Las represas, omnipresentes en todo el mundo, se construyen para proteger contra inundaciones extremas, satisfacer la creciente demanda de agua y, especialmente, para proporcionar energía hidroeléctrica. Al mismo tiempo, alteran los ecosistemas fluviales. A los cambios ya estudiados, se suma ahora la alteración profunda de las temperaturas río abajo.

En China, las represas hidroeléctricas de Xinanjiang y Danjiangkou provocaron que la temperatura máxima del verano disminuyera entre 4 y 6 °C en los tramos aguas abajo de los ríos cercanos. El desove de los peces se retrasó entre tres y ocho semanas, lo que provocó la extinción local de muchos de los peces de aguas cálidas. La presa Keepit en Australia también redujo las temperaturas en el río Namoi, interrumpiendo las señales térmicas de desove para muchos peces nativos.

En todo el mundo están planeadas o ya en construcción al menos 3.700 represas hidroeléctricas medianas y grandes (más de 1 MW de potencia hidroeléctrica), muy concentradas en América del Sur, África y el sur y este de Asia. Los proyectos se aceleran ante la falta de agua y también por la perspectiva de producir energía libre de emisiones, aunque sea claro que se provocan cambios irreversibles en los ecosistemas involucrados.

La significación de la pesca en muchas de estas regiones es más que crucial. Por ejemplo, los camboyanos obtienen alrededor del 80 por ciento de su proteína animal principalmente de peces de agua dulce capturados en el río Mekong.

En este contexto, en un estudio reciente, los investigadores han creado un modelo de aprendizaje automático, único en su tipo, que puede predecir los cambios de temperatura como resultado de las represas planificadas en todo el mundo y podría ayudar a los planificadores e ingenieros a mitigar el impacto ambiental. Al aplicar el modelo a las futuras represas en todo el mundo, el equipo encontró que algunas represas podrían cambiar las temperaturas aguas abajo hasta en 6 °C.

Con base en la investigación, el equipo creó una herramienta pública que permite a las personas ingresar las dimensiones de una futura represa y pronosticar cómo afectará las temperaturas aguas abajo.

“Las cuencas del Congo, Amazonas y Mekong van a tener una gran cantidad de represas, y eso es inevitable”, dijo Shahryar Ahmad, autor principal del estudio. “No queremos repetir los mismos errores, o al menos algunas de las desventajas, que estamos viendo en las represas que se construyeron durante el siglo pasado”.

Más fresco en verano, más cálido en invierno

Al igual que las capas de una torta, las grandes masas de agua suelen tener diferentes temperaturas a diferentes profundidades, lo que se conoce como estratificación térmica. En verano, las capas más frías y densas gravitan hacia el fondo, mientras que una capa relativamente más cálida calentada por el sol se asienta cerca de la superficie. 

Como las represas hidroeléctricas generalmente funcionan extrayendo agua para las turbinas desde las capas más profundas el resultado es que se viertan río abajo aguas más frías, provocando un efecto refrescante en el verano; el efecto se invierte en el invierno. 

El equipo primero analizó el impacto térmico de más de 100 represas existentes de varios tamaños, profundidades y características en los Estados Unidos, el sur de Asia, Europa y América del Sur. En los Estados Unidos, el equipo examinó los registros históricos de las estaciones de monitoreo de temperatura aguas arriba y aguas abajo cerca de las represas. En lugares sin observaciones terrestres, utilizaron observaciones térmicas por satélite para investigar las diferencias de temperatura.

La represa Glen Canyon en Page, Arizona, en 2018. Los datos térmicos del satélite Landsat 7 muestran un cambio en las temperaturas de la superficie del agua aguas arriba y aguas abajo de la represa. Imagen: Shahryar K. Ahmad/NASA en thewashingtonpost.com
La represa Glen Canyon en Page, Arizona, en 2018. Los datos térmicos del satélite Landsat 7 muestran un cambio en las temperaturas de la superficie del agua aguas arriba y aguas abajo de la represa. Imagen: Shahryar K. Ahmad/NASA en thewashingtonpost.com

Descubrieron que la mayoría de las represas de EE. UU. producían un efecto de enfriamiento aguas abajo en el verano y un efecto de calentamiento en el invierno.

El grado de enfriamiento o calentamiento está relacionado con el tamaño y la profundidad del embalse de una represa. Las represas de almacenamiento más grande y profundo, que tienen una estratificación térmica más pronunciada, mostraron las diferencias de temperatura más grandes entre aguas arriba y aguas abajo. Los embalses de almacenamiento más pequeños tenían capas de agua estratificada más débiles, que podían mezclarse fácilmente con los vientos y conducían a efectos de enfriamiento aguas abajo más pequeños o incluso a un calentamiento.

La ubicación de las represas también importa. Los diques en regiones áridas y cálidas con veranos más cálidos y, por lo tanto, capas superficiales más cálidas, tendían a tener más enfriamiento aguas abajo. Las represas en climas húmedos y nevados y, por lo tanto, temperaturas del aire más frías, no mostraron un fuerte impacto de enfriamiento y, en ocasiones, produjeron un calentamiento aguas abajo.

Con esta información, el equipo entrenó su modelo de aprendizaje automático para predecir el impacto de futuras represas en verano e invierno.

El futuro de las represas y los peces

De las 216 represas futuras estudiadas, alrededor del 73 por ciento podría enfriar las aguas río abajo durante el verano hasta en 6,6 °C en comparación con río arriba. Se predijo que alrededor del 25 por ciento calentaría río abajo hasta en 4,7 °C. En el invierno, la mayoría de las represas calentaron los ríos aguas abajo hasta en 2 °C.

Algunas de las áreas más profundamente afectadas por las represas aparecieron en las cuencas biodiversas del Amazonas, Paraná, Níger y Mekong. Las cuencas del Amazonas experimentarán un enfriamiento y calentamiento moderados en varias represas. Es probable que las represas en la cuenca del Níger provoquen un calentamiento río abajo. La cuenca del Paraná experimentará un enfriamiento moderado en los veranos.

Las cuencas del Amazonas y del Paraná están entre las regiones más afectadas del mundo. Imagen:  https://futurist-globe.ue.r.appspot.com/futurist
Las cuencas del Amazonas y del Paraná están entre las regiones más afectadas del mundo. Imagen: https://futurist-globe.ue.r.appspot.com/futurist

Utilizando un modelo de aprendizaje automático, los investigadores predijeron la diferencia media de las temperaturas aguas arriba y aguas abajo durante la temporada de verano para 216 de las represas que se construirán en el futuro. Las predicciones son durante junio, julio y agosto en el hemisferio norte y diciembre, enero y febrero en el hemisferio sur. Los marcadores se dimensionan según la altura de la presa. (Shahryar K. Ahmad)

“Lo que más me sorprendió fue la escala del problema”, dijo Lindsey Bruckerhoff, ecóloga de peces del Servicio Geológico de EE. UU. que no participó en la investigación. “En muchas de las cuencas de América del Sur y Asia donde quieren poner algunas de estas represas, todavía hay pesquerías importantes con las que la gente realmente se gana la vida”.

El equipo diseñó el modelo de aprendizaje automático como una herramienta disponible públicamente para que las personas puedan modelar el efecto de sus futuras represas en la temperatura del río.

“Alguien puede conectar el tamaño de una represa, y luego puede saber: 'Si mi represa es tan grande y ancha y tiene esta capacidad masiva, causará un cambio térmico de este rango'”, dijo Ahmad. “Aquí es donde nuestro estudio puede ser realmente útil”.

Hossain dijo que la herramienta de monitoreo podría ayudar a informar las operaciones de la presa para que las temperaturas aguas abajo se mantengan en un rango tolerable para la vida silvestre. Dijo que tal vez algunas represas puedan extraer menos agua de las capas más profundas y frías y derramar más de las aguas más cálidas cerca de la superficie.