Environmental and economic impacts of sea-level rise on the Basque Coast

Resumen

Among the projected impacts of climate change, sea-level rise poses a major threat to coastal areas.These impacts are expected to be particularly serious considering that much of the world'spopulation is concentrated in these areas. The Basque Coast is not an exception.This dissertation complements a geological approach, from which to analyse and design differentscenarios of recent changes in sea level, together with a socioeconomic approach, which translatesand monetizes the biophysical impacts on three case studies. Additionally, we analyse the role ofecosystem services provided by wetlands on damage mitigation due to sea-level rise and ecosystembasedadaptation.Along the history of Earth, both climate and sea level experienced important variations. Thegeological methodology is based on the study of recent changes of sea-level through the study ofmicrofossils (foraminifera). This way, instead of using climate modelling to project future scenarios,we use past sea-level data to estimate sea-level by 2100. This is an innovative approach, built onwhat already happened on Earth during a specific period of its history. The primary objective is todevelop four future scenarios of sea-level rise using estimations for different recent geologicalperiods, namely the Anthropocene (1900AD-present), Holocene1 (7000-1900AD), Holocene2(11000-7000BP) and the last Interglacial (LIG). The age of this last scenario has been estimated usingluminescence dating techniques of a coastal sedimentary sequence found in Oyambre (Cantabria).The probable depositional age of the basal beach environment of the sequence would be ca. 116 to108 ky.The economic approach focuses in translating the sea-level rise scenarios into economic impacts onthe coastal systems potentially affected using Geographical Information Systems and flood maps.The impacts are measured considering three case studies: the Urdaibai Biosphere Reserve Estuary,the urban area along the Plentzia Estuary and the industrial area in the Muskiz Estuary (Petronor oilrefinery).Based on the loss of salt marsh area, the costs of sea-level rise on these ecosystems has beenmeasured. By 2100, the rise of mean sea level under Scenario 3 would cause an impact of 310,000-612,000 euros (2013) in Urdaibai, depending on the discount rate used. In Plentzia, the costs wouldreach 288,000-756,000 euros (2013), while in Muskiz no salt marsh loss is expected.With regard to the impacts on the urban area around the Plentzia Estuary, no damages are expectedunder Scenario 2. Damages would be relatively small under Scenario 1. The costs by the end of thecentury range between 4.000 y 680.000 euros, depending on the discount rate used. Damage costsincrease significantly under Scenario 3 and the impacts could reach between 0.1 and 12.3 millioneuros in 2100.The results of this project should contribute to raise awareness of regional policy makers and urgencyof action to address adaptation to climate change. Furthermore, the range of economic impactestimates are expected to be useful for the policy making process.¿ 3 ¿Resumen extendidoLos cambios climáticos han ocurrido en innumerables ocasiones a lo largo de la historia de la Tierra.Concretamente el periodo Cuaternario en el que vivimos se caracteriza por un gran número deoscilaciones climáticas entre fases glaciares frías e intervalos interglaciares más templados durantesus 2,6 millones de años de duración.Sin embargo, el fenómeno de cambio climático actual es de otra naturaleza. El último informe delPanel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) publicado en 2014 afirma que elcalentamiento del planeta es inequívoco y que este fenómeno está causado por el ser humano.Algunos de los efectos de estos cambios están siendo ya observados: desde 1880 hasta 2012 CE latemperatura media de la Tierra aumentó en 0,85¿C. El ascenso del nivel del mar se está acelerandoy se han registrado importantes daños asociados eventos extremos, tales como huracanes o sequías.Pero además se espera que estos efectos se acentúen en el futuro. De hecho, aunque a corto plazose adoptara un acuerdo internacional ambicioso en materia de reducción de emisiones, la propiainercia del sistema climático causará impactos a los que el ser humano deberá enfrentarse.El País Vasco no va a quedar al margen de estos cambios. Se espera que a final del siglo XXI lastemperaturas máximas puedan aumentar 1,5¿C en las zonas costeras pero podrán llegar hasta 3,5¿Cen el resto de áreas. También se prevé un aumento de las temperaturas mínimas, que será másacusado en la región biogeográfica mediterránea. Del mismo modo, se espera que las diferenciasestacionales se acentúen: en la vertiente atlántica las temperaturas invernales podrían subir entre1,5 y 2¿C pero este ascenso podría triplicarse durante el verano. Aunque la modelización de lasprecipitaciones es compleja, se han previsto reducciones de entre un 15 y un 20%. Pero además enun país con una topografía abrupta, donde el 60% de la población y un tercio de las actividadeseconómicas se concentran en la costa, los cambios en el nivel del mar pueden representar unaamenaza grave. La velocidad de ascenso del nivel del mar en la costa vasca desde principios del sigloXX ha sido de 2 mm año-1, una velocidad casi 4 veces mayor que la registrada durante los 7000 añosanteriores. Para finales de siglo, las últimas proyecciones regionales muestran ascensos del nivel delmar entre 41 y 57 cm, en función del escenario considerado.En este contexto, las políticas de adaptación al cambio climático van a ser una pieza fundamentalpara reducir la vulnerabilidad de nuestra sociedad. Afortunadamente, la implementación de estaspolíticas tiene una fuerte componente local y regional. Esta es una característica esencial puesto queeste tipo de actuaciones pueden promoverse en el marco de las competencias autonómicas ylocales, sin necesidad de esperar a la adopción de grandes acuerdos internacionales.El objetivo principal de esta tesis doctoral es, precisamente, generar información en materia decambio climático a escala local y regional que pueda servir como input para el desarrollo de políticasde adaptación en el País Vasco.Para alcanzar este objetivo, la Memoria de Tesis se desarrolla en dos partes bien diferenciadas. Porun lado, la construcción de escenarios de ascenso del nivel del mar basados en el registro geológico:estos escenarios serán la base para definir mapas de inundabilidad e identificar los elementos másEnvironmental and economic impact of sea-level rise in the Basque coast¿ 4 ¿expuestos. Por otro, la estimación de los daños económicos potenciales derivados de cada uno delos escenarios del ascenso del nivel marino en tres zonas de la costa vasca: la reserva de la Biosferade Urdaibai, el área urbana de Plentzia y la zona industrial de Muskiz, actualmente ocupada por larefinería de Petronor (Repsol). Ambas partes se describen en detalle a continuación.Parte I. Una aproximación al ascenso del nivel del mar desde la GeologíaEn este trabajo, las curvas de ascenso futuro del nivel marino se desarrollan tomando como base loscambios en el nivel del mar ocurridos en el pasado geológico reciente. Estos escenarios, aunque noson proyecciones, pueden aportar información relevante para mejorar el conocimiento sobre lamagnitud o rapidez de los cambios esperados y cómo éstos pueden afectar a nuestros sistemasnaturales y humanos.Los tres primeros escenarios se han definido a partir de la velocidad de ascenso del nivel marinoregistrada en la costa vasca durante el Holoceno y el Antropoceno. Para ello se han utilizado los datosobtenidos en estudios previos, que desarrollaron una función de transferencia a partir del contenidode foraminíferos bentónicos presentes en los sedimentos de marismas de Urdaibai, Plentzia, Muskizy Santoña. Está función de transferencia les permitió inferir el paleonivel del mar durante elHoloceno.El primer escenario representa el ascenso del nivel marino durante el Antropoceno (siglo XX), medidoen 2 mm año-1; el segundo escenario se basa en la velocidad de aumento del nivel del mar registradaen la segunda parte del Holoceno, desde 7000 años cal BP hasta principios del siglo XX; el tercerescenario implica un ascenso drástico del nivel del mar de 10 mm año-1, tal y como ocurrió durantela primera parte del Holoceno como consecuencia del final de la última glaciación. Estas velocidadesde ascenso del nivel del mar se han utilizado para construir tres escenarios de ascenso desde el año2010 hasta 2100 CE.El cuarto escenario se ha construido a partir de los materiales de una secuencia sedimentaria costeraubicada en la playa de Oyambre (Cantabria). Esta secuencia sedimentaria había sido identificada enestudios previos como una paleoplaya colgada, varios metros por encima del nivel del mar actual,por lo que la hipótesis de partida era que representaban un paleonivel marino, probablementecorrespondiente al último periodo interglacia (LIG). A escala global el nivel del mar durante el LIG seha estimado entre 4 y 6 m por encima del nivel actual. Para determinar si efectivamente dichosmateriales correspondían al LIG se llevó a cabó una toma de muestras para su datación medianteluminiscencia.La datación por luminiscencia se basa en la cualidad de diversos minerales, como el cuarzo o elfeldespato, para almacenar energía en sus estructuras cristalinas durante su enterramiento. Cuandolos minerales se someten a determinados estímulos, por ejemplo el aumento de temperatura,liberan la energía almacenada en forma de luz o calor. Los minerales de cuarzo o feldespatopresentes en las arenas de playa reciben energía del sol y ponen su reloj geológico a cero y cuandoestos sedimentos son enterrados, comienzan a almacenar radioactividad ambiental hasta que sonsometidos a un nuevo estímulo. Por tanto, cuanto más tiempo transcurre desde el enterramiento,mayor es la energía almacenada. En este estudio se han utilizado métodos de luminiscencia ópticaResumen extendido¿ 5 ¿(OSL) para determinar la edad de los sedimentos costeros de Oyambre. Los resultados de la dataciónmuestran que la edad probable de los materiales de la paleoplaya se encuentra entre 116 y 108 cal.ky, por lo que se corresponden con el LIG.La base de los depósitos de la paleoplaya, que representaría el nivel mínimo del mar, está ubicada6,901 m por encima del cero de Bilbao por lo que ésta es la referencia utilizada para construir elcuarto escenario de ascenso del nivel del mar. Aunque este nivel representa un máximo alcanzadopor el mar en la costa cantábrica en el pasado y coincide con las estimaciones realizadas a escalaglobal para los próximos siglos, no es posible determinar si se volverá a alcanzar, ni en qué fecha.Este escenario debe, por lo tanto, analizarse con precaución.Además de los escenarios de ascenso del nivel del mar, también se ha considerado la capacidad delas marismas para acrecer en respuesta al ascenso del nivel marino. Esta resulta una cualidadextremadamente valiosa desde una perspectiva de adaptación, puesto que si la velocidad de ascensodel nivel del mar no supera un cierto umbral, las marismas del País Vasco serán capaces de adaptarsey mantener su posición relativa respecto a dicho nivel. Diversos estudios previos han medido que lasmarismas en estado natural acrecen a una velocidad de entre 0,5 y 3,7 mm año-1, mientras que lasmarismas en regeneración lo hacen más rápidamente (14-18 mm año-1), hasta que alcanzan elestado de equilibrio en aproximadamente una década.Los cuatro escenarios, junto con la capacidad de acreción de las marismas, se han utilizado paraconstruir los mapas de riesgo de inundabilidad para los estuarios de Urdaibai, Plentzia y Muskiz. Paraello se han utilizado sistemas de información geográfica (GIS). Las zonas inundadas se han definidoen base a dos niveles marinos: el nivel medio del mar (NMM) y la máxima pleamar astronómica(MPA). El primero representaría una inundación permanente, mientras que el segundo se planteacomo un posible análogo de un evento extremo.Los mapas de riesgo muestran que el incremento de las superficies afectadas en los Escenarios 1 y 2es prácticamente despreciable. Sin embargo, se observan impactos considerables en el Escenario 3.En Urdaibai los impactos derivados del ascenso del NMM se concentran principalmente en las playas,que experimentarían retrocesos importantes. Los impactos asociados al aumento del nivel de MPAafectarían no sólo a sistemas naturales sino también a sistemas socioeconómicos, especialmente apartir de 2080 CE. En Plentzia, los cambios en el NMM en el Escenario 3 afectaríanfundamentalmente a zonas de marismas, pero el nivel de MPA afectaría de forma sustancial a laszonas urbanas, algunas ya desde 2030 CE. En Muskiz sólo se observan impactos en el barrio dePobeña a partir de 2080 CE y únicamente considerando el nivel de MPA.El Escenario 4 daría lugar a impactos críticos en todas las zonas de estudio, aunque hay que recordarque se trata de un escenario a largo plazo (en los próximos siglos). En Urdaibai la mancha deinundación alcanzaría buena parte del municipio de Gernika y en Plentzia afectaría a las partes másbajas del núcleo urbano. En Muskiz se vería afectada casi la mitad de la superficie actual de larefinería de Petronor.Environmental and economic impact of sea-level rise in the Basque coast¿ 6 ¿Parte II. Impactos económicos asociados al ascenso del nivel del marDe todos los aspectos relacionados con la economía de la adaptación, el presente estudio se centraen dos de ellos: las tasas de descuento y la valoración económica. Las tasas de descuento se utilizanpara determinar el valor actual de un coste o beneficio en el futuro. De esta manera, tasas más bajasse traducen en un valor actual mayor de un coste o beneficio futuro, y viceversa. Por ejemplo,utilizando tasas altas, próximas a las de mercado, se obtendría un valor actual menor del costeeconómico de un evento extremo futuro. Esto podría tener como consecuencia el retraso en laimplementación de una medida de adaptación. Sin embargo, utilizar una tasa de descuento más bajamostraría un valor actual mayor de los impactos futuros que podrían justificar la adopción demedidas a corto plazo. Por otro lado, y siguiendo con el ejemplo, tasas de descuento más bajasimplicarían un esfuerzo o sacrificio mayor a la generación actual frente a las generaciones futurasque, en principio y de acuerdo con la teoría económica general, serán más ricas. Aún hoy existe unamplio debate en relación al tipo de descuento que debe aplicarse al evaluar problemas ambientalesglobales, pero la utilización en el Informe Stern de una tasa de descuento próxima a cero supuso unhito a favor del uso de tasas más bajas en contextos de cambio climático.Siguiendo esta línea de razonamiento que aboga por el uso de tasas de descuento más bajas, en esteestudio se utiliza el Principio de Equivalencia para estimar las tasas de descuento que deben aplicarsecuando se valoran los costes y beneficios proporcionados por las marismas de Urdaibai, Plentzia yMuskiz en el futuro.En relación con la valoración económica, se utilizan dos metodologías para estimar los costes delcambio climático. En primer lugar, para la estimación de los beneficios de los servicios ecosistémicosque proveen las marismas en los tres casos de estudio, se ha utilizado una función de transferencia,basada en un meta-análisis desarrollado con datos de valoración económica de humedales deEuropa y Norte América. Esta función estadística ha sido adaptada a las marismas vascas utilizandolos datos de superficie de cada una, la población del entorno y el producto interior bruto regional.Los resultados muestran que las marismas aportan unos beneficios que varían entre 12.200 eurospor hectárea y año en el caso de Urdaibai y 22.700 euros por ha y año en el de Plentzia. Hasta finaldel siglo XXI, las marismas de Urdaibai en su conjunto podrían aportar unos beneficios de 185-299millones de euros. Más modesta es la aportación de Plentzia y Muskiz, puesto que su extensión esmuy inferior a la de Urdaibai. En Plentzia los beneficios acumulados alcanzarían 14-22 millones deeuros y en Muskiz entre 15 y 24 millones de euros.Los costes del cambio climático se han calculado en función de la pérdida de marismas, en términode beneficios no prestados. El ascenso del NMM en el Escenario 3 generaría una pérdida permanentede marismas que se traduciría en una pérdida de los servicios ecosistémicos provistos. La valoracióneconómica de esta pérdida variaría en el caso de Urdaibai entre 310.000 y 612.000 euros hasta finalde siglo, apenas un 0,2%. En Plentzia las pérdidas podrían alcanzar en 2100 CE el 23% en superficiey el 3% en términos económicos, entre 288.000 y 756.000 euros. En Muskiz las marismas no se veríanafectadas de forma permanente.Estos daños económicos relativamente pequeños se deben a dos cuestiones, principalmente. Enprimer lugar, la capacidad de las marismas para acrecer y mantener su altura relativa respecto alnivel del mar. Una velocidad de acreción de 2 mm año-1 neutraliza el ascenso de los Escenarios 1 y 2Resumen extendido¿ 7 ¿y supone una respuesta importante respecto al Escenario 3. En segundo lugar, los mayores impactosocurren a final de siglo, por lo que debido a la aplicación de las tasas de descuento su valor actual esmenor, aunque el impacto físico sea mayor.El análisis de los daños económicos asociados a zonas urbanas se centra en el caso de estudio dePlentzia y para ello se ha utilizado una metodología habitual en la estimación de daños porinundación. Primero se han estimado las características físicas de la inundación, específicamente laextensión y profundidad de la misma, para cada escenario, aunque considerando sólo el nivel deMPA, puesto que era el único que generaba daños por inundación. Para ello se han utilizado losmapas de riesgo desarrollados anteriormente para el área urbana entorno al estuario de Plentzia.Posteriormente se ha realizado una identificación en detalle de los elementos en riesgo,clasificándolos en base a diversas categorías (tipo de vivienda, locales comerciales, garajes¿).Finalmente, se lleva a cabo la valoración económica para lo cual se han utilizado las unidades dereferencia de dos estudios previos realizados en el País Vasco.Los resultados obtenidos muestran que en el Escenario 2 no se generarían daños, mientras estosserían relativamente pequeños en el Escenario 1, que en el año 2100 CE variarían entre 4.000 y680.000 euros en función de la tasa de descuento utilizada. En el Escenario 3 los daños aumentansignificativamente, pudiendo alcanzar entre 0,1 y 12,3 millones de euros en 2100 CE. En el caso deMuskiz, no se observan impactos sobre la zona industrial en ninguno de los escenarios consideradosen el análisis económico (Escenarios 1-3).