar la salud de los Grandes Lagos para las generaciones futuras. Esta perspectiva enfatiza la importancia de trabajar con variabilidad del nivel del agua natural en lugar de tratar de controlarla completamente.
Impactos en los ecosistemas acuáticos y las pesquerías
Cambios de Hábitat
Las fluctuaciones del nivel del agua desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la salud ecológica de los Grandes Lagos. La variabilidad natural crea diversos hábitats a lo largo de las costas, incluyendo humedales, marismas y zonas de aguas poco profundas que apoyan el desove de peces, áreas de guardería para peces jóvenes, y los campos de alimentación para aves acuáticas y otras especies.
Los rápidos aumentos en el nivel del agua pueden inundar la vegetación terrestre, creando nuevos hábitats de humedales, pero también ahogando comunidades vegetales establecidas antes de adaptarse. Por el contrario, los rápidos descensos pueden dejar la vegetación acuática y dejar las zonas de desove de peces altas y secas.El momento del nivel del agua cambia en relación con los eventos críticos del ciclo de vida para los peces y la vida silvestre puede determinar si las poblaciones prosperan o sufren.
Los humedales costeros, que proporcionan servicios esenciales de los ecosistemas, como la filtración de agua, el control de inundaciones y el apoyo a la biodiversidad, son especialmente sensibles a los cambios del nivel del agua. Estas zonas de transición entre tierra y agua requieren condiciones hidrológicas específicas para mantener sus comunidades vegetales y sus funciones ecológicas características.
Pesca y Pesca Comercial
Los Grandes Lagos apoyan valiosas pesquerías comerciales y recreativas que contribuyen significativamente a las economías regionales. Los cambios en el nivel del agua afectan a las poblaciones de peces a través de múltiples caminos, incluyendo alteraciones para el hábitat desove, cambios en la temperatura del agua y química, y cambios en la dinámica de la red de alimentos. Especies que se producen en zonas costeras poco profundas son particularmente vulnerables a las fluctuaciones del nivel del agua que pueden exponer o inundar sus nidos.
Las operaciones comerciales de pesca tienen efectos económicos directos desde los niveles de agua cambiantes. El acceso a los terrenos pesqueros y los puertos puede restringirse durante períodos bajos de agua, mientras que el agua alta puede dañar la infraestructura pesquera y hacer que ciertas zonas sean demasiado peligrosas para navegar. Los cambios en la abundancia de la población de peces y la distribución impulsados por los impactos del nivel del agua en el hábitat pueden afectar las tasas de captura y la viabilidad económica de las operaciones de pesca.
La pesca recreativa, que genera una actividad económica sustancial mediante la venta de licencias, compras de equipos y gastos de turismo, se ve afectada de forma similar. Los pescadores pueden encontrar puntos de pesca favoritos inaccesibles o improductivos debido a los cambios del nivel del agua. Las marinas y las operaciones de pesca de alquiler deben adaptar sus instalaciones y servicios para adaptarse a las diferentes condiciones de agua, incurriendo en costos que puedan pasarse a los clientes.
Consideraciones de calidad del agua
Los niveles de agua influyen en la calidad del agua en los Grandes Lagos a través de varios mecanismos. Durante los períodos bajos de agua, los contaminantes se concentran más, potencialmente superando los estándares de calidad del agua y afectan la vida acuática. Los volúmenes reducidos de agua también pueden conducir a temperaturas más cálidas de agua, niveles de oxígeno disueltos más bajos y un crecimiento algal mayor, todo lo cual estresa el pescado y otros organismos acuáticos.
Los altos niveles de agua pueden mejorar la calidad del agua en algunos aspectos diluyendo contaminantes y aumentando la circulación del agua. Sin embargo, las inundaciones también pueden movilizar contaminantes de las zonas costeras y abrumar los sistemas de agua de tormenta y aguas residuales, lo que lleva a eventos de contaminación. La interacción entre los niveles de agua y la calidad del agua añade otra capa de complejidad para gestionar los ecosistemas de los Grandes Lagos bajo el cambio climático.
Riesgos de inundaciones y efectos comunitarios
Daños por bienes residenciales y comerciales
Los altos niveles de agua plantean importantes riesgos de inundaciones para las comunidades de la región de los Grandes Lagos. Miles de hogares, empresas e instalaciones públicas se encuentran en zonas vulnerables a las inundaciones durante los eventos de alta agua. Los niveles de agua récord 2019-2020 causaron cientos de millones de dólares en daños a la propiedad, con algunas comunidades que experimentaron repetidos eventos de inundación durante varios años.
El deterioro de edificios, destruye la propiedad personal y puede hacer que las viviendas no estén habitadas durante períodos prolongados. Incluso cuando el agua no entra en edificios, el agua alta puede socavar fundaciones, sótanos de inundación y espacios de rastreo, y dañar sistemas sépticos y pozos. Los costos de reparaciones, vivienda temporal y los ingresos de negocios perdidos crean dificultades financieras significativas para los propietarios y comunidades.
La cobertura de seguros por daños causados por inundaciones suele ser limitada o no está disponible en zonas de alto riesgo, dejando a los propietarios llevar el costo total de las pérdidas, lo que puede llevar a la disminución de los valores de propiedad en zonas vulnerables y a la dificultad de vender viviendas, capturar a los residentes en situaciones de riesgo. Algunas comunidades han implementado programas de compra para reubicar a los residentes de las zonas más vulnerables, pero estos programas son caros y pueden ser controvertidos.
Preocupaciones de salud pública y seguridad
El inundación crea varios riesgos de salud y seguridad públicos más allá del daño directo a la propiedad. Las aguas inundadas pueden contaminarse con aguas residuales, productos químicos y otros contaminantes, creando riesgos para la salud de los residentes y los trabajadores de limpieza. El crecimiento de los edificios inundados plantea riesgos de salud respiratoria que pueden persistir mucho después de que las aguas inundadas se retiren.
Los altos niveles de agua pueden reducir el acceso a las comunidades, aislar a los residentes y dificultar la respuesta de los servicios de emergencia. Las carreteras, los puentes y otras infraestructuras críticas pueden dañarse o destruirse, lo que requiere reparaciones prolongadas y costosas. El estrés y la perturbación causadas por los repetidos eventos de inundación cobran un peaje sobre la salud mental y la cohesión comunitaria.
Los sedimentos de fondo de lago expuestos pueden albergar contaminantes que se convierten en el aire como polvo, afectando potencialmente la calidad del aire. Los niveles de agua reducidos en puertos y puertos deportivos pueden concentrar contaminantes y crear condiciones estancadas que promuevan floraciones algas dañinas y el crecimiento bacteriano.
Gestión y respuesta de emergencia
La gestión de los extremos del nivel de agua requiere esfuerzos coordinados de respuesta de emergencia en múltiples jurisdicciones y organismos. Los gobiernos locales, estatales, provinciales y federales deben trabajar juntos para vigilar las condiciones, emitir advertencias, prestar asistencia a las comunidades afectadas y coordinar las actividades de recuperación. La frecuencia y gravedad crecientes de los niveles de agua extremanta los recursos y presupuestos de gestión de emergencia.
Las comunidades están elaborando planes de acción de emergencia específicamente para situaciones de agua elevadas y bajas, identificando zonas vulnerables, estableciendo rutas de evacuación y preposicionando recursos para una respuesta rápida. Las campañas de educación pública ayudan a los residentes a comprender los riesgos y prepararse para posibles inundaciones u otros efectos en el nivel del agua. Sin embargo, el mantenimiento de la conciencia pública y la preparación con el tiempo es difícil, especialmente durante períodos de niveles normales de agua.
Impactos agrícolas y abastecimiento de agua
Irrigación y Agua Disponibilidad
La agricultura en la región de los Grandes Lagos depende de suministros de agua fiables para riego, riego de ganado y procesamiento de alimentos. Si bien la región generalmente recibe precipitación adecuada, el riego es importante para cultivos de alto valor y durante períodos secos. Los cambios de nivel de agua en los Grandes Lagos pueden afectar la disponibilidad y el costo del agua para uso agrícola.
Durante períodos bajos de agua, los agricultores que sacan agua directamente de los lagos o conectan ríos pueden enfrentar restricciones o tener que invertir en tuberías de ingesta más largas o sistemas de bombeo. Los niveles de aguas subterráneas en zonas cercanas a los lagos suelen estar conectados a niveles de lagos, por lo que los niveles de lagos declinados pueden reducir la disponibilidad de agua subterránea para pozos.
Los altos niveles de agua pueden inundar tierras agrícolas cerca de las costas, destruyendo cultivos y haciendo que los campos sean inaccesibles para plantar o cosechar. Los suelos saturados de aguas altas prolongadas pueden retrasar la siembra de primavera y reducir los rendimientos incluso después de las recuperaciones de agua. Los campos inundados pueden requerir años para recuperar la productividad total, especialmente si la erosión ha eliminado el suelo superior o la arena depositada y los escombros.
Food Processing and Agricultural Industries
La región de los Grandes Lagos alberga importantes industrias de procesamiento de alimentos que dependen del agua para operaciones de limpieza, refrigeración y procesamiento. Estas instalaciones requieren suministros de agua fiables a una calidad y temperatura constantes. Los cambios de nivel de agua que afectan a los sistemas de ingestas o la calidad del agua pueden interrumpir las operaciones y aumentar los costos.
El transporte agrícola también depende de niveles de agua estables. Los elevadores de grano y otras instalaciones agrícolas ubicadas en los lagos dependen del transporte naval para trasladar productos al mercado. Los bajos niveles de agua que restringen la capacidad de transporte pueden crear cuellos de botella durante la temporada de cosecha, obligando a los agricultores a almacenar grano más largo o utilizar alternativas de transporte más costosas.
Energy Production and Hydropower
Generación hidroeléctrica
Las instalaciones hidroeléctricas de los Grandes Lagos y la conexión de las vías fluviales generan cantidades significativas de electricidad renovable. Los niveles de agua afectan directamente la cantidad de energía que estas instalaciones pueden producir, con extremos altos y bajos creando desafíos. La generación de energía óptima requiere mantener los niveles de agua dentro de límites específicos que equilibran la producción de energía con otros objetivos de ordenación del agua, como la navegación, el control de las inundaciones y la protección ambiental.
Durante períodos bajos de agua, la reducción del flujo a través de turbinas hidroeléctricas disminuye la generación de energía, lo que podría requerir que las empresas de suministro de energía dependan más fuertemente de las plantas de combustibles fósiles para satisfacer la demanda. Esto aumenta los costos de electricidad y las emisiones de gases de efecto invernadero, creando un circuito de retroalimentación que exacerba el cambio climático.
Las instalaciones hidroeléctricas del río St. Lawrence, que son las más grandes de la región, deben equilibrar cuidadosamente la generación de energía con el mantenimiento de los niveles de agua en el lago Ontario y garantizar la navegación segura a través de la fuga. Los efectos del cambio climático en los niveles de agua complican este ya difícil acto de equilibrio, que potencialmente requiere modificaciones a las reglas de funcionamiento e infraestructura.
Operaciones de centrales térmicas
Las centrales nucleares y fósiles de combustible ubicadas en los Grandes Lagos utilizan agua de lagos para enfriar, retirar y devolver enormes volúmenes de agua diariamente. Estas instalaciones requieren acceso confiable al agua de refrigeración para operar de forma segura y eficiente. Los cambios de nivel de agua pueden afectar los sistemas de ingesta y descarga, lo que puede obligar a las plantas a reducir la producción o apagarse durante condiciones extremas.
Los bajos niveles de agua pueden exponer las estructuras de consumo o reducir la diferencia de temperatura disponible para el enfriamiento, la disminución de la eficiencia de las plantas. Los altos niveles de agua pueden inundar las instalaciones o afectar la dispersión de agua de descarga calentada, lo que podría crear preocupaciones ambientales. Los costos de adaptación de los sistemas de enfriamiento para funcionar en los rangos más amplios del nivel de agua pueden ser sustanciales, y estos costos se transmiten finalmente a los consumidores de electricidad.
El cambio climático también aumenta las temperaturas de agua en los Grandes Lagos, lo que reduce la eficiencia de refrigeración de las centrales térmicas independientemente del nivel del agua. La combinación de niveles de agua cambiantes y temperaturas crea desafíos complejos para la infraestructura energética que fue diseñada para condiciones más estables.
Estrategias de adaptación y gestión del agua
Coordinación y gobernanza binacionales
La gestión de los niveles de agua de los Grandes Lagos requiere coordinación entre los Estados Unidos y Canadá a través de la Comisión Conjunta Internacional (IJC) y varios acuerdos binacionales. El IJC supervisa el funcionamiento de estructuras de control en el río St. Marys y St. Lawrence que regulan las salidas de los Lagos Superior y Ontario. Estas estructuras proporcionan una capacidad limitada para influir en los niveles de agua, pero su funcionamiento debe equilibrar varios intereses competidores.
En los últimos años se ha prestado mayor atención a los enfoques de gestión adaptativa que pueden responder a las cambiantes condiciones e incorporar nuevos conocimientos científicos. El IJC ha actualizado los planes de funcionamiento para el lago Ontario y el río San Lorenzo para equilibrar mejor los riesgos de inundaciones y erosión con otros objetivos. Se están realizando esfuerzos similares para otras partes del sistema, pero la complejidad de los intereses de los interesados y las limitaciones de las estructuras de control físico limitan lo que se puede lograr mediante cambios operacionales por sí solo.
Los sistemas de pronóstico y monitoreo mejoran a los administradores de agua y los actores se preparan para cambiar las condiciones. Hay una previsión oficial del nivel de agua estacional para los Grandes Lagos, emitida conjuntamente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos - Detroit District and Environment and Climate Change Canada's Great Lakes-St. Lawrence Regulation Office durante la primera semana de cada mes. Estas agencias tienen autoridad operativa a través de la Comisión Conjunta Internacional para supervisar el funcionamiento de las estructuras de control en el número de St.
Resiliencia de infraestructura y normas de diseño
La adaptación de la infraestructura a las funciones de los distintos niveles más amplios de agua requiere actualizar las normas de diseño e invertir en sistemas más resistentes. La nueva construcción en las zonas costeras debe dar cuenta de los extremos proyectados del nivel de agua, incluidos los retrocesos apropiados de las costas y la elevación de las instalaciones críticas por encima de los niveles de inundación.
Los diseños de infraestructura flexibles que pueden acomodar niveles de agua variables son cada vez más importantes. Los muelles flotantes, las ingestas de agua ajustables y los sistemas modulares de protección de la costa proporcionan adaptabilidad que las estructuras fijas no pueden coincidir. Si bien estas soluciones pueden tener costos iniciales más altos, pueden resultar más rentables a largo plazo evitando repetidos ciclos de daño y reparación.
Se están actualizando los códigos de construcción y las normas de zonificación en las zonas costeras para reflejar el aumento de los riesgos derivados de los extremos del nivel del agua. Algunas jurisdicciones están restringiendo el nuevo desarrollo en las zonas de alto riesgo o requieren medidas de protección más amplias. Estos enfoques regulatorios se enfrentan a problemas políticos, pero son esenciales para reducir las pérdidas futuras y evitar patrones insostenibles de desarrollo.
Gestión basada en los ecosistemas
La protección y restauración de los ecosistemas naturales brinda múltiples beneficios para adaptarse a los cambios del nivel del agua. Los humedales costeros absorben la energía de las ondas, reducen la erosión y proporcionan capacidad de almacenamiento de inundaciones, al tiempo que apoyan la biodiversidad y la calidad del agua. El almacenamiento de humedales y otras características naturales de la costa puede ser más rentable que los enfoques de ingeniería dura y proporciona beneficios co-que no pueden ser diseñados estructuras.
Las prácticas de ordenación de cuencas hidrográficas que reducen el desguace y promueven la recarga de agua subterránea ayudan a las fluctuaciones moderadas del nivel del agua y a mejorar la calidad del agua. La infraestructura verde en las zonas urbanas, incluidos los jardines de lluvia, los pavimentos permeables y los bosques urbanos, reduce las corrientes de agua de tormenta que contribuye a las inundaciones y la erosión.
La protección de las costas no desarrolladas y el establecimiento de facilidades de conservación impide el desarrollo en zonas de alto riesgo y mantiene procesos naturales que apoyan la resiliencia de los ecosistemas. Los programas de adquisición de tierras, aunque costosos, pueden ser eficaces en función de los costos a largo plazo de proteger y reparar repetidamente la infraestructura en lugares vulnerables.
Instrumentos e incentivos económicos
Las herramientas económicas pueden fomentar la adaptación y reducir la vulnerabilidad a los impactos del nivel del agua. Los programas de seguros que reflejen con precisión el riesgo pueden desalentar el desarrollo en zonas de alto riesgo y alentar a los propietarios a invertir en medidas de protección. Sin embargo, el seguro debe ser asequible y disponible para ser eficaz, requiriendo un diseño cuidadoso y subsidios potencialmente públicos para los propietarios de propiedades de bajos ingresos.
Los incentivos fiscales y programas de concesión de subvenciones pueden apoyar las inversiones de adaptación de los propietarios y comunidades. La financiación para la protección de las costas, las mejoras de infraestructura y los compradores de bienes ayuda a distribuir los costos de adaptación más equitativamente y permite la acción que de otra manera no sea asequible. Los gobiernos federal, estatal y provincial han establecido varios programas de asistencia, pero la financiación a menudo no tiene necesidades.
La inversión en adaptación genera beneficios económicos evitando pérdidas futuras y manteniendo la productividad de las industrias dependientes de los Grandes Lagos. Los análisis de costos y beneficios muestran cada vez más que la adaptación proactiva es más económica que la respuesta y recuperación reactivas ante desastres. Sin embargo, la obtención de financiación para la adaptación sigue siendo difícil, especialmente para las medidas que proporcionan beneficios en los horizontes prolongados.
Necesidades de investigación y Gaps de conocimiento
Mejoramiento de las proyecciones climáticas
A pesar de los avances significativos en el modelado climático, siguen existiendo incertidumbres sustanciales en la proyección de futuros niveles de agua de los Grandes Lagos. Se necesita una investigación continua para mejorar la comprensión de las complejas interacciones entre procesos atmosféricos, dinámicas de lagos y hidrología de cuencas hidrográficas. Los modelos de resolución superior que mejor representan las características climáticas locales y los procesos de lagos pueden reducir la incertidumbre y proporcionar información más útil para los responsables de las decisiones.
El monitoreo a largo plazo de los niveles de agua, variables climáticas y condiciones de los ecosistemas proporciona datos esenciales para validar modelos y detectar las tendencias emergentes. Los datos de los niveles de agua de los Grandes Lagos constituyen uno de los conjuntos de datos hidrometeorológicos de alta calidad más largos de América del Norte con registros de indicadores de referencia de los Estados Unidos que comienzan en 1860. Mantener y mejorar esta red de monitoreo es fundamental para entender cómo el sistema está cambiando y mejorando nuestra capacidad para proyectar las condiciones futuras.
La investigación sobre los fenómenos extremos y sus impactos es particularmente importante, dado el aumento de la frecuencia y la gravedad de los extremos del nivel del agua. Entender los procesos físicos que impulsan cambios rápidos en el nivel del agua y los efectos de la cascada en los ecosistemas y la infraestructura puede servir de base para mejorar las estrategias de preparación y respuesta.
Evaluación de los efectos socioeconómicos
Es necesario evaluar más exhaustivamente los efectos económicos y sociales de los cambios en el nivel del agua para apoyar la adopción de decisiones y priorizar las inversiones en materia de adaptación. Las evaluaciones actuales de los efectos a menudo se centran en los costos directos, como los daños causados por la propiedad y las perturbaciones del transporte marítimo, pero los efectos indirectos y acumulativos pueden ser igualmente o más importantes.
Comprender cómo las comunidades y los grupos demográficos se ven afectados por los cambios en el nivel del agua es importante para garantizar políticas de adaptación equitativas. Las comunidades de bajos ingresos y las comunidades de color pueden enfrentar efectos desproporcionados y tienen menos recursos para adaptarse, planteando preocupaciones de justicia ambiental que deben informar de las respuestas normativas.
La investigación sobre la eficacia de las diferentes estrategias de adaptación puede ayudar a las comunidades y los encargados de formular políticas a tomar decisiones informadas sobre dónde invertir recursos limitados. Estudios comparativos de diferentes enfoques para la protección de las costas, el diseño de infraestructura y la planificación del uso de la tierra pueden identificar las mejores prácticas y las lecciones aprendidas.
Respuesta y Resiliencia a los ecosistemas
Comprender cómo los ecosistemas de los Grandes Lagos responden a los niveles de agua cambiantes y otros factores de estrés climático es esencial para una gestión ambiental eficaz. La investigación sobre poblaciones de peces, dinámica de humedales y interacciones de especies invasivas en condiciones de agua variables puede servir de base a estrategias de conservación y ayudar a predecir futuros cambios ecológicos.
La identificación de los umbrales y puntos de inflexión de los ecosistemas más allá de los cuales la recuperación se hace difícil o imposible es fundamental para fijar objetivos de gestión y evitar daños irreversibles. Los programas de vigilancia ecológica a largo plazo proporcionan datos esenciales para detectar cambios y evaluar la eficacia de las acciones de gestión.
La investigación sobre las soluciones de adaptación basadas en la naturaleza y sus múltiples beneficios pueden apoyar una adopción más amplia de estos enfoques. Demostrar la eficacia en función de los costos y los beneficios colaterales de la infraestructura verde y la restauración de los ecosistemas puede superar el escepticismo y fomentar la inversión en soluciones naturales.
Recomendaciones de política y futuras orientaciones
Gestión integrada de los recursos hídricos
Para hacer frente a los problemas de los niveles de agua cambiantes es necesario adoptar enfoques integrados que tengan en cuenta la gama completa de objetivos de ordenación del agua y los intereses de los interesados. Las decisiones sobre la regulación del nivel del agua, la inversión en infraestructura y la planificación del uso de la tierra deben coordinarse en todas las jurisdicciones y sectores para evitar las acciones en conflicto y maximizar los beneficios.
Los procesos de participación de los interesados que reúnen diversos intereses, incluidos el transporte marítimo, la energía hidroeléctrica, los municipios, los grupos ambientales y las comunidades indígenas, pueden crear consenso en torno a los enfoques de gestión y las estrategias de adaptación.
Los marcos de gestión adaptativa que permiten el aprendizaje y el ajuste a lo largo del tiempo son esenciales dadas las incertidumbres en las proyecciones climáticas y las respuestas a los ecosistemas. Los planes de gestión deben incluir los desencadenantes para el examen y la revisión basados en la vigilancia de los datos y el nuevo entendimiento científico.
Climate Change Mitigation
Aunque es necesario adaptar los niveles de agua cambiantes, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero para limitar el cambio climático futuro sigue siendo la estrategia más importante a largo plazo. La región de los Grandes Lagos tiene importantes oportunidades de reducir las emisiones mediante la eficiencia energética, el desarrollo de energía renovable, el transporte sostenible y otras medidas.
Los planes de acción regionales sobre el clima deberían examinar explícitamente las conexiones entre las reducciones de las emisiones y los efectos del nivel del agua. Demostrar cómo los esfuerzos de mitigación pueden reducir los futuros extremos del nivel del agua y los costos asociados pueden fomentar el apoyo a políticas climáticas ambiciosas.
La cooperación internacional en materia de mitigación del cambio climático es esencial, ya que la región de los Grandes Lagos no puede resolver el problema por sí sola. La promoción de políticas climáticas nacionales e internacionales sólidas debe ser una prioridad para los estados y provincias de los Grandes Lagos, dada su alta vulnerabilidad a los efectos climáticos.
Financiación y recursos
Los gobiernos federales, estatales y provinciales deberían aumentar las inversiones en los programas de los Grandes Lagos, reconociendo la importancia económica de la región y los costos de la inacción. Los mecanismos de financiación innovadores, incluidos los bonos verdes y las asociaciones entre los sectores público y privado, pueden complementar las fuentes de financiación tradicionales.
Los programas de asistencia técnica que ayudan a las comunidades y propietarios a comprender los riesgos y aplicar las medidas de adaptación son valiosos complementos de la asistencia financiera. Muchas comunidades más pequeñas carecen de los conocimientos especializados para evaluar las vulnerabilidades y elaborar planes de adaptación, y el acceso a los recursos técnicos puede permitir una acción más eficaz.
La prioridad de las inversiones basadas en los riesgos, la vulnerabilidad y los beneficios conjuntos garantiza que se utilicen con eficacia recursos limitados. Los marcos de análisis de costos y decisiones multicriterios pueden ayudar a identificar proyectos de alta prioridad que proporcionen el mayor rendimiento de las inversiones y cumplan múltiples objetivos.
Conclusión: Construir la Resiliencia para un futuro incierto
Los efectos del calentamiento global en los niveles de agua de los Grandes Lagos representan uno de los retos ambientales y económicos más importantes que enfrenta la región. Un mayor entendimiento de que los extremos en los niveles de agua observados en el pasado pueden ser superados bajo un clima cambiante ayudará a planificar futuros desarrollos y actividades dentro de la cuenca de los Grandes Lagos con una evaluación de riesgo costera y ayuda a los comunicados a crear resiliencia a los futuros extremos.
La investigación científica más reciente sugiere que los niveles de agua probablemente aumenten en promedio en las próximas décadas, pero con mayor variabilidad y extremos más frecuentes en ambas direcciones. Esto crea un complejo desafío para los millones de personas y miles de negocios que dependen de los Grandes Lagos. La adaptación requerirá una acción coordinada a través de múltiples escalas, desde propietarios individuales hasta organismos de gobierno internacional.
Las apuestas económicas son enormes. Con una economía regional de 6 billones de dólares e industrias críticas, incluyendo el transporte marítimo, la fabricación, el turismo, la agricultura y la producción energética, todos dependientes de niveles estables de agua, los costos de inacción exceden con creces las inversiones necesarias para la adaptación. Medidas proactivas para proteger la infraestructura, restaurar los ecosistemas y mejorar la gestión del agua pueden reducir las pérdidas futuras y mantener la vitalidad económica de la región.
El éxito requerirá abrazar la incertidumbre y crear flexibilidad en nuestros sistemas e instituciones. En lugar de tratar de mantener patrones históricos de nivel de agua, debemos aceptar que los Grandes Lagos están entrando en una nueva era de mayor variabilidad y diseñar nuestra infraestructura, economías y comunidades para ser resistentes en una amplia gama de condiciones. Esto representa un cambio fundamental en cómo pensamos en la gestión del agua y el desarrollo costero.
Los desafíos son significativos, pero también las oportunidades. Las inversiones en adaptación pueden crear empleos, impulsar la innovación y mejorar la calidad de vida al mismo tiempo que protegen los recursos naturales que hacen especial la región de los Grandes Lagos. Al actuar ahora para prepararnos para cambiar los niveles de agua, podemos asegurar que las generaciones futuras sigan beneficiándose de estos notables mares de agua dulce que han modelado la historia de la región y determinarán su futuro.
Para más información sobre los niveles de agua de los Grandes Lagos y los impactos del cambio climático, visite el NAA Great Lakes Environmental Research Laboratory, el Grandes Lagos Integrated Sciences and Assessments, el Comisión Conjunta Internacional], y los [FLT and Climate page6]
Retos y efectos clave Resumen
- La erosión de las líneas aéreas y los daños a la propiedad: Los altos niveles de agua combinados con los eventos de tormenta aceleran la erosión costera, socavan los edificios, carreteras y servicios, y provocan cientos de millones de dólares en daños a propiedades residenciales y comerciales.
- Flooding of coastal communities: Record high water levels in 2019-2020 flooded thousands of homes and businesses, creating public health hazards, displacing residents, and tening emergency management resources across the region.
- La interrupción de las rutas de transporte y el aumento de los costos de transporte: Tanto los niveles altos como bajos de agua limitan la navegación, obligando a los buques a cargar cargas más ligeras, aumentando el número de viajes requeridos, y aumentando los costos para las industrias dependientes de los Grandes Lagos.
- Declaración en poblaciones de peces y pérdida de hábitat: Las fluctuaciones rápidas del nivel del agua perturban el desperdicio, la inundación o la exposición de hábitats críticos de humedales, y alteran la dinámica de la red de alimentos, amenazando tanto la pesca comercial como la recreativa.
- ] Gastos de mantenimiento y adaptación de infraestructuras crecientes: Los sistemas de consumo de agua, instalaciones de aguas residuales, puertos deportivos, centrales eléctricas y otras infraestructuras requieren modificaciones costosas para funcionar en una gama más amplia de niveles de agua, con miles de millones de dólares en inversiones necesarias.
- Los impactos agrícolas y los desafíos del abastecimiento de agua: La inundación destruye los cultivos y hace que los campos sean inaccesibles, mientras que los bajos niveles de agua afectan los sistemas de riego y la disponibilidad de agua subterránea, reduciendo la productividad agrícola y aumentando los costos.
- ] Limitaciones de producción de energía: Las instalaciones hidroeléctricas y centrales térmicas enfrentan desafíos operacionales de los extremos del nivel del agua, potencialmente reduciendo la generación de energía eléctrica y aumentando los costos de electricidad para los consumidores.
- Degradación del ecosistema y pérdida de biodiversidad: Modificación de los niveles de agua estresan los ecosistemas acuáticos y costeros, amenazando a las especies que dependen de condiciones específicas de hábitat y reduciendo los servicios ecológicos que proporcionan los ecosistemas saludables.
- Las pérdidas económicas en varios sectores: Los impactos combinados en el transporte marítimo, el turismo, la pesca, la fabricación, la agricultura y otras industrias crean costos económicos sustanciales que se desbordan a través de la economía regional de los Grandes Lagos de $6 billones.
- Un aumento de la incertidumbre y los desafíos de planificación: Una mayor variabilidad y extremas más frecuentes dificultan la planificación de las inversiones en infraestructura, la gestión de los recursos y la adopción de decisiones comerciales a largo plazo, creando riesgos y costos económicos adicionales.