herramientas de decisión para evaluar vulnerabilidades
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Herramientas de Decisión para Evaluar Vulnerabilidades y
Estrategias de Adaptación al Cambio Climático
Sector Recursos Hídricos
Sebastián VicuñaUniversity 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.
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)
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 HídricosLos distintos usos del Agua
Cantidad de AguaCalidad del Agua
Temporalidad de los flujosRegulación
Agua para la agricultura
Agua para los hogares
Agua para la industria
Agua para naturaleza
Agua para recreación
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
Debe considerar tanto los sistemas manejados como los naturales
Actividades humanas afectan ambos sistemas
Ejemplo: Agricultura Ejemplo: Humedales
Sistema naturalPresión Externa
Sistema de Estado
Poco control del Proceso
SistemasManejadosPresión
Externa Producto,utilidad/bien o servicioProceso de Control
“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
Presiones Específicas: Escorrentía Anual
Arnell., 2003
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Presiones Específicas: Escorrentía Anual
Arnell., 2003
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Presiones Específicas: Escorrentía Anual
Arnell., 2003
Presiones Específicas: temporalidad de los caudales
Stewart et al., 2004
Tendencia en la temporalidad de caudales en el Oeste de América del Norte
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
0
50
100
150
200
250
OCT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP
Flu
jo (
TA
F)
Flujo Historico Flujo con CC Demanda
Flujos desperdiciados
Flujos inexistentes
Primavera/Verano
Cambios en los caudales en ríos en el Oeste Americano bajo Cambio Climático
Presiones Específicas: Retirada de glaciares
Comunicación Nacional del Perú a la UNFCCCFrancou et al., 2000
Retroceso del glaciar BroggiGlaciar en 1979 y 1997
Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú
Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia)
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
Arnell., 2003
Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3
Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas
Arnell., 1999
Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3
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?
Operacionales e hidráulicosHEC
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 MIKE11Delft3d
Herramientas para usar en la Evaluación: Modelos de Agua Referenciales
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
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 planificaciónEjemplos y ejercicios en la planificación para la distribución de agua
EscenariosAgregando hidrología al modelo
Interfaz con el UsuarioEscalaDatos requeridos y recursosCalibración y validaciónResultadosLicencia y registro
You can create multiple scenarios and use this box to switch between them.
Use the View bar to switch between your analysis and its results.
Data are organized in a tree structure that you edit by right-clicking here.
Your data are shown here as either a graph or a table.
Enter or edit your data by typing it here.
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 hacerPlanificación a alto
nivel a escalas locales o regionales
Manejo de demandaDistribución de aguaEvaluación de
infraestructura
Lo que no puede hacerOperaciones a escalas
menores que diariasOptimización de la
oferta y demanda (ej. minimización de costos o maximización de bienestar social)
Un Sistema Simple en WEAP21
60
40
Una restricción en la infraestructura
70
3010 Insatisf.
Una restricción regulatoria
70
3010 Insatisf.
RI Satisf.
0
40
60
10 Insatisf.
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..
30
10
90
0
Diferentes Preferencias
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 no-decisiones) a través de los distintas escalas espaciales y temporales
Para apoyar la toma de decisiones
Fuerzas ImpulsorasDemografía• 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
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
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?
S t u d y D e f i n i t i o nS p a t i a l B o u n d a r y S y s t e m C o m p o n e n t sT i m e H o r i z o n N e t w o r k C o n f i g u r a t i o n
E v a l u a t i o nW a t e r S u f f i c i e n c y E c o s y s t e m R e q u i r e m e n t sP o l l u t a n t L o a d i n g s S e n s i t i v i t y A n a l y s i s
C u r r e n t A c c o u n t sD e m a n d P o l l u t a n t G e n e r a t i o nR e s e r v o i r C h a r a c t e r i s t i c s R e s o u r c e s a n d S u p p l i e sR i v e r S i m u l a t i o n W a s t e w a t e r T r e a t m e n t
S c e n a r i o sD e m o g r a p h i c a n d E c o n o m i c A c t i v i t yP a t t e r n s o f W a t e r U s e , P o l l u t i o n G e n e r a t i o nW a t e r S y s t e m I n f r a s t r u c t u r eH y d r o p o w e rA l l o c a t i o n , P r i c i n g a n d E n v i r o n m e n t a l P o l i c yC o m p o n e n t C o s t sH y d r o l o g y
Estructura de WEAP
Barra de Menú
5 Vistas Principales
You can click and drag elements of the water system from the legend onto the schematic directly.
Use the menu to do standard functions such as creating new areas and saving.
Your can zoom your schematic in or out by sliding the bar here.
GIS layers can be added here.
Use the View bar to switch between your data and its results.
WEAP: Interfaz con el Usuario
Idiomas:
Solo la Interfaz
Ingles
Francés
Chino
Español
Se pueden crear múltiples escenarios y usaresta ventana para cambiar entre ellos.
Uso de labarra de Vistaspara cambiarentre tusanálisi
sy resultados
La información esta organizada en una estructura de árbol que-se puede editar aquí
Tu informaciónaparece aquíya sea de manera grafica ocomo tabla.
Entrar o editarla información tipeando aquí
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) Series de tiempo de caudal en río (cabecera) m3/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 Hidrológico2-Baldes en WEAP
Smax
Rd z1 Interflow =
f(z1,ks, 1-f) Percolation = f(z1,ks,f)
Baseflow = f(z2,drainage_rate)
Et= f(z1,kc, , PET)
Pe = f(P, Snow Accum, Melt rate)
Plant Canopy
P
z2
L
u
Surface Runoff =f(Pe,z1,1/LAI)
Sw
Dw
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: multi-sectorial Demanda municipal e industrial
Agregada por sector económico (manufactura, turismo, etc.)
Desagregada por población (ej., uso por persona, uso por grupo socioeconómico)
Demandas en la agricultura 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)
Agricultura
Industria
Municipal
AlgodónArrozTrigo...
EnergíaPetróleoPapel...
Ciudad del SurCiudad oriental...
Irrigación...
EnfriamientoProcesosOtros
Familia únicaMulti-familiar...
TendidoAspersiónGoteo
StandardEficiente...
CocinaBañoDuchaToilet...
SECTOR SUBSECTOR USO FINAL APARATO
Ejemplos donde encontrar Datos
Conocimiento local!
Climahttp://www.ncdc.noaa.gov/cgi-bin/res40.plhttp://ingrid.ldgo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCDC/.GCPS/.MONTHLY/.STATION/
Hidrología (Global Runoff Data Center)www.grdc.bafg.de
GIShttp://data.geocomm.com/catalog/
Recursos generaleswww.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 lasunidades y subcategorías deresultados, y cambie el estilodel grafico
Seleccione aquíel 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”
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