Herramientas de Decisión para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático Sector Recursos H

1. Herramientas de Decisión para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio ClimáticoSector Recursos Hídricos Sebastián VicuñaUniversity of California, Berkeley/SEICGE Hands-on Training Workshop on V&A Assessments for the Latin America and the Caribbean RegionAsunción, Paraguay, 14-18 August 2006

2. 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)

3. 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.

4. 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

5. 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.

6. Agua para naturaleza Agua para la agricultura Cantidad de Agua Calidad del Agua Temporalidad de los flujos Agua para los hogares Regulación Agua para recreación Agua para la industria El Sector de Recursos HídricosLos distintos usos del Agua

7. 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

8. Sistema natural Presión Externa Sistema de Estado Poco control del Proceso Recursos de Agua- Un Sector Crítico de V&A • Debe considerar tanto los sistemas manejados como los naturales • Actividades humanas afectan ambos sistemas Sistemas Manejados Presión Externa Producto,utilidad/bien o servicio Proceso de Control Ejemplo: Agricultura Ejemplo: Humedales

9. “Presiones Externas” Hidrológicas relacionadas al Cambio Climático • Cantidad de Precipitación • Incremento del promedio global • Diferencias regionales marcadas • Aumento de la Temperatura • Cambio en la temporalidad de los flujos • Retirada de glaciares • Frecuencia e intensidad de Precipitación • 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

10. Presiones Específicas: Escorrentía Anual Cambios en la escorrentía anual (escenario A2) Arnell., 2003

11. Presiones Específicas: Escorrentía Anual Cambios en la escorrentía anual (escenario A2) Arnell., 2003

12. Presiones Específicas: Escorrentía Anual Cambios en la escorrentía anual (escenario A2) Arnell., 2003

13. Presiones Específicas: temporalidad de los caudales Tendencia en la temporalidad de caudales en el Oeste de América del Norte Stewart et al., 2004

14. Analogía con el Oeste en América del Norte http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html

15. Analogía con el Oeste en América del Norte http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html

16. Flujos inexistentes Flujos desperdiciados Primavera/Verano Presiones Específicas: temporalidad de los caudales Cambios en los caudales en ríos en el Oeste Americano bajo Cambio Climático

17. Presiones Específicas: Retirada de glaciares Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia) Retroceso del glaciar Broggi Glaciar en 1979 y 1997 Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú Comunicación Nacional del Perú a la UNFCCC Francou et al., 2000

18. 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

19. 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).

20. Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3 Arnell., 2003

21. Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3 Arnell., 1999

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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?

27. 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?

28. 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.).

29. 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?

30. 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?

31. 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

32. Modelos Hidráulicos • HEC-HMS escala de cuenca, simulación hidrológica en base a evento, de los procesos lluvia-escorrentía • Procesos lluvia-precipitación de corta duración para pequeñas cuencas • Gratis, se puede bajar de la web

33. 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

34. 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)

35. 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

36. 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

37. 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

38. 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

39. 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

40. 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

41. Lo que puede hacer Planificación a alto nivel a escalas locales o regionales Manejo de demanda Distribución de agua Evaluación de infraestructura Las capacidades de WEAP 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)

42. 40 60 Un Sistema Simple en WEAP21

43. 10 Insatisf. 30 70 Una restricción en la infraestructura

44. 10 Insatisf. 30 70 RI Satisf. Una restricción regulatoria

45. 40 60 0 10 Insatisf. Diferentes Prioridades • Por ejemplo, la demanda degrandes 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..

46. Diferentes Preferencias • Por ejemplo un usuario central puede preferir tomar agua desde un tributario debido a menores costos de bombeo 30 10 0 90

47. 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

48. 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 no-decisiones) a través de los distintas escalas espaciales y temporales • Para apoyar la toma de decisiones

49. Fuerzas Impulsoras Tecnología • Tecnología de la computación y la información • Biotecnología • Miniaturización Medio Ambiente/Clima • Aumento de los stress globales • Degradación local • Algo de remediación en los países mas ricos Instituciones • Instituciones globales • Gobiernos democrático • Rol de la sociedad civil en la toma de decisiones Demografía • Numero de personas • Urbanización • Vejez Economía • Integración con la economía global Social • Aumento en la inequidad • Pobreza persistente Cultural • Esparcimiento de valores de consumismo e individualismo • Reacción nacionalista y religiosa

50. Quienes son los Actores? • Gobierno • Sector Privado • Sociedad Civil • El Publico • Granjeros ricos • Granjeros pobres • Urbes • Ambientalistas • O?