Escuela de Doctorado

 
Tesis Doctorales de la Universidad Pablo de Olavide a partir de 2025/26
Caracterización multiescalar del funcionamiento hidrogeológico e hidrogeoquímico de acuíferos carbonáticos mediterráneos: controles ambientales, patrones de ventilación y dinámica del carbono.
Autor/aYANES CONDE, JOSE LUIS
Director/aMORAL MARTOS, FRANCISCO
Fecha de depósito14-09-2026
Periodo de exposición pública14 a 28 de septiembre de 2026
Fecha de defensa11-12-2026 - Sala de tesis del edificio 45 a las 11:00 horas
ModalidadPresencial
ProgramaPrograma de Doctorado en Medio Ambiente y Sociedad (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenEsta tesis doctoral tiene como objetivo caracterizar variables hidrogeológicas, térmicas, hidrogeoquímicas e isotópicas en acuíferos carbonáticos mediterráneos y analizar su relación con los factores ambientales. Asimismo, evalúa la influencia de la ventilación kárstica sobre la dinámica del CO₂, el régimen térmico y la evolución hidrogeoquímica de estos sistemas. Para ello se desarrolló una metodología multiescalar aplicada a acuíferos carbonáticos de Andalucía, basada en el estudio regional de cuarenta manantiales y en investigaciones específicas realizadas en las sierras de Grazalema y Líbar.
Los resultados ponen de manifiesto una notable diversidad hidrogeológica y ambiental entre los acuíferos estudiados, relacionada con un marcado gradiente ambiental oeste-este. Los sistemas occidentales presentan mayor recarga, disponibilidad hídrica y cobertura vegetal, mientras que los orientales se caracterizan por condiciones más áridas y menores tasas de recarga.
La temperatura del agua subterránea muestra un gradiente altitudinal muy próximo al gradiente térmico ambiental. Los sistemas con mayor recarga presentan aguas relativamente más frías y la temperatura media del agua de recarga se estima unos 5 °C inferior a la temperatura ambiental, lo que confirma que la recarga efectiva se produce principalmente durante el invierno. Además, el calentamiento del agua durante su circulación subterránea no puede explicarse únicamente por el calor geotérmico, lo que indica una influencia significativa de la circulación del aire en el transporte de calor.
La composición isotópica del agua subterránea presenta un marcado gradiente regional asociado a la divisoria atlántico-mediterránea y confirma el predominio de la recarga invernal. Asimismo, la relación entre δ¹⁸O y la altitud media de recarga permitió delimitar con mayor precisión las áreas de recarga e identificar diferencias en su estacionalidad.
El estudio hidrogeoquímico demuestra que, además de la geología, factores como la precipitación, la temperatura, la disponibilidad hídrica, la cobertura vegetal y la aridez condicionan significativamente la composición química del agua subterránea. Los valores de δ¹³C-DIC indican que el carbono inorgánico disuelto procede mayoritariamente del CO₂ generado por la actividad biológica del suelo y muestran una relación directa entre la cobertura vegetal, la concentración de CO₂ en la zona vadosa y el contenido en bicarbonato del agua. Aunque la máxima producción de CO₂ tiene lugar a finales de la primavera y comienzos del verano, la recarga se concentra en invierno, lo que sugiere la existencia de mecanismos de transporte de CO₂ independientes de la recarga hídrica.
Los estudios realizados en las sierras de Líbar y Grazalema permitieron identificar una ventilación organizada a escala de macizo y establecer un modelo conceptual de ventilación a escala de sistema mediante imágenes térmicas obtenidas con dron y monitorización continua de la temperatura del aire. Durante el verano domina el efecto chimenea, mientras que en invierno adquieren mayor importancia mecanismos como el bombeo barométrico. Además, se identificó la acumulación de aire frío en depresiones endorreicas como un nuevo control geomorfológico de la ventilación.
En conjunto, los resultados demuestran que la ventilación constituye un proceso fundamental en la transferencia de calor, gases y humedad a través de la zona vadosa y desempeña un papel clave en el funcionamiento hidrogeológico e hidrogeoquímico de los acuíferos carbonáticos mediterráneos. Estos resultados mejoran la comprensión de las relaciones entre clima, vegetación, dinámica del carbono y funcionamiento del karst, y proporcionan una base para evaluar su respuesta frente al cambio global.