Pedro R. Soto Navarro Hidrogeólogo con 30 años de experiencia en exploración hidrogeológica, hidrogeoquímica, contaminación y recarga artificial, cinco años en exploración petrolera y 20 años en la docencia.
Los efectos de la sequía en las aguas subterráneas se dan a largo, mediano y corto plazo, dependiendo de la tasa de renovación en los distintos ambientes hidrogeológicos. En acuíferos libres someros granulares y en algunos semiconfinados profundos, la respuesta puede notarse en periodos cortos. En los libres profundos granulares, sus secuelas no serían fácilmente distinguibles a escala humana. Conviene conocer en lo posible estas repercusiones para fortalecer el manejo responsable del recurso.
Palabras clave: sequía, acuíferos libres, acuíferos semiconfinados y confinados, cambio climático.
Desde el punto de vista geográfico, nuestro país se encuentra prácticamente en las latitudes desérticas y semidesérticas del Hemisferio Norte, alrededor del Trópico de Cáncer. Sin embargo, imágenes satelitales de la distribución geográfica de la vegetación, tanto en verano como en invierno, muestran que gracias a fenómenos hidrometeorológicos como huracanes y frentes fríos se presentan importantes precipitaciones pluviales, especialmente en muchas zonas montañosas y costeras, así como en las porciones meridionales de nuestra nación. Es por esta razón que se cuenta con importantes ríos y algunos lagos, cuyas aguas son muchas veces almacenadas en presas y bordos para su posterior uso o aprovechamiento.
Sin embargo, el agua subterránea también es un recurso fundamental en el desarrollo de México (tabla 1): la Comisión Nacional del Agua (Conagua) informa que en el año 2020 el uso consuntivo de agua superficial y subterránea representó un volumen total de 89,550 hectómetros cúbicos (hm3), del cual el 39.4% fue extraído del subsuelo. Aunque la agricultura fue la actividad más favorecida por las aguas subterráneas (36.9% del volumen total aprovechado para ese uso), los acuíferos constituyeron la fuente principal para el abastecimiento público y la industria autoabastecida, con volúmenes de 7,460 hm3 y 2,400 hm3, respectivamente: 56.6 y 53.8% del total de cada sector.
Por ello, debido a la importancia del agua subterránea (>39% de total del uso consuntivo), se requiere el diseño de políticas de manejo para su apropiada preservación, tanto en cantidad como en calidad, siendo esto función de sus tasas de movimiento y de intercambio.
La tasa de movimiento del agua en la hidrósfera (tabla 2: se detalla la tasa de intercambio para el agua dulce, su volumen y distribución en la hidrósfera) es de cientos de kilómetros por día en la atmósfera; de decenas de kilómetros por día para el agua superficial; metros por año para el agua del subsuelo y metros por día en glaciares y casquetes polares. Por otra parte, la mayor tasa de intercambio se encuentra en los casquetes polares y la más corta en la atmósfera y en los ríos, en tanto que en el agua subterránea es de casi tres siglos (USGS, 2004), aunque la circulación del agua subterránea depende del tipo de ambiente hidrogeológico, de la profundidad y de la proximidad respecto a zonas de recarga (figura 1). Por lo demás, el cambio climático actual estaría modificando estas cifras promedio, en especial en los glaciares de alta montaña.
Hidrósfera y cambios climáticos
De acuerdo con Kotwicki (2009), la presencia de agua en la hidrósfera es un episodio directamente relacionado con la luminiscencia del Sol: el agua oceánica desaparecería dentro de unos 1,300 millones de años o antes, pues el astro alcanzaría la etapa de gigante roja en 5,000 millones de años. Por fortuna falta mucho para eso, pero debe recordarse que nuestro planeta ha estado en constante evolución: los cambios climáticos y las variaciones eustáticas (nivel global del mar) han sido una constante en su historia geológica, con sus impactantes consecuencias en la biota. En el registro fosilífero se han identificado cinco extinciones masivas; las especies más afectadas han sido las dominantes, y ello ha dado paso a seres más evolucionados. En nuestro caso, la humanidad es la especie dominante actual e históricamente se ha demostrado su vulnerabilidad ante cambios climáticos en tiempo y magnitud, por breves que estos sean. Ejemplos claros son (Langgut et al., 2013): la crisis climática de la Edad de Bronce tardía (1250-100 antes de nuestra era, a.n.e.) en el Mediterráneo, que afectó a las culturas micénica e hitita y a las poblaciones de Egipto y Canaán, y los periodos Caluroso Romano (siglos X y XI) y de la Edad Media (~0 a.n.e.). Resulta notable el periodo de un inusual clima inclemente, hambruna y enfermedades en la zona mediterránea correlacionado con una erupción masiva del volcán Okmok en Alaska en el año 43 a.n.e. (McConnell et al., 2020). En el caso de nuestro país, se han identificado de 1400 a 2012 –a partir de un estudio de correlación de regímenes de humedad con el crecimiento de anillos de árboles de bosques antiguos– tres importantes sequías (Stahle et al., 2016): la sequía azteca del año Uno Conejo (1454), la del año del hambre (1785-1786) y la precedente a la Revolución mexicana (1909-1910).
En los últimos años se ha hecho énfasis en el cambio climático debido al calentamiento global provocado por el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero producidos por la humanidad industrializada que quema incesantemente combustibles fósiles, la gran mayoría de ellos formados hace varios millones de años. Son consabidas las consecuencias: ENSO-La Niña, sequías más intensas y prolongadas y formación de superhuracanes; tornados y trombas más enérgicos con una mayor distribución geográfica (Dubái, abril de 2024).
De particular interés ha sido el incremento de las concentraciones en la atmósfera del dióxido de carbono ante la biocinética, aparentemente más lenta, responsable de su incorporación en los océanos: primero como ácido carbónico y bicarbonatos solubles, luego como exoesqueleto de organismos acuáticos y, finalmente, con la formación de rocas carbonatadas marinas y lacustres como parte del ciclo litostático del planeta.
Para asumir los efectos de este más reciente cambio climático en el desarrollo humano, se requiere una fuente de agua confiable y constante: el sabio aprovechamiento del agua subterránea se abre como un área de oportunidad, pues su demanda se incrementaría al verse disminuido el volumen de aguas superficiales ante sequías prolongadas y severas.
Las aguas subterráneas
En México existen 11 provincias hidrogeológicas (figura 2) descritas por Velázquez y Ordaz (1992). Si bien la renovación del agua subterránea guarda una estrecha relación con la recarga natural por precipitaciones –debido a las diversas profundidades, ambientes hidrogeológicos y distintas tasas de intercambio–, la respuesta en términos de niveles piezométricos, así como en características hidrogeoquímicas ante periodos de abundantes lluvias o sequías intensas y prolongadas, no sería necesariamente inmediata (como en el caso de las aguas superficiales), sino también a mediano y largo plazo. En acuíferos libres someros granulares (poco espesor de la zona no saturada) y en algunos semiconfinados y confinados profundos, la respuesta podría notarse en periodos cortos. La disminución del caudal de los manantiales e incluso su desaparición serían una de las consecuencias inmediatas de sequías prolongadas. En acuíferos libres profundos granulares y de rocas ígneas (de conductividad hidráulica moderada), en los que exista un importante espesor de la zona no saturada y sus tasas de renovación sean grandes, las repercusiones de las sequías no serían fácilmente distinguibles a escala humana, a diferencia de las correspondientes derivadas de la sobreexplotación: fuertes abatimientos de los niveles piezométricos, subsidencia y aumento en costos de extracción, entre otros. En algunos casos, el minado del agua subterránea ha sido de tal magnitud que acuíferos originalmente semiconfinados han pasado a ser libres, como ha sido el caso de los acuíferos de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, del valle de Toluca y Cuautitlán-Pachuca de la provincia 8.
Una de las interacciones más importantes entre las aguas subterráneas y las corrientes superficiales es la que se presenta en un subálveo (figura 3): el río alimenta al acuífero con o sin conexión hidráulica (influente); el río presenta flujo base, pues recibe agua del acuífero (efluente). Estas relaciones, presentes prácticamente en las 11 provincias, pueden variar por tramo del río y en forma estacional, siendo las sequías las condiciones que darían lugar a la desaparición del flujo base y a una disminución notable del rendimiento de pozos o norias construidas en el subálveo o allende las márgenes del río (bank filtration). En este caso, los pozos radiales serían los más afectados: la carga hidráulica disminuiría con el tirante del río y, por ley de Darcy, el caudal se reduciría (provincia 9).
Para el caso de acuíferos teniendo relación con cuerpos de aguas superficiales salobres o salinas (agua de mar), e incluso salmueras, si se presenta una disminución de la carga piezométrica resultado de una sequía prolongada se podría ampliar la zona de difusión de la interfase agua dulce-agua salobre/salada, con consecuencias en la calidad e hidrogeoquímica del agua subterránea. Este podría ser el caso especialmente de acuíferos granulares costeros libres y de los alojados en islas y barras arenosas, situación que se agravaría en el caso de sobreexplotación (por ejemplo, La Paz y costa de Hermosillo de las provincias 1 y 2, respectivamente). Existe el caso especial del acuífero Península de Yucatán (provincia 11), alojado en una plataforma de gran extensión y vulnerable a la contaminación antropogénica y a la intrusión de agua subterránea marina y a la invasión del mar (sur de Quintana Roo), en donde los efectos negativos de las sequías serían un tanto mitigados por su naturaleza cárstica carbonatada y de alta transmisividad.
Existen acuíferos semiconfinados y confinados muy profundos de naturaleza cárstica que responden rápidamente tanto a las precipitaciones como a las sequías. Ejemplos de ello son los acuíferos Saltillo-Ramos Arizpe y Campo Buenos Aires de la provincia 5 (figuras 4 y 5).
Consecuencias adicionales de los periodos de sequía prolongados e intensos son la proliferación de incendios forestales, cuyo efecto en las aguas subterráneas sería por la ausencia de vegetación y, cuando las lluvias se presenten, aumento de la escorrentía con el transporte de una mayor carga sedimentaria (erosión), y disminución de una retención que propicie la infiltración que recargue los acuíferos.
Adicionalmente, se prevé una mayor demanda de aguas subterráneas en acuíferos transfronterizos, lo que podría generar desacuerdos y cierta tensión económico-social, especialmente en la porción norte central y noroeste del país (provincias 1, 4 y 5). El intercambio de agua virtual también se vería incrementado, con déficit para los exportadores de productos agrícola-ganaderos e industriales.
Conviene conocer en lo posible las secuelas de los periodos de sequía intensa en las aguas subterráneas para fortalecer su manejo responsable mediante el diseño de políticas adecuadas con la participación conjunta de sociedad y gobierno. Es imprescindible reforzar la comprensión del recurso, habida cuenta del reto que representa el evitar su minado excesivo. Algunas acciones recomendables son:
- Evaluar la recarga natural y la inducida.
- Caracterizar las tasas de intercambio mediante estudios con isótopos (tritio, 14C, 4He y 36Cl).
- Intensificación del monitoreo piezométrico para su correlación con el potencial acuífero (almacenamiento) con herramientas satelitales como GRACE (Gravity Recovery & Climate Experiment) para dar seguimiento a la evolución a mediano y largo plazo del recurso.
- Promover la recarga artificial, en especial con aguas residuales.
Sobre esta última acción, se debe aclarar que antes es necesario fomentar el reúso por cuestiones normativas y de costo-beneficio. En nuestro país, este tipo de recarga tiene varias particularidades: en primer lugar, si bien existe la normativa necesaria (NOM-014-CONAGUA-2003), debido a que el agua subterránea es un bien de la nación, al usuario que recargue no le es permitido extraer parte o la totalidad del volumen recargado: simplemente, se pierden los derechos asignados o concedidos. Sin embargo, existen estímulos fiscales (artículo 224, fracción V de la Ley Federal de Derechos) siempre y cuando se cuente con el certificado de calidad del agua. Este certificado debería ajustarse a las características hidrogeoquímicas naturales para cada acuífero receptor de la recarga artificial. Es por esta razón que la conceptualización de MAR (Managed Aquifer Recharge) definitivamente no es del todo aplicable en nuestro contexto nacional, como sí lo es en otros países.
Conclusiones
El cambio climático ha sido una constante en el planeta desde que cuenta con hidrósfera y ha influido grandemente en la evolución de los seres vivos. La humanidad a lo largo de su historia ha enfrentado diversos climas adversos, pero la presente civilización, con su uso de combustibles fósiles y no fósiles, ha contribuido al calentamiento global, con las consabidas consecuencias: ENSO-La Niña, sequías más intensas/prolongadas y formación de superhuracanes y de tornados y trombas más enérgicos, con una mayor distribución geográfica. Aquí es donde las aguas subterráneas podrían representar una fuente de agua confiable y constante: su demanda se incrementaría al verse disminuido el volumen de aguas superficiales ante esas sequías. Sin embargo, debido a las diversas profundidades, ambientes hidrogeológicos y distintas tasas de intercambio, la respuesta en términos de niveles piezométricos, así como en características hidrogeoquímicas ante periodos de abundantes lluvias o sequías intensas y prolongadas, no sería necesariamente inmediata, sino también a mediano y largo plazo. En acuíferos libres someros granulares (poco espesor de la zona no saturada) y en algunos semiconfinados y confinados profundos, la respuesta podría notarse en periodos cortos. La disminución del caudal de los manantiales, e incluso su desaparición, sería una de las consecuencias inmediatas de sequías prolongadas. En acuíferos libres profundos granulares y algunos de litología ígnea, con un importante espesor de la zona no saturada y grandes tasas de renovación, sus secuelas no serían fácilmente distinguibles a escala humana, a diferencia de las correspondientes derivadas de la sobreexplotación. Conviene conocer en lo posible estas repercusiones para fortalecer el manejo responsable del recurso mediante: a) estudios donde se evalúe la recarga natural y la inducida, b) caracterización de tasas de intercambio utilizando técnicas isotópicas, c) intensificación del monitoreo piezométrico correlacionándolo con el almacenamiento acuífero aplicando técnicas satelitales, y d) promoviendo el reúso de aguas residuales y la recarga artificial de acuíferos
Referencias
Kotwicki, V. (2009). Water balance of Earth/Bilan hydrologique de la Terre. Hydrological Sciences Journal 54(5): 829-840.
Langgut, D., et al. (2013). Climate and the late bronze collapse: New evidence from the Southern Levant. Tel Aviv 40: 149-175.
McConnell, J. R., et al. (2020). Extreme climate after massive eruption of Alaska’s Okmok volcano in 43 BCE and effects on the late Roman Republic and Ptolemaic Kingdom. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 117(27): 15443-15449.
Stahle, D. W., et al. (2016). The Mexican Drought Atlas: Tree-ring reconstructions of the soil moisture balance during the late pre-Hispanic, colonial, and modern eras. Quater Sciences Reviews 149: 34-60.
Velázquez, L., y A. Ordaz (1992). Provincias hidrogeológicas de México. Ingeniería Hidráulica en México ene-abr: 36-55.
