Hydrological dynamics in a small catchment with silvopastoral land use in SW Spain

Abstract

Hydrological processes were investigated since the year 2000 in a semiarid rangeland with disperse cover of evergreen holm oaks. In this article results are presented on the spatial variation of rainfall in the catchment using a network of 6 raingauges. Results are also presented on soil water dynamics, which were studied under different vegetation covers and varying soil depths. Furthermore, the temporal variation of runoff generation in the basin outlet is reviewed, taking into account different timescales. The following results can be highlighted: spatial variation of rainfall in the catchment at annual or monthly scale was low. However, large dispersion exists in the case of individual rainstorms, when the differences between the 6 raingauges varied strongly, both for daily values as well as maximum intensities. Events with high spatial variation are presumably related with small, localized storms, particularly those of high intensity and short duration, and those showing low variation are probably of frontal origin. Soil moisture presented seasonal patterns clearly dependent on factors such as rainfall or evapotranspirative demand. Spatial distribution of soil moisture was mainly affected by physiographic terrain characteristics and vegetation covers. Generally, in dry hydrological years, soil moisture was lower beneath than beyond the tree canopies, while the opposite was observed in wet years. Dry situations increase the intensity and duration of soil water deficits, enhance the evaporative demand and increment water storage capacity by covers. Channel flow in dehesas depends highly on the antecedent moisture conditions and particularly on the water content of the sediment-filled valley bottoms. If these areas become saturated, high amounts of runoff are produced during rainfall events. Under high intensity rainstorms Hortonian overland flow is rapidly generated on hillslopes producing a quick channel response. Interannual runoff variation is very high, the more frequent low rainfall years provoke very low total water flow, contrasting with less frequent years of above average rainfall, which are the ones producing high total runoff. It can be concluded that the hydrological dynamics in Mediterranean rangelands with a disperse tree cover are complex, both regarding soil water and catchment runoff, being highly variable in time. Future changes in land use or climate could affect notably the hydrological dynamics of the catchment, and hence similar upland basins. For example, a notable increase of tree cover would reduce water availability of pasture plants, particularly during dry years. A decrease of annual rainfall amounts and/or increased drought intensities, as a consequence of climate change, would enlarge periods of soil moisture deficit for pasture plants, as well as a reduction of runoff.

Desde el año 2000 se monitorizan los procesos hidrológicos en una cuenca semiárida de dehesa con arbolado disperso de encinas. En este artículo se presentan los resultados sobre la variación espacial de la precipitación en la cuenca, utilizando una red de 6 pluviómetros. También se presentan resultados acerca de la dinámica de agua edáfica que se estudiaron bajo distintas coberturas de vegetación y diferentes profundidades del suelo. Además, la variación temporal de la generación de escorrentía en la salida de la cuenca es examinada, tomando en consideración distintas escalas de tiempo. Se pueden resaltar los siguientes resultados: la variación espacial de la precipitación a escala anual y mensual es baja. No obstante, existe gran dispersión en el caso de tormentas de lluvia individuales, siendo muy variables las diferencias entre los 6 pluviómetros en el caso de los valores diarios así como de intensidades máximas. Eventos con elevada variación espacial están probablemente relacionados con tormentas localizadas, particularmente aquellos con elevada intensidad de lluvia y corta duración, y aquellos eventos de baja variación espacial se relacionan presumiblemente con lluvias de origen frontal. La humedad del suelo muestra una dinámica estacional clara, dependiendo de factores como la precipitación y la demanda evaporativa. La distribución espacial de la humedad del suelo estuvo afectada por características fisiográficas del terreno y la cobertura vegetal. Generalmente, durante años hidrológicos secos, el contenido de agua edáfica es menor bajo la copa de los árboles que en los espacios abiertos. Condiciones secas incrementan la intensidad y duración de los déficits de agua en el suelo, aumentando la demanda evaporativa y la capacidad de almacenamiento de las coberturas. El flujo en el cauce depende fuertemente de las condiciones antecedentes de humedad y, particularmente, del contenido de los sedimentos en el fondo de los valles. La saturación de estas zonas provoca la producción de grandes cantidades de escorrentía durante los eventos de precipitación. Durante lluvias de elevada intensidad se genera rápidamente escorrentía de tipo hortoniano en las laderas, produciendo una respuesta muy rápida en el canal. La variación interanual de la escorrentía es elevada, siendo más frecuentes los años secos que provocan aportaciones de agua muy bajas, contrastando con aquellos años menos frecuentes y con precipitaciones superiores a la media, que producen aportaciones elevadas. Se puede concluir que las dinámicas hidrológicas en dehesas mediterráneas con arbolado de Parapuños o cuencas similares. Por ejemplo, un incremento considerable de de Parapuños o cuencas similares. Por ejemplo, un incremento considerable de la cubierta arbórea podría reducir la disponibilidad de agua para los pastizales, particularmente durante años secos. Un descenso de las precipitaciones anuales y/o un incremento de las intensidades de sequías, como consecuencia del cambio climático, significaría una extensión de los períodos de déficit de agua edáfica para los pastizales, así como una reducción de la escorrentía. la cubierta arbórea podría reducir la disponibilidad de agua para los pastizales, particularmente durante años secos. Un descenso de las precipitaciones anuales y/o un incremento de las intensidades de sequías, como consecuencia del cambio climático, significaría una extensión de los períodos de déficit de agua edáfica para los pastizales, así como una reducción de la escorrentía. disperso son complejas, considerando tanto el agua edáfica como la escorrentía de la cuenca, siendo altamente variables en el tiempo. Cambios futuros de usos del suelo o de clima pueden afectar notablemente a las dinámicas hidrológicas de Parapuños o cuencas similares. Por ejemplo, un incremento considerable de la cubierta arbórea podría reducir la disponibilidad de agua para los pastizales, particularmente durante años secos. Un descenso de las precipitaciones anuales y/o un incremento de las intensidades de sequías, como consecuencia del cambio climático, significaría una extensión de los períodos de déficit de agua edáficapara los pastizales, así como una reducción de la escorrentía.