Herramientas de Decisión para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático Sector Recursos Hídricos Sebastián Vicuña University of California, Berkeley/SEI CGE Hands-on Training Workshop on V&A Assessments for the Latin America and the Caribbean Region Asunción, Paraguay, 14-18 August 2006
Presentación
Adaptación y Vulnerabilidad con respecto a los recursos hídricos. Implicancias del cambio climático para los recursos hídricos Herramientas/Modelos Presentación del Modelo WEAP Rol de Análisis Multi-Criterio (AMC)
Evaluación Efectiva de V&A
Definiendo una evaluación de V&A
A menudo V&A en el sector hídrico se enfoca mas en el análisis que en la evaluación Por qué? Porque el enfoque se hace en los impactos biofísicos, Ej.: respuesta hidrológica, producción de cosecha, uso de tierra, etc.
Sin embargo la evaluación es un proceso integrado que requiere la interfaz de la ciencias físicas y sociales y las políticas públicas.
Evaluación Efectiva de V&A (continuación)
Preguntas generales Que es lo que la evaluación esta tratando de influenciar? Como puede ser mas efectiva la interfaz ciencia/política? Como podrían los participantes ser más eficientes en el proceso? Problemas Los participantes llegan con objetivos/experiencias distintas. Estas diferencias a menudo llevan al disentimiento /diferencias de opinión - aquí es cuando MCA puede ayudar en la priorización
Evaluación Efectiva de V&A (continuación)
Para que tenga valor, el proceso de evaluación requiere de: Relevancia Credibilidad Legitimidad Participación Consistente Un proceso Interdisciplinario El proceso de evaluación a menudo requiere de una herramienta La herramienta es usualmente un modelo o serie de modelos Estos modelos sirven como interfaz Esta interfaz es un puente para el diálogo entre científicos y los políticos.
El Sector de Recursos Hídricos Los distintos usos del Agua Agua para la agricultura
Agua para naturaleza
Cantidad de Agua Calidad del Agua Temporalidad de los flujos Regulación
Agua para recreación
Agua para los hogares
Agua para la industria
Recursos de Agua desde la Perspectiva de Servicios
No solo una evaluación de las relaciones entre lluvia y escorrentía (caudal en los ríos) Sino que mas bien una evaluación de los impactos potenciales del calentamiento global en los bienes y servicios que proveen los sistemas de agua dulce
Recursos de Agua- Un Sector Crítico de V&A
Presión Externa
Debe considerar tanto los sistemas manejados como los naturales Actividades humanas afectan ambos sistemas Sistemas Manejados
Producto,utilidad/bien o servicio Proceso de Control
Presión Externa
Sistema natural
Sistema de Estado
Poco control del Proceso
Ejemplo: Agricultura
Ejemplo: Humedales
“Presiones Externas” Hidrológicas relacionadas al Cambio Climático
Cantidad de Precipitación
Aumento de la Temperatura
Cambio en la temporalidad de los flujos Retirada de glaciares
Frecuencia e intensidad de Precipitación
Incremento del promedio global Diferencias regionales marcadas
Menor frecuencia, mayor intensidad (Trenberth et al., 2003)
Evaporación y transpiración
Incremento en la evaporación total Complejidades regionales debido a las interacciones de planta/atmósfera
Presiones Específicas: Escorrentía Anual Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
Presiones Específicas: Escorrentía Anual Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
Presiones Específicas: Escorrentía Anual Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
Presiones Específicas: temporalidad de los caudales Tendencia en la temporalidad de caudales en el Oeste de América del Norte
Stewart et al., 2004
Analogía con el Oeste en América del Norte
http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html
Analogía con el Oeste en América del Norte
http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html
Presiones Específicas: temporalidad de los caudales Cambios en los caudales en ríos en el Oeste Americano bajo Cambio Climático 250
Flujos inexistentes
Flujo (TAF)
200
Flujos desperdiciados
150
100
50
0 OCT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP
Primavera/Verano
Flujo Historico
Flujo con CC
Demanda
Presiones Específicas: Retirada de glaciares Retroceso del glaciar Broggi Glaciar en 1979 y 1997
Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia)
Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú
Comunicación Nacional del Perú a la UNFCCC Francou et al., 2000
Presiones Específicas: Retirada de glaciares
Los flujos en épocas secas dependen de las aguas de deshielo
Probable disminución de volúmenes y llegada mas temprana de flujos Implicaciones en la producción de hidroelectricidad, demandas agrícolas, calidad de agua en los ríos, y necesidades de los ecosistemas
Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas
El impacto de la variabilidad climática (El Niño/Niña Oscilación Sur) en la disponibilidad de agua y todos los sectores económicos en varios países de la región. (e.g. Perú, Ecuador, América Central) (IPCC 2001). Algunos modelos climáticos indican mayor frecuencia en condiciones climáticas tipo El Niño con incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero. (Meehl y Washington 1996; Trenberth y Hoar, 1997).
Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3
Arnell., 2003
Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3
Arnell., 1999
Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos
Construcción/modificación de la Infraestructura física
Revestimiento de Canales Canaletas/Conductos cerrados en vez de canales abiertos Integrando reservorios separados dentro de un solo sistema Incrementar la altura de la pared de la presa Incremento del tamaño del canal Remoción de los sedimentos de los reservorios para un mayor almacenamiento Transferencia de agua entre cuencas
Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos (continuación)
Manejo adaptable de los sistemas existentes de suministro de agua
Cambio en las reglas de operación Uso conjuntivo de las reservas de agua superficiales y subsuperficiales Sistema de operación de reservorios físicamente integrados Suministro/demanda coordinada
Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos (continuación)
Políticas, conservación, eficiencia y tecnología
Doméstica
Re-utilización de agua residencial y municipal Reparación de pérdidas Recolección de agua de lluvia para uso no potable Aparatos de bajo consumo Sistema de suministro dual (potable y no potable)
Agrícola
Temporalidad de irrigación y eficiencia Revestimiento de canales, cierre de conductos Drenaje re utilizado, utilización de desperdicios de efluentes del agua. Cultivos de alto valor con bajo consumo de agua Sistema riego por goteo, micro-spray, baja energía, aplicación precisa de sistemas de irrigación Cosechas con tolerancia a la sal que pueden utilizar agua drenada
Ejemplos de Adaptación – Suministro de Agua (continuación)
Políticas, conservación, eficiencia y tecnología (continuación)
Industria
Re utilización de agua y reciclado Cierre de ciclo y/o enfriamiento del aire Turbinas hidroeléctricas más eficientes Pozos de enfriamiento, torres humedecidas y torres secas
Energía hidroeléctrica
Re operación del Reservorio/Embalse Cogeneración (uso beneficiario del calor de los flujos de descarga) Reservorios adicionales y estaciones hidroeléctrica Baja velocidad de cabecera del río de la planta hidroeléctrica Transferencias a otras actividades impulsados por efectos de precios del mercado. Utilizar el precio del agua para cambiar el uso del agua entre sectores
Herramientas para el Estudio de V&A de Recursos Hídricos
Que herramientas están disponibles para entender las vulnerabilidades de los recursos hídricos y para evaluar posibles estrategias de adaptación? Como pueden los actores locales comprometerse en estos procesos?
Tipos de Modelos de Recursos Hídricos
Hidráulico: modelos de procesos biofísicos que describen el flujo en ríos, inundaciones entre otros
Hidrología: procesos que relacionan precipitación y escorrentía
Planificación: modelos de los sistemas de recursos hídricos
Que modelo?... Que preguntas esta tratando de responder?
Modelo Hidráulico
Preguntas criticas
Cuan rápido, cuan profundo fluye el río (efectos de inundaciones) Como los cambios en el caudal y la morfología de los canales impactan el transporte de sedimentos y los servicios que provee (habitas para peces, recreación, etc.).
Modelo Hidrológico
Preguntas criticas
Como es la relación entre precipitación y caudal en el río? Cuales son los caminos que sigue el agua a través de la cuenca? Como afectan estos movimientos la magnitud, temporalidad, duración y frecuencia de caudales en el río, así como la calidad de las aguas?
Modelo de Planificación
Preguntas criticas
Como deber ser distribuida el agua entre varios usos en momentos de déficit? Como deben restringirse las operaciones de los sistemas para proteger los servicios que provee el río? Como debe operarse la infraestructura en el sistema (ej, reservorios/embalses, obras de extracción de agua) para lograr el máximo beneficio (económico, social, ecológico)? Como cambian la distribución, operación y restricciones de operación si nuevas estrategias de manejo son introducidas al sistema?
Herramientas para usar en la Evaluación: Modelos de Agua Referenciales Operacionales e hidráulicos
HEC
HEC-HMS – lluvia-escorrentía en base a evento (provee de información a HEC-RAS para hacer mapeos 1-d de inundación) HEC-RAS – una dimensión flujo intransiente o transiente HEC-ResSim – modelación de operación de embalses
WaterWare RiverWare MIKE11 Delft3d
Modelos Hidráulicos
HEC-HMS escala de cuenca, simulación hidrológica en base a evento, de los procesos lluviaescorrentía
Procesos lluviaprecipitación de corta duración para pequeñas cuencas Gratis, se puede bajar de la web
Herramientas para usar en la Evaluación: Modelos de Agua Referenciales (continuación)
Planificación/hidrología WEAP21 Aquarius SWAT IRAS (Interactive River and Aquifer Simulation) RIBASIM MIKE 21 and BASIN
Enfoque Actual – Implicancias del Cambio Climático en la Planificación e Hidrología
Modelos de planificación/hidrología seleccionados: deben poder usarse en un PC, con amplia documentación, facilidad de uso, gratis (o gratis para los países en desarrollo) …
Aquarius SWAT (Soil Water Assessment Tool) WEAP21 (Water Evaluation and Planning)
Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos
Ventaja de AQUARIUS: Posee criterios de eficiencia económica para redistribuir los flujos en el río hasta que los retornos marginales para todos los usos del agua sean iguales
No puede recibir información climática directamente – los caudales deben ser prescritos por el usuario Enfoque económico
Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos (continuación)
Ventaja de SWAT: Puede predecir los efectos que tienen las distintas decisiones de manejo en la calidad del agua, sedimentos, nutrientes y cargas de pesticidas en cuencas sin monitoreo. Considera complejos constituyentes de la calidad del agua.
Precipitación-escorrentía, ruteo en el río a escala temporal diaria Se enfoca principalmente en el lado de suministro del balance de aguas
Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos (continuación)
Ventaja de WEAP21: Integra sin quiebres los procesos hidrológicos en la cuenca con el sistema de manejo de recursos hídricos
Puede recibir directamente información climática Basado en una visión holística e integrada del manejo de los recursos de agua (integrated water resources management IWRM) – oferta y demanda de agua
Vision General de WEAP Hidrología y planificación Ejemplos y ejercicios en la planificación para la distribución de agua Escenarios Agregando hidrología al modelo Interfaz con el Usuario Escala Datos requeridos y recursos Calibración y validación Resultados Licencia y registro
Data are organized in a tree structure that you edit by rightclicking here.
Use the View bar to switch between your analysis and its results.
You can create multiple scenarios and use this box to switch between them.
Enter or edit your data by typing it here.
Your data are shown here as either a graph or a table.
WEAP y la Planificación
Provee una estructura común y transparente para organizar la información de recursos hídricos a cualquier nivel deseado – cuenca local, regional o río internacional Fácilmente se pueden desarrollar escenarios para explorar posibles futuros del agua Las implicancias de distintas políticas pueden ser evaluadas
Usos de WEAP
Investigación de Políticas
Distribuciones de agua alternativos Cambio Climático Cambio en el uso de tierra Planificación de la Infraestructura
Construcción de Capacidad Negociación Participación de los distintos actores
Las capacidades de WEAP Lo que puede hacer Planificación a alto nivel a escalas locales o regionales Manejo de demanda Distribución de agua Evaluación de infraestructura
Lo que no puede hacer Operaciones a escalas menores que diarias Optimización de la oferta y demanda (ej. minimización de costos o maximización de bienestar social)
Un Sistema Simple en WEAP21
40
60
Una restricción en la infraestructura
10 Insatisf.
30
70
Una restricción regulatoria
10 Insatisf.
30
70 RI Satisf.
Diferentes Prioridades Por ejemplo, la demanda de grandes productores (70 unidades) puede ser la Prioridad numero 1 en un escenario, mientras que las demandas de menores productores (40 unidades) puede ser la Prioridad numero 1 en otro escenario..
40
60 0
10 Insatisf.
Diferentes Preferencias
30 10 0 90
Por ejemplo un usuario central puede preferir tomar agua desde un tributario debido a menores costos de bombeo
WEAP es conducido por los Escenarios
El editor de escenario realmente acomoda los análisis de:
Escenarios de Cambio Climático y supuestos Supuestos en las demandas futuras Supuestos en los futuros desarrollos de la cuenca
Futuro y Escenarios: Por que?
Escenarios: una manera sistemática de pensar acerca del futuro Para ganar un mejor entendimiento de las posibles implicancias de las decisiones (o las nodecisiones) a través de los distintas escalas espaciales y temporales Para apoyar la toma de decisiones
Fuerzas Impulsoras Demografía • Numero de personas • Urbanización • Vejez Economía • Integración con la economía global
Tecnología • Tecnología de la computación y la información • Biotecnología • Miniaturización Medio Ambiente/Clima • Aumento de los stress globales
Social • Aumento en la inequidad • Pobreza persistente
• Degradación local
Cultural • Esparcimiento de valores de consumismo e individualismo • Reacción nacionalista y religiosa
Instituciones • Instituciones globales • Gobiernos democrático • Rol de la sociedad civil en la toma de decisiones
• Algo de remediación en los países mas ricos
Quienes son los Actores?
Gobierno Sector Privado Sociedad Civil El Publico
Granjeros ricos Granjeros pobres Urbes Ambientalistas O?
Considerar las Fuentes de Incertidumbre Ignorancia
El Entendimiento es limitado
Sorpresa
Lo inesperado y nuevo puede alterar las direcciones
Volición
Las decisiones humas importan
Pronostico y Mirada Retrospectiva
?
A donde va la sociedad? pronostico
? retrospectiva A donde queremos ir? Como llegamos allá?
Study Definition Spatial Boundary Time Horizon
System Components Network Configuration
Current Accounts Demand Reservoir Characteristics River Simulation
Pollutant Generation Resources and Supplies Wastewater Treatment
Scenarios Demographic and Economic Activity Patterns of Water Use, Pollution Generation Water System Infrastructure Hydropower Allocation, Pricing and Environmental Policy Component Costs Hydrology
Evaluation Water Sufficiency Pollutant Loadings
Ecosystem Requirements Sensitivity Analysis
Estructura de WEAP Barra de Menú
5 Vistas Principales
WEAP: Interfaz con el Usuario Use the View bar to switch between your data and its results.
Use the menu to do standard functions such as creating new areas and saving.
You can click and drag elements of the water system from the legend onto the schematic directly.
Idiomas: Solo la Interfaz Ingles
Francés Chino GIS layers can be added here.
Your can zoom your schematic in or out by sliding the bar here.
Español
La información esta organizada en una estructura de árbol que se puede editar aquí Uso de la barra de Vistas para cambiar entre tus análisis y resultados
Se pueden crear múltiples escenarios y usar esta ventana para cambiar entre ellos.
Entrar o editar la información tipeando aquí
Tu información aparece aquí ya sea de manera grafica o como tabla.
Requerimientos de Datos
WEAP le permite al usuario determinar el nivel de complejidad deseado
Dependiendo de las preguntas que tienen que ser abordadas La disponibilidad de datos
Desde lo simple…
Hasta lo complejo….
Requerimientos de datos: Oferta de Agua
Oferta de agua definida por el usuario (caudal en determinados ríos dados como series de tiempo) 3 Series de tiempo de caudal en río (cabecera) m /s Red de ríos (conectividad) Alternativamente la oferta puede ser calculada a través del modulo hidrológico (dejar que la cuenca genere el caudal en el río) Atributos de la cuenca
Área, tipo cubierta. . .
Climatología
Precipitación, temperatura, velocidad del viento, y humedad relativa
Caudales y Demandas son prescritas por el usuario
Dejar que el Clima Maneje la Hidrología
El Modulo Hidrológico 2-Baldes en WEAP P
Plant Canopy Et= f(z1,kc, , PET)
Pe = f(P, Snow Accum, Melt rate) u
z1
Rd
Sw
L
Surface Runoff = f(Pe,z1,1/LAI)
Interflow = f(z1,ks, 1-f)
Percolation = f(z1,ks,f)
Smax z2
Dw
Baseflow = f(z2,drainage_rate)
Existe un Modelo 2-Baldes por tipo de Suelo
Marco Analítico de Hidrología Integrada/Manejo de Aguas en WEAP21
Requerimientos de Datos: Demanda
Datos para la demanda de agua: multisectorial
Demanda municipal e industrial
Demandas en la agricultura
Agregada por sector económico (manufactura, turismo, etc.) Desagregada por población (ej., uso por persona, uso por grupo socioeconómico) Agregado por área (# hectáreas, uso anual de agua por hectárea) Desagregado por requisitos para cada cosecha
Demandas de los ecosistemas (caudales mínimos ecológicos)
Requerimientos de datos (continuación) SECTOR
SUBSECTOR
USO FINAL
APARATO
Agricultura
Algodón Arroz Trigo ...
Irrigación ...
Tendido Aspersión Goteo
Industria
Energía Petróleo Papel ...
Enfriamiento Procesos Otros
Standard Eficiente ...
Municipal
Ciudad del Sur Ciudad oriental ...
Familia única Multi-familiar ...
Cocina Baño Ducha Toilet ...
Ejemplos donde encontrar Datos
Conocimiento local!
Clima http://www.ncdc.noaa.gov/cgi-bin/res40.pl http://ingrid.ldgo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCDC/.GCPS/.MONTHLY/.STATION/
Hidrología (Global Runoff Data Center) www.grdc.bafg.de
GIS http://data.geocomm.com/catalog/
Recursos generales www.weap21.org
Calibración y Validación
Criteria para evaluar el modelo
Caudales a lo largo del cauce principal y tributarios Almacenaje en reservorio y descargas Trasvases de aguas desde otras cuencas Demanda y entrega de agua a la Agricultura Demanda y entrega de agua a los sectores municipal e industrial Tendencia y niveles de agua almacenado en los acuíferos
Modelando Caudal en Ríos
Mirando a los Resultados Seleccione aquí los resultados para ver, incluyendo el escenario.
Cambie aquí las unidades y sub categorías de resultados, y cambie el estilo del grafico
Seleccione aquí el año
Y que hacer después?
Como pueden usarse los resultados de WEAP, o cualquier otro modelo de recursos hídricos, ser organizados y analizados de manera de priorizar y seleccionar las estrategias de adaptación apropiadas?... Análisis multi-criterio impulsado por la participación de los actores relevantes puede ayudar…
Análisis Multi-Criterio (Multi-criteria Analysis /MCA)
Cualquier método usado para determinar preferencias entre opciones alternativas, cuando las alternativas pueden lograr distintos objetivos Es particularmente útil en situaciones donde un único criterio es insuficiente, y permite a quienes toman las decisiones tomar en cuenta una serie de factores relevantes
MCA: Alcance
Todos los sectores, regiones, estilos de vida, ecosistemas, etc. Ha sido usado extensamente en la planificación de recursos hídricos, manejo de zonas costeras, desarrollo agrícola, y procesos de participación ciudadana
MCA: Resultados claves
La mejor opción o…
Una lista reducida con las opciones preferidas o…
Una caracterización de las posibilidades aceptables e inaceptables
MCA: Datos claves
Criteria de evaluación
Medidas relevantes para cada criterio
MCA–WEAP: Motivacion
Desarrollar una herramienta de computador interactiva en el computador para facilitar la evaluación multi-criterio de distintas opciones de recursos hídricos en un contexto de participación de los actores relevantes
Diseñado específicamente para ser usado en conjunto con los resultados del modelo WEAP y un proceso de participación de los actores relevantes para desarrollar, ponderar y aplicar criterios de evaluación a distintas opciones de adaptación
MCA–WEAP: Historia
MCA-WEAP es in nuevo modelo basado en macros de Excel, desarrollado a partir de los NAPAssess, una herramienta desarrollada por SEI para ser usada por Sudan y Yemen en sus procesos NAPA
Ahora ha sido reformulada para enfocarse exclusivamente en las opciones de adaptación en torno al agua – usado hasta el momento en los estudios del Netherlands Climate Assistance Program (NCAP)
Asegurar adecuada representación de los actores relevantes Identificar estrategias de adaptación de CC Establecer criteria especifica a cada país para evaluar y priorizar opciones Dar recomendaciones de iniciativas de adaptación basadas en consensos
Fuente abierta, y todavía una versión BETA!
MCA–WEAP: Capacidades
Organiza el proceso de análisis multi-criterio al:
Almacenar toda la información relevante del proyecto en un sola plataforma
Apoyar un proceso transparente y de fácil entendimiento para desarrollar, ponderar, y aplicar los criterios de evaluación
Producir una lista ordenada de alternativas
MCA–WEAP: Etapas
Evaluar las vulnerabilidades claves Identificar los actores claves Identificar las potenciales estrategias de adaptación Desarrollar un proceso impulsado por los actores relevantes de evaluación de los criterios para determinar las puntos de conflicto/compensaciones Asignar importancia relativa a los criterios Priorizar las opciones de adaptación que mejor cumplan las necesidades de los mas vulnerables
Licencia para WEAP
Ir a www.weap21.org y registrarse para una licencia nueva (gratis para los gobiernos, universidades, y organizaciones sin fines de lucro en países en desarrollo) Registrar WEAP bajo la ventana de Help en el menú y seleccionar “Register WEAP”
