seguridad hídrica y adaptación al cambio climático en
TRANSCRIPT
Elma Montaña (AR), Facundo Martin (AR), Carolina Vera (AR), Francisco Meza (CL), Alfredo Ribeiro (BR), Nicolás Pineda (MX), Bram Willems (PE), Ralph Marra (US), Christopher Scott (US) ~ entre otros colaboradores deAQUASEC Centro de Excelencia en Seguridad Hídrica
2
9
Escasez de agua◦ hidroclimatológica◦ uso humano
Inseguridad energética Adaptación◦ ciencia y política◦ redes
Gobernanza◦ intersectorial◦ transfronteriza◦ inter-regional
Desafíos enfrentados en zonas áridas ofrecen lecciones para otras zonas
Ámerica del Norte occidental
Los Andes centrales
Regiones áridas
Nordeste de Brasil
Marco conceptual:Las fuerzas impulsoras del cambio global a la vez
representan mecanismos de adaptación
Desafíos• Escasez de agua• Inseguridad energética• Crecimiento demográfico• Mercados globalizados• Cambo climático
Implicancias e impactos
• Vulnerabilidad social• Ecosistemas deteriorados• Resiliencia del planeta
amenazada
• Planeación bajo incertidumbre• Diálogo ciencia – política• Manejo de la demanda de agua,
reuso• Infrastructura mediana-pequeña,
flexible• Restauración ecológica para
• Urbanización• Cambio de uso de suelo• Globalización económica• Hidro-clima “no-estacionario”
10Regional - Global
Regional - Global
Riesgo climático
Seguridad hídrica: sistemas
humanos y ecosistemas resilientes
Vulnerabi l idadVulnerabi l idad
Inundación
Sequía
Manejo adaptativo (agua, energía, infraestructura, tier ra, y
sistemas al imentar ios) Gobernanza (regionaly transfronter iza)
11
Seguridad Hídrica“la disponibilidad de cantidades y calidades de agua suficientes para las necesidades de la sociedad y de los ecosistemas resilientes, en el contexto del cambio global actual y futuro”. (Scott et al, 2013)
Respuestas adaptativas regionales Planeación bajo incertidumbreDiálogo ciencia – políticaManejo de la demanda de agua, reuso Infrastructura mediana-pequeña,
flexibleRestauración ecológica para
provisión de servicios ecosistemicos
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Acuíferos con estrés hídrico en la región Sonora-Arizona
Simbología EUA
Simbología México
Bajo estrés por sobre-explotaciónImpactado por sobre-explotación
Impactado por intrusión salina
Energía para los servicios de agua en Tucson y Phoenix
Area metropolitana de Tucson: 4 agencias administradoras de agua, uno de aguas residuales. Población total atendida ~830,000
Ciudad de Phoenix: Un organismo operador de agua potable y aguas residuales. Población atendida ~1.5 millones
Ciclo del uso del agua
Adaptado de: Klein, et al., 2005; Wilkinson, 2000
Fuente
1) Extracción y entrega primaria
2) Tratamiento y distribución
3) Uso final
4) Recolección y tratamiento de aguas
residuales
5) Agua reciclada/recuperada
El bombeo para transporte del agua en el Proyecto de Arizona Central domina el nexo
1) Extracción y entrega primaria
2) Tratamiento y distribución de agua
Proyección de demanda de electricidad
Scenario GeneralPlan (AF)
General Plan(GWh)
High Density(AF)
High Density(GWh)
CAP Normal &SRP Normal 475,687 722.7 581,020 774.7CAP Moderate &SRP Moderate 417,687 612.4 447,000 635.6CAP Severe &SRP Moderate 370,687 503.5 400,000 526.7CAP Severe &SRP Severe 206,100 452.2 306,000 452.2
Energía para el agua, Síntesis
El CAP es el mayor usuario de electricidad relacionado con los servicios de agua potable, tanto en la ciudad de Phoenix como en el área metropolitana de Tucson.
El uso de electricidad para los servicios de agua y manejo de aguas residuales en el área metropolitana de Tucson y la ciudad de Phoenix representó el 1.2% del consumo eléctrico de Arizona en 2005.
La demanda de energía eléctrica proyectada para Tucson y Phoenix equivaldrá aproximadamente a 1.1% de la demanda estatal en el año 2030.
El uso de electricidad para el manejo del agua y las aguas residuales en el área metropolitana de Tucson equivale aproximadamente al 5% del consumo de energía eléctrica total de los sectores residencial, comercial e industrial en esta misma área.
Hallazgos (1) Demanda urbana de agua considerando
conservación:◦ Arizona + 45% a 2030◦ Sonora + 18% a 2030
La demanda energética excede la disponibilidad de agua para enfriamiento en las condiciones actuales◦ Considerando la producción energética
combinada que se espera, la demanda de energía significará mayor demanda de agua por sí misma
Hallazgos (2) Escenario A1b del IPCC, para el siglo
21:◦ 3.0-3.5°C más caliente◦ 5-15% menos precipitación
Probabilidad ponderada de sequías prolongadas, ondas de calor y déficits en el Río Colorado
¿Desalinización es la siguiente en la lista? ◦ Implicaciones energéticas y ambientales
Hallazgos (3) Con la excepción de la energía solar
térmica, las energías renovables son más eficientes en el uso de agua, lo cual suma puntos a favor para el desarrollo de estas fuentes alternativas
En Sonora y Arizona existe gran potencial para el desarrollo de energías renovables
Hallazgos (4) Conservación del agua para uso
agrícola◦ Arizona – transferencia de derechos de agua a
las ciudades◦ Sonora – continúa agotamiento del agua
subterránea El agua subterránea es un recurso
estratégico◦ Es necesario examinar el “agua virtual” a través
de la frontera Energía para el agua◦ CAP – infraestructura es crítica, uso intensivo de
energía◦ Sonora – eficiencia, oportunidades para la
conservación
GW (ground-
water) pumping
Climat ic variabilit y
Aquifer deplet ion
Elect rical energy supply
Incremento en temperaturas aumenta ET y demanda de agua de cultivos
La variabilidad en el flujo superficial mueve la demanda para irrigación hacia el AS
El bajo costo de la electricidad
incrementa el bombeo de AS
La confiabilidad y temporalidad de energía eléctrica
reducen eficiencia en irrigación
ET de la irrigación puede alterar el
balance energético y el flujo de calor sensible y latente
Agotamiento de AS puede contribuir al
aumento en el nivel del mar y otros cambios
globales
El bombeo de agua subterránea cambia a
suministro de baja actividad; puede alterar
confiabilidad de la energía
El incremento en la demanda de energía es necesario para medidas
de adaptación en el corto plazo
Agotamiento de AS puede reducir
disponibilidad de agua para
enfriamiento en termoeléctricas
El N
exo
Agu
a su
bter
ráne
a-E
nerg
ía-C
lima
Incremento en temperatura aumenta demanda de electricidad para enfriadores, abasto de agua e irrigación
El aumento de la demanda energética cubierta por
Fuentes convencionales puede incrementar emisiones, impidiendo mitigación a largo
plazo
Generación de energía es
influenciada por tendencias hidro-
climáticas y políticas para mitigación de
concentraciones de carbono
6 Escenarios modeladosI. A1B-AGW – recarga por precip. y bombeo
agrícola calculado por ET derivada de temp.II. A2-AGW – el mismo que el anterior, pero
basado en proyección A2 para precip. y temp.III. A2-AGW-MV – se agrega demanda no
agrícola de la población (variante media de la ONU)
IV. A2-AGW-CF – demanda no agrícola de la población (tasa de fertilidad constante de la ONU)
V. A2-AGW-MV-E1 – se agrega un incremento del 1% anual en tarifas eléctricas para bombeo sobre la media del siglo 21.
VI. A2-AGW-MV-E2 –incremento del 2% anual en tarifas eléctricas para bombeo sobre la media del siglo 21.
Escenarios modeladosVariables
Escenarios
Drivers Climáticos Drivers Demográficos Drivers de política tarifaria
EC (A) RBP (B)ETBT-
AAS (C)
Demanda de agua no agrícola
1% IAT (F) 2% IAT (G)PP-VM (D) PP-FC (E)
1) A1B-AGW A1B 2) A2-AGW A2B 3) A2-AGW-MV A2B 4) A2-AGW-CF A2B 5) A2-AGW-MV-E1 A2B 6) A2-AGW-MV-E2 A2B
A) Escenario de emisiones de carbono (EC).B) Cálculo de recarga de agua basado en proyecciones de precipitación (RBP).C) Demanda de evapotranspiración (ET) basada en temperatura (BT) para el agua agrícola subterránea (AAS).D) Proyecciones poblacionales (PP) de variante media (VM) de la ONU.E) Proyecciones poblacionales de fertilidad constante (FC) de la ONU.F) 1% de incremento anual en la tarifa eléctrica (IAT) en el periodo 2010-2100G) 2% de incremento anual en la tarifa eléctrica en el periodo 2010-2100
CON 2% de incremento anual en la tarifa 09
El 2 % de incremento anual sobre el promedio del siglo 21 significa que la tarifa 09 en el año 2100 debería alcanzar los actuales precios de 2010 para el alto consumo doméstico o usuarios del servicio público (en pesos constantes del año 2010). En lugar de esto, de 1999 a 2009 las tarifas cayeron anualmente a una tasa compuesta de 0.94%.
Regulación no exitosaDecretos de vedas y títulos de concesión por sí mismos son inadecuados; el volumen extraído excede al concesionado
Las intervenciones legales y regulatorias deben enfocarse en este nexo
Ley de Energía para el Campo (2002) un buen intento, pero con mucha oposición◦ Límite de energía anual basado en el volumen
concesionado ◦ Esta regulación basada en el nexo fue
sustituida en 2003 por la tarifa de uso nocturno“9N” (50% de la tarifa de día)◦ 2006- los agricultores lograron un subsidio de
$0.10 centavos mexicanos por kW-hora en las tarifas de uso diurno (SAGARPA, $ 686 millones de pesos mexicanos = $ 62 millones de dólares norteamericanos)
Venta de energía para la Agricultura por la CFE
0
1,000,000
2,000,000
3,000,000
4,000,000
5,000,000
6,000,000
7,000,000
8,000,000
9,000,000
10,000,000
0%
2%
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6%
8%
10%
12%
14%
1962
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1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
(MW
h)
Perc
enta
ge o
f tot
al d
eman
d
Year
Electricity demand for agricultural groundwater pumping in Mexico, 1962-2009
Agric. groundwater pumping (night)
Agric. groundwater pumping (regular/ day)
Agric. groundwater % of total demand
Alta tarifa 09 en los estados incrementa el bombeo
0 200,000 400,000 600,000 800,000
1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000 1,800,000 2,000,000
1988
19
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19
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1996
19
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2000
20
02
2004
20
06
2008
MW
h
Sonora Power Consumed to Pump Groundwater
Night Reg./ day
0 200,000 400,000 600,000 800,000
1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000 1,800,000 2,000,000
1988
19
90
1992
19
94
1996
19
98
2000
20
02
2004
20
06
2008
MW
h Chihuahua Power Consumed to Pump
Groundwater
Night Reg./ day
0 200,000 400,000 600,000 800,000
1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000 1,800,000 2,000,000
1988
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19
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1996
19
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2000
20
02
2004
20
06
2008
MW
h
Coahuila Power Consumed to Pump Groundwater
Night Reg./ day
0 200,000 400,000 600,000 800,000
1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000 1,800,000 2,000,000
1988
19
90
1992
19
94
1996
19
98
2000
20
02
2004
20
06
2008
MW
h
Guanajuato Power Consumed to Pump Groundwater
Night Reg./ day
Bombeo de AS impulsado por el agua virtual (exportación de
frutas y verduras)
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
MC
M/y
ear
Mexico's Virtual Groundwater Exports in Vegetables and Fruits to the U.S.
Other fruit
Citrus
Other vegetables
Peppers
Onions
Tomatoes
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
2,000
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
MC
M/y
ear
Mexico's Total Virtual Water Exports in Vegetables and Fruits to the U.S.
Not groundwater irrigated
Groundwater irrigated
Virtual surface waterVirtual groundwater
Comisión Nacional del Agua- CONAGUA Comisión Federal de Electricidad- CFE
La rivalidad debe moverse hacia una relación colaborativa
Se requiere extenso intercambio de información para una toma de decisiones informada
La demanda de agua para la generación de energía únicamente se incrementará
Hydroenergía- otra oportunidad perdida en el nexo
Usuarios de aguas subterráneas y la auto-regulación por COTAS
Comités Técnicos de Aguas Subterráneas El modelo de la CONAGUA◦ Plataforma de coordinación centrada en la
autoridad federal
El modelo estatal de Guanajuato◦ GIRH, pero sin mandato legal◦ Ausencia de incentivos
Conclusiones Futuro de las políticas públicas◦ Agua subterránea como un recurso/reserva estratégica, o◦ Agotamiento del agua subterránea– ¿Puede esto
planearse? ¿Es política, social, y ambientalmente viable? El agua subterránea es un recurso estratégico El efecto combinado de los drivers del clima, la
energía y la población La equidad intergeneracional se sobrepone a la
equidad sectorial, espacial o transfronteriza Los argumentos del agua virtual pierden valor
cuando están basados en fuentes de agua subterránea sobreexplotadas
La actual trayectoria hacia el agotamiento tiene impactos en el futuro de la agricultura
¿Preguntas, comentarios?
Christopher ScottUdall Center for Studies in Public
Policy, & School of Geography &
DevelopmentUniversity of Arizona
[email protected]://aquasec.org/wrpg/nexus