Portafolio de medidas de adaptación al cambio climático en el escurrimiento superficial de las regiones hidrológico administrativas de México

Transcripción

1 Portafolio de medidas de adaptación al cambio climático en el escurrimiento superficial de las regiones hidrológico administrativas de México INFORME FINAL: Noviembre de 2012 Proyecto de colaboración entre el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua y el Instituto Nacional de Ecología Participantes: Dr. Carlos Patiño Gómez Biól. N. Ivette Reza García M.I. Ben-Hur Ruíz Morelos M.T.I. Iván Zazueta Acosta M.I. Juan Fco. Gómez Martínez M.I. Ana Wagner Gómez M.I. Jaime Rivera Benítez M.I. Alberto Balancán Soberanis 1

2 ÍNDICE 1. Resumen Objetivo Introducción Antecedentes Metodología... 9 a) Recopilación y análisis de la información b) Generación de las series históricas y análisis de las tendencias de precipitación y temperatura c) Generación de los escenarios climáticos regionalizados geo-referenciados al d) Cálculo de los coeficientes de escurrimiento para los escenarios A1B y A e) Identificación de la vulnerabilidad y posibles medidas de adaptación en el sector hídrico Resultados Conclusiones Recomendaciones Próximos pasos Referencias Anexo I - Series históricas y análisis de las tendencias de precipitación y temperatura Anexo II - Escenarios climáticos de precipitación y temperatura (A1B y A2) regionalizados y geo-referenciados para México al año

3 1. Resumen En la primera etapa del proyecto, para poder evaluar la vulnerabilidad del recurso hídrico ante el cambio climático, fue necesario plantear una metodología que incluyó desde la creación de la línea base de información hidrológica, que se describe brevemente a continuación, así como determinar un calendario con actividades específicas para el desarrollo del proyecto. Para fines de administración y preservación del recurso hídrico, a partir de 1997 el país se ha dividido en 13 Regiones Hidrológico-Administrativas (RHA), las cuales están formadas por cuencas, consideradas las unidades básicas de gestión del agua, pero sus delimitaciones respetan los límites municipales, para facilitar la integración de la información socioeconómica (Conagua, 2011). Para los fines de este trabajo se utilizaron las RHA descritas en el Acuerdo de Circunscripción Territorial de los Organismos de Cuenca de la Comisión Nacional del Agua (Conagua) publicado en el Diario Oficial de la Federación (DOF) con fecha del 12 de diciembre de En el Acuerdo se mencionan la sede, los municipios y estados que comprende cada Organismo y en los cuales la Conagua ejerce sus atribuciones. En la segunda etapa del proyecto, a partir de la información recopilada del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) y del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA, se lleva a cabos la creación de bases de datos históricas necesarios para el análisis de las variables climáticas de precipitación y temperatura. En el apartado del informe correspondiente, se incluirán gráficas que muestren las tendencias de precipitación y temperatura con base en estos datos históricos. También se lleva a cabo la creación de los escenarios climáticos regionalizados, a partir de la información reportada por el IPCC en su cuarto informe y de la base de datos de escenarios climáticos desarrollados en el IMTA, e incluido en varias publicaciones de este instituto. Estos escenarios regionalizados son generados en archivos NetCDF, y darán como resultado las 3

4 anomalías de precipitación y temperatura para el año 2015, 2020, 2025 y Estos escenarios climáticos regionalizados se incluyen en este informe como mapas de anomalías de precipitación y temperatura, que muestran los resultados de los escenarios climáticos de precipitación y temperatura para el año 2015, 2020, 2025 y Otro desarrollo importante es la creación de los shapefiles georeferenciados que incluyen los escenarios climáticos regionalizados desarrollados en el IMTA como parte de los resultados del Atlas de Vulnerabilidad Hídrica de México ante el Cambio Climático. Estos shapefiles, con los parámetros de proyección oficiales establecidos por el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) es un insumo importante proporcionado por el IMTA al Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) para formar parte del Atlas Nacional del Vulnerabilidad, que están desarrollando de manera conjunta el CENAPRED, el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), el IMTA, la Comisión Nacional del Agua (Conagua), el INEGI, entre otras. En este proyecto se determinó el escurrimiento mensual y anual que se genera en una cuenca ante la presencia de uno o varios eventos de precipitación dependen de varios factores, entre las cuales están las características fisiográficas y climatológicas de la cuenca. Las características fisiográficas principales de la cuenca que impactan en el escurrimiento superficial que se genera en la cuenca son: el área, la pendiente, la cobertura vegetal (y uso del suelo), el tipo de suelo y la humedad antecedente. Por otra parte las características climatológicas que impactan en escurrimiento son principalmente las que caracterizan a la precipitación como son: la intensidad, la duración de las tormentas y la variación espacial en la cuenca. Si las características fisiográficas de la cuenca no cambian de manera significativa a lo largo del tiempo, el escurrimiento mensual o anual depende en gran medida de la variación temporal y espacial de la precipitación. 4

5 Por lo anterior en este proyecto se realiza un análisis de la variación del escurrimiento anual en cada una de las subregiones hidrológicas del país para los escenarios de precipitación A1B y A2, fueron calculados debido al cambio climático. 2. Objetivo El objetivo de este estudio es identificar un conjunto de medidas de adaptación a implementar ante cambio climático, mediante la evaluación del riesgo actual y el proyectado al 2030 del escurrimiento superficial en las cuencas hidrológicas de México, considerando las anomalías de precipitación y temperatura. 3. Introducción El Instituto Nacional de Ecología (INE) es un órgano desconcentrado de la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) que tiene entre sus funciones la generación de conocimiento científico-técnico en apoyo de la toma de decisiones, para el desarrollo sustentable del país. En materia de Cambio Climático el INE, a través de la Coordinación del Programa de Cambio Climático (CPCC), tiene como misión realizar y promover investigaciones sobre medidas de mitigación de emisiones de gases de efecto invernadero, así como de vulnerabilidad y adaptación al cambio climático y a la variabilidad climática, con el fin de asegurar el cumplimiento de compromisos establecidos en el Plan Nacional de Desarrollo , el Programa Sectorial de Medio Ambiente y Recursos Naturales , la Estrategia Nacional de Cambio Climático 2007 (ENACC) y el Programa Especial de Cambio Climático ( ); así como con los adquiridos ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). Como parte de la Convención, México tiene que preparar y presentar comunicaciones nacionales en las que informe sobre los avances para la atención de la problemática del cambio climático, a través de la mitigación y la adaptación; contempla desde la generación de 5

6 conocimiento hasta el diseño e instrumentación de políticas en la materia. En este marco se desarrolla la 5a Comunicación Nacional para presentarla ante la CMNUCC, a finales de En este contexto, la Subcoordinación de Gestión Integrada del Agua, adscrita a la Coordinación de Hidrología del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA), bajo convenio con la Coordinación del Programa de Cambio Climático del Instituto Nacional de Ecología (INE), está desarrollando el proyecto: Portafolio de medidas de adaptación al cambio climático en el escurrimiento superficial de las regiones hidrológico administrativas de México. El proyecto consiste en identificar un conjunto de medidas de adaptación a implementar ante el cambio climático en el sector hídrico, mediante la evaluación del riesgo actual y el proyectado al año 2030 del escurrimiento superficial en las cuencas hidrológicas de México, considerando las anomalías de precipitación y temperatura. Los resultados obtenidos de este estudio contribuirán al fortalecimiento de capacidades institucionales y proporcionarán insumos para desarrollar la el componente de adaptación al cambio climático de en las Comunicaciones Nacionales, la Estrategia Nacional de Cambio Climático (ENACC) y su Programa Especial de Cambio Climático (PECC), pero sobre todo para el cumplimiento de la Ley General de Cambio Climático aprobada el 5 de junio de 2012 y publicada el 6 de junio del mismo año. Este estudio contribuye al cumplimiento de los compromisos de México ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC), así como con el objetivo planteado en el actual Plan Nacional de Desarrollo (PND) , de Impulsar medidas de adaptación a los efectos del cambio climático, el cual dictamina la procuración de la Sustentabilidad Ambiental. Como un primer paso para la adaptación de largo plazo, se requiere incorporar información sobre la vulnerabilidad de los recursos ante la variabilidad climática en los procesos de administración del agua. La necesidad de información abarca no sólo aspectos técnicos sino también socio económicos. En la medida que se disponga de información relacionada con la 6

7 identificación de las zonas más vulnerables, permitirá a los tomadores de decisiones evaluar acciones prioritarias en cuanto a medidas de adaptación. 4. Antecedentes El cambio climático ha cobrado gran importancia durante las últimas décadas, motivando la preocupación mundial para hacer frente a este fenómeno. De acuerdo con el IPCC, la variabilidad futura del clima afectará el ciclo hidrológico y como consecuencia se verán comprometidos la disponibilidad, los usos y la gestión del agua. Los incrementos en la temperatura propiciarán variaciones en los niveles de precipitación, así como una modificación en su distribución espacial y temporal, aunado a una mayor evaporación (IPCC, 2007). Resultados obtenidos de diferentes estudios, describen para las próximas décadas aumentos en el grado de presión sobre el recurso hídrico por efectos de cambio climático tan importantes que es muy probable afecten el desarrollo y crecimiento socioeconómico. Para el caso de México, se proyecta al 2030 una reducción de alrededor del 10% en la disponibilidad de agua bajo escenarios de cambio climático, con respecto al Siendo Baja California y Sonora los estados que pasarán a una situación más crítica. La región del sur de México y la Península de Yucatán, podrían comenzar a experimentar una presión de media a fuerte sobre el recurso, sobre todo esta última, dado su gran dependencia del agua subterránea. A partir de lo anterior, resulta muy importante llevar a cabo una estimación del riesgo actual y el proyectado al futuro (2030), considerando los impactos del cambio climático en la disponibilidad del recurso hídrico a nivel nacional, y establecer un portafolio de medidas de adaptación al evaluar el impacto del cambio climático en el escurrimiento superficial de las cuencas hidrológicas, con el fin de tener información más precisa sobre las acciones que se deben implementar en el corto plazo para poder atenuar dichos impactos y para coadyuvar en la toma de decisiones. En el caso de cambio climático se determina que una proyección no es un pronóstico, como sucede en el caso de predicciones estacionales del tiempo. Por ello, el post-procesamiento de 7

8 la información de escenarios, o su acoplamiento con modelos hidrológicos o agrícolas requiere de un entendimiento de la definición del concepto con la que se debe trabajar los escenarios de cambio climático con fines de toma de decisiones, de posturas ante Convenciones, así como del diseño de acciones de adaptación y reducción de vulnerabilidad. La disponibilidad del recurso hídrico dependerá en gran medida de las condiciones de las fuentes de abastecimiento, en cuanto a calidad y cantidad, así como de la infraestructura hidráulica, que será sometida a eventos extremos más intensos y frecuentes. Actualmente, prevalecen zonas donde la administración del recurso se ve superada ante la variación del clima, presentándose severas inundaciones y sequías, las cuales podrán incrementarse de no tomar en cuenta los efectos que traerá el cambio climático. Por ello, el IMTA ha contribuido al conocimiento en el tema, mediante el desarrollo del Atlas de vulnerabilidad hídrica en México ante el cambio climático, que surge por la necesidad de evaluar el efecto del cambio climático en México, particularmente en cinco temas relevantes: en el aspecto social, en la temporada de lluvias y ciclones tropicales, en la disponibilidad de agua superficial, en la agricultura y en la calidad del agua (IMTA, 2010). Los trabajos se desarrollaron con base en los escenarios climáticos proyectados para el siglo XXI de precipitación y temperatura, con una mayor resolución que los planteados por el IPCC en sus reportes publicados. 8

9 5. Metodología Como primer paso, se generó un plan detallado de trabajo, que se muestra a continuación, donde se especifican las actividades, tiempo, y productos esperados con base al desarrollo del proyecto. Actividad y entregable Jul Agost Sept Oct Nov Recopilación y análisis de información hidrológica. x x Resultado esperado: Primer informe parcial que incluye mapas generados a partir de la información hidrológica, estaciones climatológicas e hidrométricas requeridas para el análisis de tendencias y escenarios climáticos en el proyecto. Creación de bases de datos históricas necesarias para el x x análisis de las variables climáticas de precipitación y temperatura. Productos esperados: bases de datos históricas de precipitación y temperatura a partir de la información recopilada del Servicio Meteorológico Nacional, SMN, y del IMTA. En el apartado del informe correspondiente, se incluirán gráficas que muestren las tendencias de precipitación y temperatura con base en estos datos históricos. Creación de los escenarios climáticos regionalizados, a partir de la información reportada por el IPCC en su cuarto informe. Estos escenarios regionalizados son generados en archivos NetCDF, y darán como resultado las anomalías de precipitación y temperatura para el año 2015, 2020, 2025 y Resultado esperado: Informe que incluya los mapas de anomalías de precipitación y temperatura que muestren los resultados de los escenarios climáticos de precipitación y temperatura para el año 2015, 2020, 2025 y x x 9

10 Creación de los shapefiles que incluyan los escenarios climáticos regionalizados desarrollados en el IMTA como parte de los resultados del Atlas de Vulnerabilidad Hídrica de México ante el Cambio Climático. Resultado esperado: shapefiles con los parámetros de proyección oficiales establecidos por el INEGI, donde se incluye la información referente a los escenarios climáticos regionalizados desarrollados por el IMTA como parte del Atlas de Vulnerabilidad Hídrica de México ante el Cambio Climático. Entrega de segundo informe parcial Sección en el informe final donde se describe la metodología para evaluar el cambio en el escurrimiento superficial, y con ello la vulnerabilidad, debido al cambio climático, con base en los escenarios climáticos regionalizados. Entregable: formará parte del informe final. Sección en el informe final donde se incluyen recomendaciones en materia de acciones de adaptación para reducir la vulnerabilidad en el escurrimiento superficial ante el cambio climático en México. Entregable: formará parte del informe final. Entrega de informe final. Taller donde se presenten los resultados de proyecto, destacando el efecto del cambio climático en el escurrimiento superficial en las cuencas de México, así como posibles medidas de adaptación identificadas para reducir la vulnerabilidad del fenómeno. Entregables: orden del día, presentaciones, memoria fotográfica, lista de asistentes y minuta. x x x x x x x 10

11 Para el cumplimiento de la fase del proyecto relacionada con la recopilación y análisis de información hidrológica de México, esta se realizó para las trece Regiones Hidrológico Administrativas (RHA) en las que la Conagua divide al país, determinando las línea base de información para el análisis hidrológico. a) Recopilación y análisis de la información Información espacial La información cartográfica digital recabada se encuentra a escalas 1:250,000 y 1:50,000. Las fuentes de información son el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) y la Subdirección General de Programación de la Conagua. Los temas recabados abarcan los siguientes temas: división política estatal y municipal, regiones hidrológico-administrativas, regiones y subregiones hidrológicas, ubicación de estaciones climatológicas e hidrométricas, red hidrográfica, cuerpos de agua y el Continuo de Elevaciones Mexicano (CEM) publicado por el INEGI. El sistema coordenado que se utilizó fue la proyección Cónica Conforme de Lambert con los parámetros propuestos por INEGI para el país y el datum ITRF92. División político estatal y municipal Los límites de las entidades federativas y división municipal de la República Mexicana se encuentran en escala 1:250,000 y fueron obtenidos de la base de datos geográfica del Sistema de Información Nacional del Agua (SINA) de la Subdirección General de Programación de la Conagua. La base de la información corresponde con lo publicado en el Marco Geoestadístico Municipal

12 Regiones hidrológico-administrativas De acuerdo con la Ley de Aguas Nacionales (LAN) publicada en el 2004, una región hidrológico-administrativa es el área territorial definida de acuerdo con criterios hidrológicos, 12

13 integrada por una o varias regiones hidrológicas, en la cual se considera a la cuenca hidrológica como la unidad básica para la gestión del recurso hídrico y el municipio representa, como en otros instrumentos jurídicos, la unidad mínima de gestión administrativa en el país. La clave y nombre de las RHA en las que se encuentra dividido el país se listan en la tabla 1 y en la figura 3 se muestran los límites geográficos de las RHA, obtenidos de la base de datos geográfica del SINA conforme al Acuerdo de Circunscripción Territorial publicado en el DOF el 12 de diciembre de No. I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Región Hidrológico Administrativa Península de Baja California Noroeste Pacífico Norte Balsas Pacífico Sur Río Bravo Cuencas Centrales del Norte Lerma-Santiago-Pacífico Golfo Norte Golfo Centro Frontera Sur Península de Yucatán Aguas del Valle de México 13

14 Regiones y subregiones hidrológicas La Conagua ha agrupado a las cuencas hidrológicas del país en 37 regiones hidrológicas. De acuerdo con la LAN, una región hidrológica es una área territorial conformada en función de sus características morfológicas, orográficas e hidrológicas, en la cual se considera a la cuenca hidrológica como la unidad básica para la gestión del recurso hídrico, cuya finalidad es el agrupamiento y sistematización de la información, análisis, diagnósticos, programas y acciones en relación con la ocurrencia del agua en cantidad y calidad, así como su explotación, uso o aprovechamiento. Normalmente una región hidrológica está integrada por una o varias cuencas hidrológicas. Por tanto, los límites de la región hidrológica son en general distintos en relación con la división política por estados, Distrito Federal y municipios. Una o varias regiones hidrológicas integran una región hidrológico administrativa. 14

15 No. Nombre de Región hidrológica No. Nombre de Región hidrológica 1 Baja California Noroeste 20 Costa Chica de Guerrero 2 Baja California Centro-Oeste 21 Costa de Oaxaca 3 Baja California Suroeste 22 Tehuantepec 4 Baja California Noreste 23 Costa de Chiapas 5 Baja California Centro-Este 24 Bravo-Conchos 6 Baja California Sureste 25 San Fernando-Soto La Marina 7 Río Colorado 26 Pánuco 8 Sonora Norte 27 Norte de Veracruz 9 Sonora Sur 28 Papaloapan 10 Sinaloa 29 Coatzacoalcos 11 Presidio-San Pedro 30 Grijalva-Usumacinta 12 Lerma-Santiago 31 Yucatán Oeste 13 Río Huicicila 32 Yucatán Norte 14 Río Ameca 33 Yucatán Este 15 Costa de Jalisco 34 Cuencas Cerradas del Norte 16 Armería-Coahuayana 35 Mapimí 17 Costa de Michoacán 36 Nazas-Aguanaval 18 Balsas 37 El Salado 19 Costa Grande de Guerrero 15

16 De acuerdo con la información recabada de la base de datos geográfica del SINA existen 80 subregiones hidrológicas en el país, las cuales se listan en la siguiente tabla. No. Nombre de la Subregión Nombre de la Subregión No. Hidrológica Hidrológica 1B Ensenada 18A Alto Balsas 1A Río Tijuana 19 Costa Grande de Guerrero 2 Baja California Centro-Oeste 20B Río Verde 3 Baja California Suroeste 20A Costa Chica de Guerrero 4 Baja California Noreste 21 Costa de Oaxaca 5 Baja California Centro-Este 22A Río Tehuantepec 6 Baja California Sureste 22B Resto de la región 7 Río Colorado 23 Costa de Chiapas 8A Río Sonoyta 24A Río Conchos 8B Río Concepción 24B Presa Amistad Ojinaga 8C Desierto del Altar 24D Río Medio Bravo 8D Sin Nombre 24C Bravo Conchos 8E Puerto Libertad 24E Río Álamo 9B Sonora Sur 24F Río San Juan 16

17 No. Nombre de la Subregión Nombre de la Subregión No. Hidrológica Hidrológica 9A Sonora Sur 24G Río Bajo Bravo 9D Rio Bacoachi 25A San Fernando 9C Rio Mayo 25B Río Soto la Marina 10A Rio Fuerte 26A Bajo Pánuco 10B Río Sinaloa 26B Río Alto Panuco 10D Rio Culiacán 26C Río San Juan Querétaro 10C Río Mocorito 26E Río Tulancingo 10G Planicie de Sinaloa 26D Río Tula 10E Rios Elotla, Piaxtla y San Lore 26F Valle de México 11B San Pedro, Rosa Morada 27 Norte de Veracruz 11A Presidio-San Pedro 28A Actopan La Antigua 12F Rio Bajo Santiago 28B Río Papaloapan 12E Río Alto Santiago 29 Coatzacoalcos 12B La Laja 30D Grijalva-Usumacinta 12D Bajo Lerma 30B Bajo Grijalva 12C Medio Lerma 30C Usumacinta 12A Alto Lerma 30A Alta-Grijalva 13B* Huicicila 31 Yucatán Oeste 13A* Huicicila 32 Yucatán Norte 14 Río Ameca 33 Yucatán Este 15 Costa de Jalisco 34 Cuencas cerradas del Norte 16B Río Armeria 35 Mapimi 16ª Rio Coahuayana 36B Río Nazas 17 Costa de Michoacán 36A Río Ramos y del Oro 18C Tepalcatepec 36C Río Aguanaval 18B Medio Balsas 37 El Salado 17

18 Ubicación de estaciones climatológicas e hidrométricas La información de estos temas fueron obtenidos de la base de datos geográfica del SINA. De acuerdo con la información recabada, existen un total de estaciones climatológicas distribuidas en todo el país, de las cuales están en operación. Las estaciones climatológicas miden las siguientes variables: temperatura, precipitación pluvial, evaporación, velocidad y dirección del viento. Con base en la información hidrométrica, existen estaciones hidrométricas en las que se mide el nivel, caudal de agua de los ríos y los volúmenes de agua almacenados en las presas, así como la extracción por obra de toma. 18

19 Red hidrográfica y cuerpos de agua La red hidrográfica y cuerpos de agua recopilada a escala 1:50,000, corresponden con la edición 2.0 generada por la Dirección General de Geografía y Medio Ambiente del INEGI. La 19

20 red hidrográfica y cuerpos de agua están agrupados a nivel subcuenca hidrológica de acuerdo con la División Hidrológica de Aguas Superficiales escala 1:250,000 serie I (INEGI, 2010). El INEGI define una clave para las subcuencas hidrológicas que contiene la clave de la región hidrológica, más la clave de la cuenca y una letra minúscula de la a a la z. Por ejemplo RH18Aa que corresponde a la subcuenca hidrológica Río Atoyac-Tehuitzingo dentro de la cuenca del Río Atoyac y en la región hidrológica 18 Balsas. Red hidrográfica por subcuenca hidrológica Para contar con las redes hidrográficas y cuerpos de agua a nivel región hidrológica, se realizó un proceso de unión en la plataforma ArcGIS utilizando la opción Incorporar dentro de las Herramientas de administración de datos del módulo ArcToolbox. 20

21 Los resultados de los diversos procesos de unión fueron las redes hidrográficas y cuerpos de agua para las 37 regiones hidrológicas. En las siguientes figuras se muestran la red hidrográfica y los cuerpos de agua de la región hidrológica No. 18 Balsas. 21

22 Continuo de Elevaciones Mexicano (CEM) versión 2.0 El Continuo de Elevaciones Mexicano (CEM) representa las elevaciones del territorio Mexicano, ello mediante valores que indican puntos sobre la superficie del terreno cuya ubicación geográfica se encuentra definida por coordenadas (x, y) a las que se le integran valores que representan las elevaciones (z). La versión 2.0 del CEM se basa principalmente en el continuo de curvas de nivel a escala 1:50,000 (INEGI, 2012). El CEM se obtuvo del portal de internet del INEGI, en la siguiente liga: px, como se muestra en la siguiente figura. 22

23 b) Generación de las series históricas y análisis de las tendencias de precipitación y temperatura. El objetivo principal en esta etapa del proyecto es del de Procesar la información de las series históricas de precipitación y temperatura diaria para conformar la base de datos de precipitación y temperatura máxima y mínima mensual y analizar la información procesada con el fin de cuantificar los cambios temporales en las 13 Regiones Hidrológicas Administrativas que maneja la Comisión Nacional del Agua. Una RHA es el área territorial definida de acuerdo con criterios hidrológicos, integrada por una o varias regiones hidrológicas, en la cual se considera a la cuenca hidrológica como la unidad básica para la gestión de los recursos hídricos, con un Organismo de Cuenca en cada una. Las RHA que maneja la Conagua son: I Península de Baja California II Noroeste III Pacífico Norte IV Balsas 23

24 V Pacífico Sur VI Río Bravo VII Cuencas Centrales del Norte VIII Lerma Santiago Pacífico IX Golfo Norte X Golfo Centro XI Frontera Sur XII Península de Yucatán XIII Valle de México FUENTE: CNA Regiones Hidrológicas-Administrativas (Fuente: Conagua) 24

25 Procesamiento de información Para el cálculo de los valores mensuales de precipitación, temperatura máxima y mínima de cada una de las RHA se empleó la base de datos denominada Serratos, proporcionada por el Servicio Meteorológico Nacional. Esta base contiene información de precipitación, temperatura máxima y temperatura mínima para el periodo del 1 de enero 1950 al 31 de diciembre de La base está organizada en carpetas que contienen un archivo con la información de los registros de todas las estaciones con medición para un día específico, esto es, para cada año existen 365 archivos si el año es normal o 366 archivos para años bisiestos. Cada archivo está identificado con las primeras letras de la variable de que se trata (LL, para la lluvia; TX para la temperatura máxima y TN, para la temperatura mínima) seguido del año, mes y día del registro y contiene información sobre la longitud, la latitud, el registro de información y la clave de la estación. Se omitieron los meses en que faltó información en alguno de los días. A continuación se muestran, a manera de ejemplo, los resultados de este procesamiento de información y análisis para la RHA I que corresponde a la Península de Baja California. El procesamiento de información y análisis del resto de las RHA se incluyen en el anexo I. RHA I Península de Baja California Normales climatológicas Periodo Precipitación Temperatura Temperatura (mm) máxima ( C) mínima ( C)

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29 c) Generación de los escenarios climáticos regionalizados georeferenciados al En esta etapa del proyecto, y a partir de la base de datos climática regionalizada generada previamente en el IMTA, se desarrollarán escenarios climáticos de precipitación y temperatura (A1B y A2) regionalizados para México al año 2030 en periodos de cinco años en formato shapefile, con los parámetros de proyección oficiales para México establecidos por el INEGI. Generalidades Para la generación de los escenarios climáticos de precipitación y temperatura proyectados para el siglo XXI desarrollados por el IMTA, se utilizó información de 23 Modelos de Circulación General Acoplados (MCGA), los cuales son representaciones numéricas que simulan los principales procesos físicos que ocurren en la atmósfera y sus interacciones con los demás componentes del medio ambiente. Consisten en una valiosa herramienta para la investigación del clima, sus resultados se presentan mediante una resolución espacial y temporal en una malla de puntos de 0.5º x 0.5º, que pronostican un valor de alguna variable atmosférica (IMTA, 2010). La regionalización de las proyecciones climáticas generadas por los MCGA es una de las tareas primordiales para cualquier estudio serio sobre impactos del cambio climático en una región determinada. Para esta actividad se utilizó la técnica de Fiabilidad de Ensamble Ponderado (FEP) para regionalizar las proyecciones climáticas de precipitación y temperatura para México utilizando la información de los 23 modelos MCGA que participaron en el 4 Reporte de Evaluación del IPCC. El producto final son las proyecciones climáticas de las variables antes mencionadas a una resolución de 0.5 x 0.5 para los escenarios de emisión A1B y A2 (Montero y Pérez, 2008), como se muestra en la siguiente figura. 29

30 Malla espacial de puntos de 0.5º x 0.5º de los MCGA. Cualquier técnica de regionalización estadística necesita contar con una base de datos climatológicos de buena calidad para poder realizar el proceso de evaluar el desempeño de cada MCGA en reproducir la climatología observada, ya sea de precipitación o temperatura. Así también se requiere considerar toda la información disponible de los MCGA que participaron en el 4º Reporte de Evaluación del IPCC para estas variables climatológicas. De esta forma, estos fueron los principales datos utilizados: a) Datos climatológicos de CRU (Climate Research Unit) para precipitación, temperatura media, mínima y máxima, para el período base Esta base de datos está dada a una resolución de 0.5 x 0.5 que es la resolución a la cuál se puede llevar a cabo la regionalización de las proyecciones climáticas estimadas por los MCGA. b) Datos de simulaciones realizadas por los 23 MCGA que participaron en el 4º Reporte del IPCC para precipitación, temperatura media, mínima y máxima, en los periodos (histórico) y (futuro). Las simulaciones de las proyecciones corresponden al escenario futuro A2, considerado un escenario de emisiones alto, tal y como lo indican las observaciones reales durante la primer década del siglo XXI. 30

31 Estas bases de datos se incorporaron al método FEP, implementado como método de regionalización para México por Montero y Pérez (2008). El método FEP es una adaptación del algoritmo Reliability Ensemble Averaging (REA) para regionalizar datos de MCGA a un área delimitada. Ambos, el FEP y el REA, toman en cuenta dos criterios de fiabilidad: el desempeño del modelo en reproducir el clima actual y la convergencia de los cambios simulados entre modelos. El IMTA (2009) desarrolló el Sistema para la Exhibición de Datos del Ensamble Ponderado de Escenarios de Cambio Climático para México (SEDEPECC), para consultar los datos de precipitación y temperatura de superficie bajo los escenarios de cambio climático A1B y A2 hasta finales del siglo XXI en una malla regular de 0.5º x 0.5º, con una mayor resolución que los planteados por el IPCC (1-2.5 ). Ventana principal de la aplicación SEDEPECC (IMTA, 2009). Archivos NetCDF Los archivos que contienen los datos para generar los escenarios climáticos se encuentran en formato Network Common Data Format (NetCDF), el cual es un conjunto de librerías de software y formatos de datos independientes de la plataforma, que permiten intercambiar, acceder y compartir información científica multidimensional ordenada en mallas. Se utiliza 31

32 comúnmente para el almacenamiento e intercambio de datos climatológicos y meteorológicos por su eficiencia en el manejo de grupos con una gran cantidad de datos. Los datos en un archivo NetCDF se estructuran típicamente desde una hasta cuatro dimensiones. Por ejemplo: la temperatura o precipitación de un área que varía con el tiempo se almacenan en un conjunto de tres dimensiones (tiempo, latitud y longitud) correspondientes al valor de la variable. Representación de un conjunto de datos en tres dimensiones. Los datos NetCDF contienen registros climatológicos de la base de datos internacional del Climate Research Unit (CRU), y para su acceso se realiza un proceso en el lenguaje de programación Ncar Command Language (NCL). Este software fue diseñado específicamente para el procesamiento y visualización de información científica, y sólo permite graficarla y exportarla como imagen. 32

33 Ejemplo de visualización de datos NetCDF. Generación de datos geográficos a partir de archivos NetCDF A continuación se describe la metodología para la creación de archivos Shapefile a partir de datos NetCDF, particularmente para obtener la precipitación histórica del periodo , así como la precipitación para el año 2030 bajo el escenario SRES A2. El primer paso consiste en identificar el archivo NetCDF que contiene la información histórica para procesarlo en lenguaje NCL y seleccionar la variable y el periodo deseados, en este caso la precipitación acumulada anual en el periodo de 1961 a Los datos analizados son los contenidos en la base datos internacional del CRU, ampliamente utilizada por la comunidad científica. El resultado de la selección fue un nuevo archivo NetCDF, el cual es el insumo para la plataforma ArcGIS. Dentro del ArcGIS se ingresa el archivo generado previamente, dando como resultado un archivo con un arreglo matricial, llamado raster, de precipitación acumulada anual. Este nuevo raster fue generado como un evento, es decir, no es un archivo definido aún, por lo que se exportó de manera permanente a un directorio. 33

34 Conversión de Raster a Shapefile Hasta esta parte del proceso se cuenta con la información en formato raster, por lo que se realizó un proceso de transformación a shapefile (ESRI, 2012), formato que puede ser manipulado por cualquier software manejador de datos vectoriales. El procedimiento común para hacer la conversión de raster a shapefile no se pudo llevar a cabo de manera directa, debido a que el raster no contaba con una tabla de atributos con los valores de cada celda. Para solventar este obstáculo, se creó un archivo Shapefile que representa cada una de las celdas del raster. El resultado se muestra a continuación: Malla de celdas en formato Shapefile tipo polígono. El resultado final es un archivo shapefile con valores de precipitación histórica dentro de su tabla de atributos, y corresponde al archivo final de precipitación acumulada anual para el periodo

35 Precipitación acumulada anual (mm) , por entidad federativa. Cálculo de la precipitación y temperatura bajo escenarios climáticos Como se mencionó, la información almacenada en los archivos NetCDF contienen la información histórica de las variables climáticas así como las anomalías para el siglo XXI bajo los escenarios SRES A1B y A2 respecto al periodo base , por lo que se procesaron en lenguaje NCL para seleccionar la anomalía de los años deseados, para posteriormente, con el proceso descrito en la sección anterior, generar el escenario futuro como información georeferenciada. El resultado son las anomalías a partir de 2010 hasta 2030, con un periodo de cinco años, contenida en un raster de anomalía de precipitación bajo el escenario SRES A2. Cabe señalar que el valor de la anomalía representa el porcentaje en que disminuirá o aumentará la precipitación en el año indicado, respecto al periodo base , como se muestra a continuación. 35

36 Anomalía de precipitación (%), para el año 2030 bajo el escenario A2. Posteriormente se realizó una operación con los archivos tipo raster obtenidos de precipitación histórica (mm) y de anomalía de precipitación para el año 2030 (%), considerando el escenario SRES A2 y A1B. Finalmente, se estableció la simbología de acuerdo con publicación Estadísticas del Agua en México 2010 de la Conagua, obteniendo el mapa de precipitación acumulada como se muestra a continuación. Precipitación acumulada en mm, al 2030 bajo el escenario climático A2. 36

37 d) Cálculo de los coeficientes de escurrimiento para los escenarios A1B y A2. La evaluación de la variación de los escurrimientos en las subregiones hidrológicas (SRH) y en las Regiones Hidrológicas para los escenarios A1B y el A2 de precipitación debido al cambio climático se realizó por medio del coeficiente de escurrimiento. Coeficientes de escurrimiento base medios anuales (Ce B ) La comisión Nacional del Agua mediante el Diario Oficial de la Federación (DOF) publica la disponibilidad de agua en cada una de las cuencas del país. En la publicación se encuentra el cálculo del escurrimiento natural superficial medio anual en cada una de las cuencas. Por otra parte el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) de la CONAGUA calcula las normales climatológicas, entre las cuales está la precipitación media anual. Con la información anterior fue posible calcular el escurrimiento natural medio anual y la precipitación media anual para cada una de las subregiones hidrológicas, obteniendo así los coeficientes de escurrimiento medios anuales. Estos coeficientes serán la base para evaluar los coeficientes de escurrimiento para los años 2015, 2020, 2025 y 2030 manera anual para los escenarios A1B y A2. El volumen de agua precipitado en cada una de las 80 subregiones hidrológicas se calculó multiplicando el área de cada una de las subregiones hidrológicas por la precipitación normal calculada para el periodo por el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) de la Conagua. En la siguiente figura se muestra la variación de la precipitación media anual. Para calcular los valores de los coeficientes de escurrimiento base se utilizó la siguiente ecuación: Ce B Escurrimiento natural por cuenca Volumen precipitado propia Escurrimiento natural por cuenca Ac * Pa propia Donde Ac = Área de la cuenca (m 2 ) de la subregión hidrológica 37

38 Pa= Precipitación media anual en la cuenca de estudio (m) El volumen de agua precipitado en cada una de las 80 subregiones hidrológicas se calculó multiplicando el área de cada una de las subregiones hidrológicas por la precipitación normal media anual para el periodo (calculada por el SMN). En la siguiente figura se muestra la variación espacial de la precipitación normal media anual. Distribución de la precipitación media anual en México (periodo ) Fuente: SGIA-IMTA a partir de la información proporcionada por el SMN de la Conagua En la siguiente figura se presenta los valores de la precipitación media anual calculados en cada una de las subregiones hidrológicas. 38

39 Precipitación media anual en las subregiones hidrológicas (periodo ) En la siguiente tabla se presenta el área y el coeficiente de escurrimiento base de cada una de las Subregiones Hidrológicas. Coeficiente anual de escurrimiento base en cada SRH Clave subregión hidrológica de Nombre de la Subregión hidrológica Ac (km 2 ) Precipitación normal media anual (mm) Escurrimiento natural (hm 3 ) Ce B 1A Río Tijuana 3, B Ensenada 23, Baja California Centro- Oeste 41, Baja California Suroeste 27,

40 Clave subregión hidrológica de Nombre de la Subregión hidrológica Ac (km 2 ) Precipitación normal media anual (mm) Escurrimiento natural (hm 3 ) Ce B 4 Baja California Noreste 15, Baja California Centro-Este 12, Baja California Sureste 11, Río Colorado 7, A Río Sonoyta 8, B Río Concepción 28, *8C Desierto del Altar 9, *8D Sin Nombre 4, *8E Puerto Libertad 8, A Sonora Sur 30, B Sonora Sur 86, , C Rio Mayo 15, , D Rio Bacoachi 7, A Rio Fuerte 42, , B Río Sinaloa 12, , C Río Mocorito 5, D Rio Cualican 15, ,

41 Clave subregión hidrológica de Nombre de la Subregión hidrológica Ac (km 2 ) Precipitación normal media anual (mm) Escurrimiento natural (hm 3 ) Ce B 10E Rios Elotla, Piaxtla y San Lorenzo 16, , G Planicie de Sinaloa 10, A Presidio-San Pedro 21, , B San Pedro, Rosa Morada 29, , A Alto Lerma 16, , B La Laja 12, C Medio Lerma 13, D Bajo Lerma 17, , E Río Alto Santiago 34, , F Rio Bajo Santiago 40, , A Hucicila 1, , B Hucicila 3, , Río Ameca 12, , , Costa de Jalisco 12, , , A Rio Coahuayana 7, , B Río Armeria 9, , Costa de Michoacán 8, ,

42 Clave subregión hidrológica de Nombre de la Subregión hidrológica Ac (km 2 ) Precipitación normal media anual (mm) Escurrimiento natural (hm 3 ) Ce B 18A Alto Balsas 42, , B Medio Balsas 41, , , C Tepalcatepec 31, , Costa Grande de Guerrero 12, , , A Costa Chica de Guerrero 23, , , B Río Verde 16, , , Costa de Oaxaca 10, , A Río Tehuantepec 10, B Resto de la región 6, , , Costa de Chiapas 11, , , *24A Río Conchos 74, , *24B Presa Amistad Ojinaga 29, *24C Bravo Conchos 40, *24D Río Medio Bravo 38, *24E Río Álamo 4, *24F Río San Juan 32, , *24G Río Bajo Bravo 9,

43 Clave subregión hidrológica de Nombre de la Subregión hidrológica Ac (km 2 ) Precipitación normal media anual (mm) Escurrimiento natural (hm 3 ) Ce B 25A San Fernando 26, , B Río Soto la Marina 27, , A Bajo Pánuco 41, , , B Río Alto Panuco 30, , C Río San Juan Querétaro 5, D Río Tula 6, E Río Tulancingo 4, F Valle de México 9, Norte de Veracruz 25, , , A Actopan La Antigua 9, , , B Río Papaloapan 47, , , Coatzacoalcos 29, , , A Alta-Grijalva 30, , , B Bajo Grijalva 9, , , C Usumacinta 21, , , D Grijalva-Usumacinta 41, , , Yucatán Oeste 21, ,

44 Clave subregión hidrológica de Nombre de la Subregión hidrológica Ac (km 2 ) Precipitación normal media anual (mm) Escurrimiento natural (hm 3 ) Ce B *32 Yucatán Norte 55, , , Yucatán Este 39, , Cuencas cerradas del Norte 88, , Mapimi 64, A Río Ramos y del Oro 18, , B Río Nazas 38, C Río Aguanaval 32, El Salado 87, , Nota: *Significa que en esa subregión no fue publicado el escurrimiento en el DOF por lo que se estimaron dichos valores Para la subregiones hidrológicas 8C y 8D el escurrimiento natural no está publicado en el DOF por lo que el calculo del coeficiente de escurrimiento se realizó tomando como referencia el de la Subregión 8A afectándolo por la variación del factor K (depende de la cobertura vegetal y del tipo de suelo) en ambas subregiones. Para la SRH 8E se utilizó como base el coeficiente de escurrimiento de la SRH 8B afectándolo por la variación del factor K (más adelante se explicará el cálculo de K) entre ambas subregiones. Una vez calculado el coeficiente de escurrimiento en las SRH se cálculo el escurrimiento natural. En el caso de la región hidrológica 24 Río Bravo- Conchos solamente se conoce el escurrimiento superficial, el cual es de 5,588 hm 3 (DOF), por lo que la distribución del mismo en las SRH se realizó tomando una ponderación del volumen medio anual llovido en cada una 44

45 de las SRH. El volumen llovido corresponde a la precipitación media anual en la SRH por su correspondiente área. Una vez calculado el volumen escurrido se procedió a calcular el coeficiente de escurrimiento. Para la región hidrológica 32, no se tiene publicado el escurrimiento natural, por lo que su valor se asigno igual al de la RH 31 ya que la precipitación media anual es más cercana que el de la RH 33, además de que el coeficiente K de la RH 32 es prácticamente el mismo que el de la RH 31. Coeficientes de escurrimiento base medio anual en las subregiones hidrológicas (periodo ) 45

46 Cálculo de los coeficientes de escurrimiento (Ce) anuales Para calcular el volumen de escurrimiento natural por cuenca propia para los escenarios A1B y el A2 de precipitación, se calculó la variación de los coeficientes de escurrimiento utilizando la formulación de la norma NOM-011-CNA-2000 Conservación del Recurso Agua - Que establece las especificaciones y el método para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales. En la norma 011-CNA el cálculo de los coeficientes de escurrimiento depende de la precipitación anual, de la cobertura vegetal y del tipo de suelo. La norma para el calculo del coeficiente de escurrimiento no considera la pendiente de la cuenca, la forma de la cuenca, entre otras características que influyen en el volumen generado ante la presencia de la precipitación. Por esta razón y para ser consistentes con los valores de escurrimiento natural medio anual la norma 011-CNA solo se utilizará para definir las variaciones anuales de los Ce, y dichas variaciones se aplicarán a los coeficientes de escurrimiento base definidos. Variación anual del coeficiente de escurrimiento El cálculo del coeficiente de escurrimiento de acuerdo con la norma 011-CNA para un año j se calcula como Ce j K( Pa 250) j 2000 Si K 0,15 Ce j K( Pa j 250) ( k 0.15) Si K>0,15 Donde: K es un factor que está en función de la cobertura vegetal y del tipo de suelo Pa j = Precipitación anual para el año j en mm. 46

47 Ce j es el coeficiente de escurrimiento (adimensional) para el año j. En la siguiente tabla y figura se presenta la precipitación media en cada una de las SRH correspondiente al cambio climático, tanto para el periodo de la climatología base ( ), así como para escenarios A1B y A2 los años 2015, 2020, 2025 y Los valores anuales de la precipitación media en cada SRH fueron calculados a partir de la precipitación base ( ) afectados por los valores de las anomalías correspondientes a cada escenario y a cada año. Precipitación correspondiente a la climatología base en las subregiones. 47

48 Precipitación anual para los escenarios A1B y A2 del cambio climático (mm) Clave de SRH Nombre de la SRH Precipitaci ón periodo *Escenario A1B *Escenario A A Río Tijuana B Ensenada Baja California Centro-Oeste Baja California Suroeste Baja California Noreste Baja California Centro-Este Baja California Sureste Río Colorado A Río Sonoyta B Río Concepción C Desierto Altar del D Sin Nombre E Puerto Libertad

49 Clave de SRH Nombre de la SRH Precipitaci ón periodo *Escenario A1B *Escenario A A Sonora Sur B Sonora Sur C Rio Mayo D Rio Bacoachi A Rio Fuerte B Río Sinaloa C Río Mocorito D Rio Cualican E Rios Elotla, Piaxtla y San Lore G Planicie Sinaloa de A Presidio-San Pedro B San Pedro, Rosa Morada A Alto Lerma B La Laja