Cambio Climático y Adaptación de los Recursos Hídricos

Transcripción

1 Cambio Climático y Adaptación de los Recursos Hídricos Grupo de Investigación en Hidráulica, Recursos Hídricos y Medio Ambiente. UNMSM Eusebio Ingol Blanco, PhD Asesor de la Alta Dirección Autoridad Nacional del Agua ingol1@utexas.edu

2 Resumen Clima y modelos Modelamiento de los impactos del CC Adaptación, opciones y barreras Esfuerzos de adaptación en Perú

3 Entender las Causas y Efectos del Clima no es Fácil Como influyen las causas naturales y antropogénicas?

4 Parallel Climate Model, operated by NCAR Que modelos predicen esto?

5 Modelos de Circulación General (GCMs) En cada celda Grid los GCMs calculan: Temperatura (T) Presión (P) Viento (U, V) Humedad (Q)

6 Procesos Físicos Simulados por GCMs Ciclos diurnos y estacionales Flujos de calor latente y sensible Nubes y Convección Capa limite planetaria Gases de efecto invernadero Aerosoles Hielo en el Mar Hidrología Transporte de calor en el océano Circulación Oceánica Dinámica de la vegetación Dinámica de bloques de hielo Química del ciclo de carbón

7 Que Recursos se Necesitan? Texas Advanced Computing Center

8 Cual es la base de los GCMs? Modelos determinísticos. Usan ecuaciones: Continuidad, Momento, Energía, Ecuaciones de Estado. Reproducen las condiciones de clima histórico representan interacciones entre el Océano, Tierra, y Atmosfera.

9 Importante Incertidumbre en GCMs Incertidumbre en la : Estructura del modelo, Representación de procesos físicos, Resolución espacial y temporal, Formulación de escenarios climáticos, Modelación hidrológica e hidráulica Modelación de la planificación y gestión de RH Imagine que usted quiere evaluar el impacto en el flujo a la entrada de un reservorio

10 Proyección CO2 para Diferentes Escenarios (CMIP5) PI = Pre-Industrial

11 Proyecciones Globales Series de tiempo simuladas del Multi-Modelo CMIP5 de 1950 a 2100 para el cambio en la temperatura de la superficie media anual global relativo al periodo

12 Impactos Globales IPCC s Fifth Assessment Report (AR5, IPCC 2013) Maps of CMIP5 multi-model mean results for the scenarios RCP2.6 and RCP8.5 in of (a) annual mean surface temperature change, (b) average percent change in annual mean precipitation

13 Porque Estudiar los Impactos sobre los Recursos Hídricos? Impactos sobre Ciclo del agua Demanda de agua Disponibilidad del agua Calidad del agua Hidroenergía Infraestructura

14 Cuáles son las Interrogantes a Nivel de Cuenca? Cuál sería la respuesta hidrológica de la cuenca? Qué pasará con la disponibilidad de agua en la cuenca durante las próximas décadas? Cómo la infraestructura hidráulica, como presas y canales de los distritos de riego, puede ser operada para una adaptación confiable al cambio climático? Qué medidas o estrategias, para reducir la vulnerabilidad e incrementar la resiliencia, serían las más adecuadas para adaptar los sistemas de recursos hídricos al cambio climático?

15 Modelación a Escala de Sistemas Hídricos Series Clima Pr, T, RH, Wv Uso de la Tierra y Cov. Inf. Hidráulica Caudales: Naturales Históricos Modelación Hidrológica e Hidráulica Reducción Escala Estadística Dinámica No Modelación del Manejo de agua Escenarios de Cambio Climático Fin Si Mejora Política Predicción del Abastecimiento Agua Evaluación de Impactos Modelos de Circulación General Estrategias de Adaptación Análisis de Incertidumbre

16 Qué Modelo Global? Que criterio? Resolución espacial Modelos acoplados atmósfera-océanos Desempeño en la región Realizaciones Que escenario de emisión? A1B/RCP4.5: Media emisión, el cambio tecnológico en el sistema energético es equilibrado en todas las fuentes de energía fósiles y no fósiles A2/RCP8.5: Alta emisión, alto crecimiento poblacional, cambio tecnológico y crecimiento económico mas fragmentado

17 Reducción Escala GCMs Downscaling: Permite incrementar la resolución espacial de GCMs para obtener datos de clima a escala local. Estadística Basado sobre relaciones estadísticas entre datos de clima a escala global (GCMs) y local GCM Data '0"W Dinámica Desarrollo de Modelos de Clima Regional (RCMs), usando como condiciones de frontera datos de GCMs '0"W 107 0'0"W '0"W 106 0'0"W '0"W 105 0'0"W 107 0'0"W '0"W '0"W '0"W 106 0'0"W '0"W '0"W '0"W 105 0'0"W '0"W '0"W '0"W 29 45'0"N 29 45'0"N 29 30'0"N 29 30'0"N 30 24'0"N 29 30'0"N 29 30'0"N 30 24'0"N 29 15'0"N 29 15'0"N 29 0'0"N 29 0'0"N 29 0'0"N 29 0'0"N 28 45'0"N 28 45'0"N 28 30'0"N 28 30'0"N 28 30'0"N 28 30'0"N 28 15'0"N 28 15'0"N 28 0'0"N 28 0'0"N 28 0'0"N 28 0'0"N 27 45'0"N 27 36'0"N 27 30'0"N 27 30'0"N 27 30'0"N 27 15'0"N 27 15'0"N 27 0'0"N 27 0'0"N '0"W '0"W '0"W '0"W 106 9'0"W '0"W '0"W 105 6'0"W '0"W '0"W 104 3'0"W 30 59'0"N 30 52'0"N 30 45'0"N 30 38'0"N 30 38'0"N 30 31'0"N 30 31'0"N 30 24'0"N 30 24'0"N 30 17'0"N 30 17'0"N 30 10'0"N 30 10'0"N 30 3'0"N 30 3'0"N 29 56'0"N 29 56'0"N 29 49'0"N 29 49'0"N 29 42'0"N 29 42'0"N 29 35'0"N 29 35'0"N 29 28'0"N 29 28'0"N 29 21'0"N 29 21'0"N 29 14'0"N 29 14'0"N 29 7'0"N 29 7'0"N 29 0'0"N 29 0'0"N 28 53'0"N 28 53'0"N 28 46'0"N 28 46'0"N 28 39'0"N 28 39'0"N 28 32'0"N 28 32'0"N 28 25'0"N 28 25'0"N 28 18'0"N 28 18'0"N 28 11'0"N 28 11'0"N 28 4'0"N 28 4'0"N 27 57'0"N 27 57'0"N 27 50'0"N 27 50'0"N 27 43'0"N 27 43'0"N 27 36'0"N 27 36'0"N 27 29'0"N 27 29'0"N 27 22'0"N 27 22'0"N 27 15'0"N 27 15'0"N 27 8'0"N 27 8'0"N 27 1'0"N 27 1'0"N 26 54'0"N 26 54'0"N 26 47'0"N 26 47'0"N 26 40'0"N 26 40'0"N 26 33'0"N 26 33'0"N 26 26'0"N 26 26'0"N 26 19'0"N 26 19'0"N 26 12'0"N 26 12'0"N 27 0'0"N 27 0'0"N 26 45'0"N 26 45'0"N 26 30'0"N 26 30'0"N 26 30'0"N 26 30'0"N 26 15'0"N 26 15'0"N 26 5'0"N 26 5'0"N 25 58'0"N 25 58'0"N 25 51'0"N 25 51'0"N 25 44'0"N 25 44'0"N 25 37'0"N 25 37'0"N 25 30'0"N 25 30'0"N 25 23'0"N 25 23'0"N 25 16'0"N 25 16'0"N 25 9'0"N 25 9'0"N 25 2'0"N '0"W 220 km ( 2.0 x 2.0o) '0"W 30 52'0"N 30 45'0"N 27 45'0"N 27 36'0"N 27 30'0"N '0"W 30 59'0"N '0"W '0"W 107 0'0"W 55 km ( 0.5o x 0.5o) '0"W 106 0'0"W '0"W '0"W 105 0'0"W '0"W 107 0'0"W '0"W '0"W '0"W 106 0'0"W '0"W '0"W '0"W 105 0'0"W '0"W '0"W 30 km ( 0.27o x 0.27o) 25 2'0"N '0"W '0"W '0"W '0"W '0"W 106 9'0"W '0"W '0"W 105 6'0"W '0"W '0"W 12 km ( 0.11o x 0.11o) 104 3'0"W '0"W

18 _A1B _A1B _A1B _A _A _A2 Precipitation Anomaly (mm) Precipitation Anomaly (mm) _A1B _A1B _A1B _A _A _A2 Temperature Anomaly ( o C) Temperature Anomaly( o C) Proyección de la Temperatura y Precipitación Multi-Model Ensemble A2 A1B A2 A1B Year Temperature (C) Precipitation (%) Period A2 A1B Period A2 A1B

19 Modelación Hidrológica P ET Surface runoff Sub- surface runoff Z 1 k 1 Percolation Z 2 S max k 2 Base flow Climate change data Equations for water balance Inputs Hydrologic processes Outputs Climate data ( T, P, RH, WV) Land use, soil Initial and boundary conditions Water resources model

20 Strea mflow (Million M3) Rango de Variabilidad en la Predicción de Caudales Anuales CCSM3 CGCM31 ECHAM5 Hadley MIROC32 Box plot showing the variation range (Max, P 75, Median, Min, and P 25 ) for each GCM for the A2 scenario at Ojinaga. Dashed sky-blue line corresponds to the natural flow for the period

21 Exceedance Probability Caudales Máximos Anuales bajo CC Annual Max streamflow(m 3 /s) Scenario Pr/TR A2 A1B P(Q 300) T = 1/p P(Q 100) T= 1/p P(Q 300) T= 1/p P(Q 100) T= 1/p

22 Modelación Integrada de los Recursos Link el Modelo Hidrológico con el Modelo de Planificación de Recursos Hídricos P ET Surface runoff Sub- surface runoff Hídricos Z 1 k 1 Percolation Z 2 ds dt k 2 Base flow Precipiation Runoff ET Baseflow Interflow Irrigation Aquifer storage Storage capacity Initial storage Maximum withdrawal Recharge River Priorities 1: Municipal, 2: Irrigation Districts 3: Small Irrigations. 4: water treaty

23 Change (%) Efectos del Cambio Climático en el Sistema 30 de Recursos Hídricos Irrigation (GW) Irrigation (SW) Municipal Water Treaty

24 oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct oct Almacenamiento Mensual (MM3) Impacto en Reservorios A2 A1B Baseline

25 Que pasa en Perú? Atlántico Disponibilidad: 97,26% Población: 30,76 % Producción de PBI: 17,6% El volumen anual promedio, 1 935, 621 MMC Se ubica entre los 20 países más ricos de agua en el mundo. Distribución irregular Eventos Extremos. Pacífico Disponibilidad: 2,18% Población: 65,98 % Producción de PBI: 80,4% Titicaca Disponibilidad: 0,56% Población: 3,26% Producción de PBI: 2%

26 Sequias e Inundaciones Anomalía de Precipitación (%) durante El Niño extraordinario (enero-marzo 1983)

27 Usos de Agua Industrial, 6% Minero, 2% Poblacional, 12% Agrícola, 80% El incremento de la población y el desarrollo en los sectores productivos, incrementa la competencia por el agua.

28 Cambios en Temperatura Anual ( ) University of Washington and the Nature Conservancy. Base climate projections downscaled by Maurer, et al (2009). 50 km

29 Cambios en Precipitación Anual ( ) University of Washington and the Nature Conservancy. Base climate projections downscaled by Maurer, et al (2009). 50 km

30 GCMs no acuerdan en Predecir la Pr University of Washington and the Nature Conservancy. Base climate projections downscaled by Maurer, et al (2009). 50 km

31 Source: Inventory of Glaciers and Glacial Lakes (ANA 2014). Conference COP20 Evidencias de Impactos en Perú

32 Retroceso de Glaciares Year Retreat of Glacier Pastoruri (Period 18 years): 52,12 % Period (years) Area (Km2) Loss Area ( Km2) % Losses N N N GLACIAR PASTORURI Evolution of Pastoruri lake year Period Area (Has) N N N PUNTO P-3 P-B PUNTOS DE BASE NORTE (m.) ESTE (m.) COTA (msnm) , , , , , ,595 LEYENDA LIMITE DE GLACIAR 1995 LIMITE DE GLACIAR 2001 LIMITE DE GLACIAR 2013 AREA GLACIAR LAGUNA E N E E E E E

33 Retroceso de Glaciares 9.07 km² 27% Glacier retreat km² 73% Superficie glaciar (2003) Pérdida de superficie glaciar ( )

34 Riesgos de los Impactos Conexos al Clima (IPCC 2014) Ilustración de los conceptos básicos de la contribución del Grupo de trabajo II al Quinto Informe de Evaluación. El riesgo de los impactos conexos al clima se deriva de la interacción de los peligros conexos al clima (incluidos episodios y tendencias peligrosos) con la vulnerabilidad y la exposición de los sistemas humanos y naturales. Los cambios en el sistema climático (izquierda) y los procesos socioeconómicos, incluidas la adaptación y mitigación (derecha), son impulsores de peligros, exposición y vulnerabilidad.

35 La Adaptación en Recursos Hídricos IPCC (2014): La Adaptación es un proceso de ajuste al clima real o proyectado y sus efectos. En algunos sistemas naturales, la intervención humana puede facilitar el ajuste al clima proyectado y a sus efectos. Rapichan Phurisamban (2014): Un proceso iterativo, auto-organizado y colaborativo de ajuste al clima actual o previsto o de otros factores no climáticos que al final incrementan la resiliencia del sistema a los efectos del cambio climático.

36 La Adaptación en Recursos Hídricos Algunas acciones no pueden llevarse a cabo en respuesta directa al cambio climático. sin embargo, son consideradas como estrategias de adaptación, si por supuesto, se puede mejorar la adaptación del sistema (transferencias de agua, sistema de alerta temprana, instrumentos de gestión, etc.). Ingol B. (2015). Un proceso de adecuación de los sistemas de recursos hídricos a los cambios del clima (variabilidad natural y antropogénica) y otros factores no climáticos, donde la gestión integrada de los recursos hídricos juega un role fundamental.

37 Opciones de Adaptación en Recursos Hídricos Opciones de adaptación incluye cualquier cambio en la gestión y la infraestructura para mejorar la capacidad adaptativa de los sistemas hidrológicos y de recursos hídricos. Pueden ser divididas en varios grupos, las que involucran: Cambios en las políticas de operación: Incremento de la flexibilidad en planes de operación (ej. Reservorios para múltiples propuestas, uso conjunto, etc). Gestión de la demanda de agua: reducción de la demanda, nuevos esquemas de riego, mejora de la eficiencia (agricultura y poblacional), educación.

38 Opciones de Adaptación en Recursos Hídricos Desarrollo y modificación de infraestructura hidráulica: Reservorios, transferencia de agua, canales, sistemas de agua y saneamiento, etc. Sistemas de alerta temprana: Sequias e inundaciones Desarrollo de la capacidad adaptativa de los usuarios de agua: educación, acceso a tecnología. Todo ello en un marco de gestión integrada de los recursos hídricos

39 Qué Barreras Existen para una buena Adaptación? Limitado conocimiento: Downscaling de datos climáticos, modelación de la variabilidad y cambio climático y predicción, escenarios, impactos sobre usos de agua, recarga del acuífero, efecto en evapotranspiración, etc Limitación en recursos humanos: falta de especialistas, recursos computacionales. Financiamiento. Falta de inversión local, regional, nacional

40 Qué Barreras Existen para una buena Adaptación? Política: Local, regional, voluntad política para iniciar una planificación adaptativa Limitada información histórica: estaciones de control meteorológicas e hidrométricas Limitada investigación

41 Adaptación en Perú La Autoridad Nacional del Agua (ANA). Gestión integrada del agua, PENRH, PNRH, órganos desconcentrados, consejos recursos hídricos Cooperación internacional: algunos proyectos en regiones, Proyecto PARA-Agua (USAID), PACC Perú (Cooperación Bilateral Peruano-Suizo del Ministerio del Ambiente y la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación COSUDE, GORE e Apurímac y Cusco), PLANGRACC-A (FAO), etc. MINAM conduce algunos proyectos de adaptación (en general).

42 Gestión del Agua por Cuencas The 159 basins in the country are set in 14 AAA 34 transboundary basins shared with our 5 bordering countries Mejorar la gobernanza y gobernabilidad de los recursos hídricos que coadyuve a una buena adaptación Fuente: COP20 ANA 2014

43 Política y Estrategia Nacional de Recursos Hídricos D.S. Nº MINAGRI Define los grandes objetivos nacionales de la gestión del agua, basada en 5 ejes de política Gestión de la Cantidad Gestión de la Calidad Gestión de la Oportunidad Gestión de la Cultura del Agua Adaptación al Cambio Climático y Eventos Extremos Fuente: ANA 2015

44 Plan Nacional de Recursos Hídricos D.S. Nº MINAGRI TOTAL Distribución Porcentual de Inversiones , , ,48 59% 41% 100% Gestión de la cantidad Gestión de la calidad Gestión de la oportunidad Gestión de la cultura del agua (*) Adaptación al cambio climático y eventos extremos 52.8

45 Plan Nacional de Recursos Hídricos Distribución de Inversiones por Programa

46 Consejos Recurso Hídricos y Planes de Gestión a Nivel de Cuenca Chancay- Lambayeque Chancay-Huaral Quilca-Chili Tumbes Chira-Piura Caplina-Locumba Fuente: ANA 2014

47 Plan Maestro Cuenca del Río Rímac Desarrollado con la cooperación del Gobierno de Corea. S/. 519,420, Fuente: ANA 2015

48 Resumen La evaluación de impactos del cambio climático sobre los sistemas de recursos hidráulicos es un proceso complejo. A escala de cuenca, la incertidumbre se propaga a través de una modelación en cadena, desde que este proceso requiere el desarrollo y aplicación de modelos de clima, modelación hidrológica y recursos hídricos. Las estrategias de adaptación son fundamentales para reducir la vulnerabilidad e incrementar la resiliencia de los sistemas, en un marco de gestión integrada del agua. ANA lidera proceso La inversión en ciencia y tecnología del agua será vital.