Herramientas de Decisión para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático Sector Recursos Hídricos Sebastián Vicuña University.

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1 Herramientas de Decisión para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático Sector Recursos Hídricos Sebastián Vicuña University of California, Berkeley/SEI CGE Hands-on Training Workshop on V&A Assessments for the Latin America and the Caribbean Region Asunción, Paraguay, August 2006 Referencias completas pueden encontrarse en el Capitulo 11, Bibliografía, del Handbook.

2 Presentación Adaptación y Vulnerabilidad con respecto a los recursos hídricos. Implicancias del cambio climático para los recursos hídricos Herramientas/Modelos Presentación del Modelo WEAP Rol de Análisis Multi-Criterio (AMC) La presentación de los recursos hídricos esta dividida en circo partes principales. Primero, una revisión de los conceptos de V&A para el sector de recursos hídricos: evaluación de V&A es más que solamente mirar a los efectos de la respuesta hidrológica de las cuencas al cambio climático, sino que también una metodología más holística que intente mirar al ciclo hidrológico en términos de la respuesta física y los manejos potenciales a la luz de esta respuesta. Después la evaluación de V&A asociado al cambio climático normalmente comienza con un análisis del ciclo hidrológico. Introduciremos algunos de los conceptos generales en como tomar en cuenta los cambios en la hidrologia de una cuenca para la evaluación de V&A. Introduciremos el concepto de el sector de recursos hídricos como proveedor de servicios. Estos pueden incluir agua para irrigación, agua para sector residencial e industria, agua para la protección medioambiental, y cuencas para control de inundaciones. Se mencionan herramientas y modeles disponibles para la evaluación de V&A, con énfasis en una herramienta de recursos de agua en particular, el Water Evaluation and Planning Model (WEAP21.org). Finalmente, discutiremos el uso de Análisis Multi-Criterio como una herramienta para facilitar la priorización de potenciales estrategias de adaptación.

3 Evaluación Efectiva de V&A
Definiendo una evaluación de V&A A menudo V&A en el sector hídrico se enfoca mas en el análisis que en la evaluación Por qué? Porque el enfoque se hace en los impactos biofísicos, Ej.: respuesta hidrológica, producción de cosecha, uso de tierra, etc. Sin embargo la evaluación es un proceso integrado que requiere la interfaz de la ciencias físicas y sociales y las políticas públicas. V&A en el sector de recursos hídricos es mas que solamente mirar a las respuesta hidrológica de una cuenca a los impactos del cambio climático. La evaluación debe mirar más allá de la respuesta puramente física a los estímulos climáticos; debe tomar en cuenta como la sociedad puede responder a estos impactos. Para llevar a cabo esto, debemos desarrollar herramientas integradoras que tomen en cuenta todos los aspectos del ciclo hidrológico, incluyendo la intervención humana en el ciclo. La evaluación de V&A debe incluir tanto los procesos hidrológicos como los componentes de manejo de cuencas desarrolladas.

4 Evaluación Efectiva de V&A (continuación)
Preguntas generales Que es lo que la evaluación esta tratando de influenciar? Como puede ser mas efectiva la interfaz ciencia/política? Como podrían los participantes ser más eficientes en el proceso? Problemas Los participantes llegan con objetivos/experiencias distintas. Estas diferencias a menudo llevan al disentimiento /diferencias de opinión - aquí es cuando MCA puede ayudar en la priorización Hemos introducido preguntas generales con respecto a la evaluación de V&A en el sector de recursos hídricos. Muy a menudo las evaluaciones solamente miran las la vulnerabilidad hidrológica (ej., como científicos, tendemos a “vivir en una burbuja,” y nos restringimos a interactuar solamente con otros especialistas en recursos hídricos). Si es que nuestro trabajo de V&A quiere ser creíble, debemos llevarlo afuera al mundo de las políticas publicas, y al hacerlo, nuestro trabajo tiene que ser creíble, legitimo, y relevante.

5 Evaluación Efectiva de V&A (continuación)
Para que tenga valor, el proceso de evaluación requiere de: Relevancia Credibilidad Legitimidad Participación Consistente Un proceso Interdisciplinario El proceso de evaluación a menudo requiere de una herramienta La herramienta es usualmente un modelo o serie de modelos Estos modelos sirven como interfaz Esta interfaz es un puente para el diálogo entre científicos y los políticos. El proceso de V&A debe ser interdisciplinario. Las herramientas apropiadas se necesitan como una interfaz entre los científicos llevando a cabo la investigación y quienes diseñan las políticas quines intentan lograr cambios.

6 El Sector de Recursos Hídricos Los distintos usos del Agua
Cantidad de Agua Calidad del Agua Temporalidad de los flujos Regulación Agua para la agricultura Agua para los hogares Agua para la industria Agua para naturaleza Agua para recreación Cuando miramos a la planificación de recursos hídricos estamos mirando a como balancear la demanda para agricultura, industria, uso domestico, naturaleza, y recreación. Estamos hablando no solo acerca de cantidad sino que también calidad, temporalidad de los flujos, y las regulaciones implicadas.

7 Recursos de Agua desde la Perspectiva de Servicios
No solo una evaluación de las relaciones entre lluvia y escorrentía (caudal en los ríos) Sino que mas bien una evaluación de los impactos potenciales del calentamiento global en los bienes y servicios que proveen los sistemas de agua dulce Queremos enfatizar que esto no es solamente acerca de caudales – queremos mirar a como el agua sale desde una cuenca – que hace el agua después – como provee los servicios a los distintos usuarios, incluyendo sector residencial, industria, biodiversidad, etc. Como esta el sistema manejado y regulado?

8 Recursos de Agua- Un Sector Crítico de V&A
Debe considerar tanto los sistemas manejados como los naturales Actividades humanas afectan ambos sistemas Sistemas Manejados Presión Externa Sistema natural Presión Externa Sistema de Estado Poco control del Proceso Producto,utilidad/bien o servicio Proceso de Control Distinguimos entre dos contextos hidrológicos: El primero son los sistemas hidrológicos manejados, donde hay algún nivel de control sobre el proceso hidrológico. Por ejemplo, el uso de agua para irrigación es un proceso controlado, que conlleva bienes y servicios, pero que también puede conllevar a la degradación de otros servicios (ej., humedales pueden ser drenados para crear áreas agrícolas). En sistemas sin manejo, adonde no hay intervención humana en los ciclos hidrológicos, los sistemas naturales dominan. Los servicios continúan siendo proveídos por los sistemas naturales, como la biodiversidad, que puede por ejemplo brindar oportunidades para ver vida silvestre. Un humedal también sirve como un absorbedor que puede proveer medios naturales de purificación y control de inundaciones. Ejemplo: Agricultura Ejemplo: Humedales

9 “Presiones Externas” Hidrológicas relacionadas al Cambio Climático
Cantidad de Precipitación Incremento del promedio global Diferencias regionales marcadas Aumento de la Temperatura Cambio en la temporalidad de los flujos Retirada de glaciares Frecuencia e intensidad de Precipitación Menor frecuencia, mayor intensidad (Trenberth et al., 2003) Evaporación y transpiración Incremento en la evaporación total Complejidades regionales debido a las interacciones de planta/atmósfera Las próximas diapositivas darán una Mirada a la vulnerabilidad de la hidrología al cambio climático. Un cambio que parece el más probable es que el promedio global de precipitación va a aumentar en la medida que la temperatura aumenta. Evaporación va a aumentar con el calentamiento porque una atmósfera mas caliente tiene mayor capacidad para contener humedad. Esta capacidad esta gobernada con la ecuación exponencial de Clausius-Claperyon, que estipula que por un aumento de 1°C en la temperatura de la atmósfera, la capacidad de contener húmeda en la atmósfera aumenta un 7%. Por ejemplo, Trenberth et al. (2003) tienen la hipótesis de que, en promedio, la precipitación va a tender a ser menos frecuente, pero más intensa cuando ocurra, implicando más incidencia de inundaciones y sequías, con los impactos resultantes in el almacenamiento de agua. Sus argumentos se basan en la premisa de que las tasas de precipitación local y regional es bastante mayor que las tasas de evaporación y por lo tanto depende en la convergencia de fuentes de humedad a escalas regionales a continentales. Ellos predicen que la intensidad de precipitación debería aumentar a una tasa similar que el aumento de la concentración de humedad en la atmósfera, es decir 7% C°-1 con el calentamiento. Esto implica que los cambios en las tasas de precipitación, cuando llueve estaría en desacuerdo con el 1%-2% C°-1 para los aumentos de precipitación totales recién discutidos. Esto implica que debería haber una disminución en las lluvias ligeras y moderadas, y/o una disminución de la frecuencia de eventos de precipitación. Esto significa que pueden haber menos pero más intensas lluvias.

10 Presiones Específicas: Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2) Fuente: Arnell, Diferentes modelos de circulación global (GCMs) predicen diferentes condiciones para la escorrentía anual, diferentes respuestas. Arnell., 2003

11 Presiones Específicas: Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2) Source: Arnell, 2003. Mirando en mas detalles a los impactos que se predicen para América Latina. Cambios en la escorrentía en el año 2050 como cambio porcentual comparado con el periodo Vemos por ejemplo que el modelo HadCM3 predice aumentos en la escorrentía anual en la mayoría de las regiones en América Latina. Arnell., 2003

12 Presiones Específicas: Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2) Source: Arnell, 2003. Pero por otra parte el modelo GFDL predice aumentos importantes en la escorrentía anual. Grandes incertidumbres. Arnell., 2003

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

14 Analogía con el Oeste en América del Norte
Claras analogías entre el Oeste de América del Norte y regiones aledañas a los Andes.

15 Analogía con el Oeste en América del Norte
Claras analogías entre el Oeste de América del Norte y regiones aledañas a los Andes.

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

17 Presiones Específicas: Retirada de glaciares
Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia) Retroceso del glaciar Broggi Glaciar en 1979 y 1997 Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú El retroceso de los glaciares ha venido sucediendo progresivamente durante los últimos 60 años en ciertas regiones en Sudamérica y va a tener un impacto sustancial en la disponibilidad de recursos de agua dulce. Comunicación Nacional del Perú a la UNFCCC Francou et al., 2000

18 Presiones Específicas: Retirada de glaciares
Los flujos en épocas secas dependen de las aguas de deshielo Probable disminución de volúmenes y llegada mas temprana de flujos Implicaciones en la producción de hidroelectricidad, demandas agrícolas, calidad de agua en los ríos, y necesidades de los ecosistemas El agua de deshielo de los glaciares provee de agua dulce durante los periodos críticos en las épocas secas y la disminución del volumen de los glaciares va a cambiar el volumen y la temporalidad de los flujos de deshielo, impactando la producción de hidroelectricidad, irrigación y ecosistemas de agua dulce.

19 Presiones Específicas: Condiciones Climáticas Extremas
El impacto de la variabilidad climática (El Niño/Niña Oscilación Sur) en la disponibilidad de agua y todos los sectores económicos en varios países de la región. (e.g. Perú, Ecuador, América Central) (IPCC 2001). Algunos modelos climáticos indican mayor frecuencia en condiciones climáticas tipo El Niño con incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero. (Meehl y Washington 1996; Trenberth y Hoar, 1997).

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

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

22 Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos
Construcción/modificación de la Infraestructura física Revestimiento de Canales Canaletas/Conductos cerrados en vez de canales abiertos Integrando reservorios separados dentro de un solo sistema Incrementar la altura de la pared de la presa Incremento del tamaño del canal Remoción de los sedimentos de los reservorios para un mayor almacenamiento Transferencia de agua entre cuencas En cuencas manejadas, una lista de las potenciales estrategias de adaptación se presenta a continuación. Estas incluyen tanto modificaciones a los componentes físicos de las cuencas, como opciones de manejo. Las que se presentan acá son las adaptaciones por el lado de la oferta de agua.

23 Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos (continuación)
Manejo adaptable de los sistemas existentes de suministro de agua Cambio en las reglas de operación Uso conjuntivo de las reservas de agua superficiales y subsuperficiales Sistema de operación de reservorios físicamente integrados Suministro/demanda coordinada

24 Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos (continuación)
Políticas, conservación, eficiencia y tecnología Doméstica Re-utilización de agua residencial y municipal Reparación de pérdidas Recolección de agua de lluvia para uso no potable Aparatos de bajo consumo Sistema de suministro dual (potable y no potable) Agrícola Temporalidad de irrigación y eficiencia Revestimiento de canales, cierre de conductos Drenaje re utilizado, utilización de desperdicios de efluentes del agua. Cultivos de alto valor con bajo consumo de agua Sistema riego por goteo, micro-spray, baja energía, aplicación precisa de sistemas de irrigación Cosechas con tolerancia a la sal que pueden utilizar agua drenada Estas son las adaptaciones desde la perspectiva de la demanda.

25 Ejemplos de Adaptación – Suministro de Agua (continuación)
Políticas, conservación, eficiencia y tecnología (continuación) Industria Re utilización de agua y reciclado Cierre de ciclo y/o enfriamiento del aire Turbinas hidroeléctricas más eficientes Pozos de enfriamiento, torres humedecidas y torres secas Energía hidroeléctrica Re operación del Reservorio/Embalse Cogeneración (uso beneficiario del calor de los flujos de descarga) Reservorios adicionales y estaciones hidroeléctrica Baja velocidad de cabecera del río de la planta hidroeléctrica Transferencias a otras actividades impulsados por efectos de precios del mercado. Utilizar el precio del agua para cambiar el uso del agua entre sectores

26 Herramientas para el Estudio de V&A de Recursos Hídricos
Que herramientas están disponibles para entender las vulnerabilidades de los recursos hídricos y para evaluar posibles estrategias de adaptación? Como pueden los actores locales comprometerse en estos procesos? La metodología presentada a la UNFCCC se enfoca en modelos de recursos hídricos como herramientas para la evaluación de V&A.

27 Tipos de Modelos de Recursos Hídricos
Hidráulico: modelos de procesos biofísicos que describen el flujo en ríos, inundaciones entre otros Hidrología: procesos que relacionan precipitación y escorrentía Planificación: modelos de los sistemas de recursos hídricos Que modelo?... Que preguntas esta tratando de responder?

28 Modelo Hidráulico Preguntas criticas
Cuan rápido, cuan profundo fluye el río (efectos de inundaciones) Como los cambios en el caudal y la morfología de los canales impactan el transporte de sedimentos y los servicios que provee (habitas para peces, recreación, etc.).

29 Modelo Hidrológico Preguntas criticas
Como es la relación entre precipitación y caudal en el río? Cuales son los caminos que sigue el agua a través de la cuenca? Como afectan estos movimientos la magnitud, temporalidad, duración y frecuencia de caudales en el río, así como la calidad de las aguas? Los dos componentes principales de un modelo de recursos hídricos en una cuenca tales como WEAP son la hidrología y la planificación. Dado un grupo de parámetros específicos a una cuenca, estas son las preguntas que un modelo hidrológico trata de responder.

30 Modelo de Planificación
Preguntas criticas Como deber ser distribuida el agua entre varios usos en momentos de déficit? Como deben restringirse las operaciones de los sistemas para proteger los servicios que provee el río? Como debe operarse la infraestructura en el sistema (ej, reservorios/embalses, obras de extracción de agua) para lograr el máximo beneficio (económico, social, ecológico)? Como cambian la distribución, operación y restricciones de operación si nuevas estrategias de manejo son introducidas al sistema? Agregamos ahora los factores humanos al modelo que afectan la menara en que el agua es usada en la cuenca. Estos son algunas de las preguntas que se pueden analizar con un modelo de recursos hídricos como WEAP.

31 Herramientas para usar en la Evaluación: Modelos de Agua Referenciales
Operacionales e hidráulicos HEC HEC-HMS – lluvia-escorrentía en base a evento (provee de información a HEC-RAS para hacer mapeos 1-d de inundación) HEC-RAS – una dimensión flujo intransiente o transiente HEC-ResSim – modelación de operación de embalses WaterWare RiverWare MIKE11 Delft3d HEC: WaterWare: RiverWare: MIKE 11: Delft3d:

32 Modelos Hidráulicos HEC-HMS escala de cuenca, simulación hidrológica en base a evento, de los procesos lluvia-escorrentía Procesos lluvia-precipitación de corta duración para pequeñas cuencas Gratis, se puede bajar de la web Los modelos HEC se preocupan más de los problemas hidráulicos, modelando a escalas menores que diarias. Estos modelos se usan para obtener escorrentía – usado para estudios de inundaciones, inundaciones de ciudades, etc. El Hydrologic Modeling System (HMS) esta diseñado para similar los procesos de precipitación-escorrentía en las cuencas.

33 Herramientas para usar en la Evaluación: Modelos de Agua Referenciales (continuación)
Planificación/hidrología WEAP21 Aquarius SWAT IRAS (Interactive River and Aquifer Simulation) RIBASIM MIKE 21 and BASIN WEAP21: Aquarius: SWAT: IRAS: RIBASIM: (river basin model) MIKE 21 and BASIN:

34 Enfoque Actual – Implicancias del Cambio Climático en la Planificación e Hidrología
Modelos de planificación/hidrología seleccionados: deben poder usarse en un PC, con amplia documentación, facilidad de uso, gratis (o gratis para los países en desarrollo) … Aquarius SWAT (Soil Water Assessment Tool) WEAP21 (Water Evaluation and Planning) Estos son los modelos de los que vamos a hablar más. El enfoque de este taller es en la planificación y la hidrología, no en la hidráulica. Estos modelos son gratis, tienen Buena documentación, y son relativamente fácil de usar. Trataremos más acerca de WEAP, información de los otros modelos puede ser obtenida de la Web. Algunos requieren licencia.

35 Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos
Ventaja de AQUARIUS: Posee criterios de eficiencia económica para redistribuir los flujos en el río hasta que los retornos marginales para todos los usos del agua sean iguales No puede recibir información climática directamente – los caudales deben ser prescritos por el usuario Enfoque económico Aquarius es un modelo de optimización que use conocimiento perfecto del futuro. Este grafico representa la frontera de optimización. El modelo es impulsado por criterios operacionales de eficiencia económica que requieren que la distribución de los flujos de un río hasta que los retornos marginales para todos los usos de agua sean iguales. Esto sucede al examinar sistemáticamente, usando un técnica de optimización no lineal, la factibilidad de redistribuir agua almacenada no usada o valorada marginalmente y descargas a favor de usos alternativos. Porque los componentes de los sistemas de agua pueden ser interpretados como objetos de una red de flujos, el modelo considera cada componente como un nodo equivalente o estructura en el ambiente de programación.

36 Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos (continuación)
Ventaja de SWAT: Puede predecir los efectos que tienen las distintas decisiones de manejo en la calidad del agua, sedimentos, nutrientes y cargas de pesticidas en cuencas sin monitoreo. Considera complejos constituyentes de la calidad del agua. Precipitación-escorrentía, ruteo en el río a escala temporal diaria Se enfoca principalmente en el lado de suministro del balance de aguas SWAT se aboca a estudiar problemas de manejo de aguas simples, con más énfasis en la parte del suministro. De manera somera se preocupa de la perspectiva de la demanda de agua. Objetivos del Modelo. Predecir el efecto de las decisiones de manejo en la calidad del agua, cargas de sedimentos, nutrientes, y pesticidas con razonable certeza en grandes cuencas sin monitoreo de flujos. Componentes del Modelo. Condiciones climáticas, escorrentía superficial, flujos de retorno, percolación, ET, perdidas de transmisión, almacenaje en reservorios, lagunas, crecimiento de las plantas e irrigación, flujos subterráneos, ruteo del agua a lo largo del rió, cargas de nutrientes y pesticidas, transferencias de agua.

37 Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos (continuación)
Ventaja de WEAP21: Integra sin quiebres los procesos hidrológicos en la cuenca con el sistema de manejo de recursos hídricos Puede recibir directamente información climática Basado en una visión holística e integrada del manejo de los recursos de agua (integrated water resources management -IWRM) – oferta y demanda de agua WEAP21 tiene muchas ventajas. A pesar de ser principalmente un modelo de recursos hídricos a nivel de cuenca que mira a la oferta, demanda, e infraestructura, también tiene un modelo hidrológico que puede determinar la escorrentía además de tener capacidades de tipo “cropwat”. Este va a ser el modelo de énfasis en este taller.

38 Vision General de WEAP Hidrología y planificación
Ejemplos y ejercicios en la planificación para la distribución de agua Escenarios Agregando hidrología al modelo Interfaz con el Usuario Escala Datos requeridos y recursos Calibración y validación Resultados Licencia y registro

39 WEAP y la Planificación
Provee una estructura común y transparente para organizar la información de recursos hídricos a cualquier nivel deseado – cuenca local, regional o río internacional Fácilmente se pueden desarrollar escenarios para explorar posibles futuros del agua Las implicancias de distintas políticas pueden ser evaluadas

40 Usos de WEAP Investigación de Políticas Construcción de Capacidad
Distribuciones de agua alternativos Cambio Climático Cambio en el uso de tierra Planificación de la Infraestructura Construcción de Capacidad Negociación Participación de los distintos actores

41 Las capacidades de WEAP
Lo que puede hacer Planificación a alto nivel a escalas locales o regionales Manejo de demanda Distribución de agua Evaluación de infraestructura Lo que no puede hacer Operaciones a escalas menores que diarias Optimización de la oferta y demanda (ej. minimización de costos o maximización de bienestar social)

42 Un Sistema Simple en WEAP21
60 40 Las próximas diapositivas muestran como el agua es distribuida y rastreada en el modelo WEAP21. WEAP opera en simples principios de contabilidad de balance de agua. Leyenda: Circulo rojo = sitio de demanda Línea azul = río (las flechas apuntan aguas abajo – el valor arriba en azul representa el caudal en la cabecera del río) Línea verde = arco de transmisión (lleva agua desde la oferta hacia la demanda) Línea negra = representa donde el agua esta fluyendo y cuanta. En este ejemplo, 100 unidades de agua están llegando a desde el nacimiento del río, 40 unidades son tomadas desde el río para satisfacer la demanda, dejando 60 unidades aguas abajo en el río.

43 Una restricción en la infraestructura
70 30 10 Insatisf. Ahora en este ejemplo introducimos una restricción en la infraestructura en el arco de transmisión (el máximo permitido es 30 unidades). De nuevo, 100 unidades de agua son suministradas por el río. A pesar de que la demanda solo esta pidiendo 40 unidades, solo va a recibir 30 unidades por la restricción en el arco de transmisión. Esto deja 70 unidades aguas abajo en el río.

44 Una restricción regulatoria
70 30 10 Insatisf. RI Satisf. En este otro ejemplo hay un requisito de flujos mínimos aguas debajo de 70 unidades de agua. No hay restricción en el arco de transmisión, pero los requisitos de flujo tienen una prioridad mayor que el sitio de demanda. Aquí 100 unidades son suministradas en la cabecera del río; la prioridad esta en los requisitos de flujo aguas debajo de 70 unidades, lo que deja solo 30 unidades para ser usadas en el sitio de demanda. La demanda es insatisfecha por 10 unidades.

45 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.. 40 60 10 Insatisf. Este otro ejemplo muestra el sistema de prioridad en WEAP21. Cada sitio de demanda se le asigna una cierta prioridad (representada en el esquema por el número negro dentro del círculo rojo). Usos con mayor prioridad reciben agua entes que usos con menor prioridad. El agua se distribuirá equitativamente dentro de los sitios de demanda que tengan la misma prioridad. En este esquema el usuario que demanda menos agua (granjero pequeño) tiene una prioridad mayor. Debido a que solo 100 unidades de agua son suministradas, la mayor demanda (gran granjero) queda insatisfecha por 10 unidades. Si es que el gran granjero tuviera una prioridad mayor entonces el granjero pequeño recibiría sólo 30 unidades (un déficit de 10 unidades).

46 Diferentes Preferencias
30 Por ejemplo un usuario central puede preferir tomar agua desde un tributario debido a menores costos de bombeo 10 90 Este ejemplo muestra como se manejan las prioridades en el suministro de agua en WEAP21. Acabamos de ver como una demanda va a tener una prioridad sobre todo el sistema. Si es que un sitio de demanda estuviera conectado a más de una fuente de abastecimiento, puede preferir una fuente sobre la otra. Por ejemplo, el sitio de demanda en el esquema esta conectado a dos fuentes de suministro diferentes (dos ríos). Prefiere recibir la mayor cantidad de agua posible desde el río 1 (30 unidades en la cabecera). Dado a que el río 1 solo puede administrar 30 unidades, la demanda en este sitio va a recibir sus 10 unidades restantes desde el río 2 (100 unidades en la cabecera). Las preferencias pueden variar debido a razones como calidad del agua, costos, razones políticas, etc.

47 WEAP es conducido por los Escenarios
El editor de escenario realmente acomoda los análisis de: Escenarios de Cambio Climático y supuestos Supuestos en las demandas futuras Supuestos en los futuros desarrollos de la cuenca

48 Futuro y Escenarios: Por que?
Escenarios: una manera sistemática de pensar acerca del futuro Para ganar un mejor entendimiento de las posibles implicancias de las decisiones (o las no-decisiones) a través de los distintas escalas espaciales y temporales Para apoyar la toma de decisiones

49 Fuerzas Impulsoras Tecnología Demografía
Numero de personas Urbanización Vejez Economía Integración con la economía global Social Aumento en la inequidad Pobreza persistente Cultural Esparcimiento de valores de consumismo e individualismo Reacción nacionalista y religiosa 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

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

51 Considerar las Fuentes de Incertidumbre
Ignorancia El Entendimiento es limitado Sorpresa Lo inesperado y nuevo puede alterar las direcciones Pero por supuesto, el futuro es altamente incierto. Hay tres tipos de incertidumbre: Ignorancia – nuestro entendimiento de las condiciones actuales y de las fuerzas causando cambios esta lejos de estar completo. Sorpresa – la posibilidad de eventos inesperados y comportamientos novedosos de los sistemas físicos y sociales introducen incertidumbre adicional. Volición – el futuro esta sujeto a las decisiones humanas que aun no han sido tomadas, de hecho, decisiones que pueden ser influenciadas por el mismo proceso de estudiar el futuro. Volición Las decisiones humas importan

52 Pronostico y Mirada Retrospectiva
? A donde va la sociedad? pronostico retrospectiva Algunos escenarios miran hacia adelante – llamados “forecasts o predicciones”. Ellos describen como las condiciones futuras pueden desarrollarse a partir de las condiciones actuales y las fuerzas impulsoras. Las proyecciones tipo “business-as-usual” son predicciones. Ellos generalmente se enfocan en la continuación de las tendencias actuales y relaciones hacia el futuro. Pero escenarios que predicen quiebre y crisis también son predicciones, donde el analista proyecta el quiebre de la continuidad y la integridad estructural del sistema. Otros escenarios son llamado “backcasts o retrospectivos”. Ellos difieren de las predicciones al partir con una imagen del futuro. Desde ahí tienen que buscar posibles caminos para llegar a esa imagen. Los escenarios retrospectivos son muy útiles para estudios de desarrollo sostenible. Con estudios retrospectivos podemos preguntar: Adonde queremos ir? Y: Como llegamos allá? Por ejemplo, en un estudio de sostenabilidad en uso de agua podemos imaginar el futuro de una cuenca donde hay inversión en infraestructura, uso más eficiente del agua y reglas de distribución del agua que balanceen entre los distintos usuarios y requisitos ambientales. Después, podemos explorar los cambios en las políticas, valores y tecnologías que nos pueden llevar allá. A donde queremos ir? Como llegamos allá?

53 Todas las aplicaciones en WEAP siguen una estructura similar:
La Definición del estudio define el marco de tiempo, las fronteras espaciales, los componentes del sistema y la configuración del problema. Las Cuentas Actuales representa el caso base de las condiciones actuales en el sistema, incluyendo demandas, cargas de contaminantes, recursos y ofertas. Los Escenarios pueden ser ahí construidos, típicamente con un escenario base desarrollado a partir de las tendencias actuales y políticas, que puede ser contrastado con escenarios alternativos. Grupos alternativas de supuestos futuros basados en políticas, costos y factores que afectan las demandas, cargas de contaminantes, oferta de agua e hidrología. Finalmente los escenarios pueden ser evaluados con respecto a la suficiencia de agua, costos y beneficios, compatibilidad con metas ambientales y sensibilidad a la incertidumbre en variables claves.

54 Estructura de WEAP Barra de Menú 5 Vistas Principales
La estructura de WEAP incluye una barra de menú que provee acceso a la mayoría de las funciones importantes del programa, tales como la creación de una nueva área, guardar la información y resultados y programar los parámetros generales para el estudio. Además, WEAP esta estructurado en un grupo de cinco “vistas” del área. Estas vistas están listados como iconos gráficos en la “View Bar”, localizada a la izquierda de la pantalla. Haciendo Click en un icono de la View Bar permite seleccionar alguna de las vistas. Para las vistas de Resultados y Vista General o Overviews, WEAP calcula los escenarios antes de mostrar la vista, si es que han habido cambios en el sistema o los escenarios.

55 WEAP: Interfaz con el Usuario
Idiomas: Solo la Interfaz Ingles Francés Chino Español La Vista Esquemática es el punto de partida para todas las actividades en WEAP. Una característica central en WEAP es que su interfaz grafica del tipo “drag and drop” permite una gran facilidad para describir y visualizar las características físicas de los sistemas de suministro y demanda de agua. Esta disposición espacial se llama schematic o esquema. Se puede crear, editar y visualizar en la Vista Esquemática. Capas de GIS pueden agregarse para proporcionar más claridad e impacto. La Vista Esquemática provee de acceso a través de un solo click a todo al análisis—hacienda un click derecho en cualquier elemento en el esquema da acceso a toda la información y resultados.

56 Se pueden crear múltiples escenarios y usar
esta ventana para cambiar entre ellos. Uso de la barra de Vistas para cambiar entre tus análisis y resultados La información esta organizada en una estructura de árbol que - se puede editar aquí Tu información aparece aquí ya sea de manera grafica o como tabla. Entrar o editar la información tipeando aquí La Vista de Datos es el lugar donde se puede crear las estructuras de datos, modelos y supuestos en WEAP. En la Vista de Datos, la pantalla se divide en cuatro paneles. En el de arriba a la izquierda, un árbol jerárquico es usado para crear y organizar las estructuras de datos bajo las seis categorías principales que son Supuestos Claves, Sitios de Demanda, Hidrología, Oferta y Recursos y Recursos, Medioambiente y Otros Supuestos. El árbol también se usa para seleccionar la información que se debe modificar, la cual se muestra a la derecha de la pantalla. Por ejemplo, hacienda click en la rama de la estructura “Sitios de a la izquierda de la pantalla, mostrara la información de todos los sitios de demanda a la derecha de la pantalla. Arriba y a la derecha de la pantalla, una tabla de entrada de datos se usa para modificar la información y crear las relaciones de modelación. La información que se ingrese aquí se muestra gráficamente en el panel de abajo a la derecha.

57 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 WEAP permite a los usuarios especificar distintos fuentes de agua, incluyendo fuentes superficiales y subterráneas. Otros componentes de suministro incluyen tomas de agua y embalses. Finalmente, otras fuentes de agua pueden estar disponibles, tales como plantas de desalación o transferencias entre cuencas. WEAP requiere información en el suministro y demanda de agua. El suministro de agua puede ser dado como una serie de tiempo de caudales, o el modulo físico hidrológico puede ser usado para generar los flujos dinámicamente.

58 Desde lo simple… Una aplicación de WEAP en la región de Sadah de Yemen mirando al impacto de niveles de aguas subterráneas en declive en pequeño sectores rurales y la cosecha de lluvia como posibles estrategias de adaptación.

59 Hasta lo complejo…. Una aplicación de WEAP en la cuenca del Rio Hai de Beijing, mirando a temas de competencia de agua entre Beijing y usuarios rurales pobres aguas arriba quienes comparten la cuenca.

60 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 WEAP permite a los usuarios especificar distintos fuentes de agua, incluyendo fuentes superficiales y subterráneas. Otros componentes de suministro incluyen tomas de agua y embalses. Finalmente, otras fuentes de agua pueden estar disponibles, tales como plantas de desalación o transferencias entre cuencas. WEAP requiere información en el suministro y demanda de agua. El suministro de agua puede ser dado como una serie de tiempo de caudales, o el modulo físico hidrológico puede ser usado para generar los flujos dinámicamente.

61 Caudales y Demandas son prescritas por el usuario
Un ejemplo simple con suministros y demandas de agua prescritos por el usuario

62 Dejar que el Clima Maneje la Hidrología
Agregamos la hidrología, dejando que el uso de tierra en la cuenca y las propiedades físicas determinan la división entre precipitación, escorrentía, infiltración y evapotranspiración. La hidrología se ve afectada por el cambio climático – temperatura, humedad relativa, precipitación, como las demandas de agua por pastizales y la irrigación de vegetales van a cambiar.

63 El Modulo Hidrológico 2-Baldes en WEAP
Surface Runoff = f(Pe,z1,1/LAI) Sw Este esquema representa como WEAP traduce la precipitación a escorrentía superficial, flujos ínter superficiales y flujos bases. Este es un modelo hidrológico estilizado, parametrizado y limitado. Se computan balances de agua en las subcuencas de manera estilizada – detalles sobre los parámetros se pueden revisar en los materiales de apoyo. Escorrentía desde el almacenamiento superior ocurre como flujo directo, superficial, flujos intermedios, mientras que el flujo base se origina solo desde al almacenamiento inferior. P = precipitación Et = evapotranspiración Pe = precipitación efectiva Sw = capacidad de almacenamiento superior (zona de raíces) Dw = capacidad de almacenamiento inferior (zona profundas) Z1 = promedio a largo plazo del almacenamiento en la zona de raíces (porcentaje de la capacidad total disponible; % of Sw) Z2 = promedio a largo plazo del almacenamiento en la zona profunda (porcentaje de la capacidad total disponible; % of Dw) Dw

64 Existe un Modelo 2-Baldes por tipo de Suelo
Cada tipo de suelo es analizado con el modelo de 2 baldes (i.e., hay parámetros asociados a cada tipo de suelo- ej. Sw[Capacidad de la Zona de Raíces] = 400 mm para árboles, 300 mm para pasto, y 350 mm para pastizales).

65 Marco Analítico de Hidrología Integrada/Manejo de Aguas en WEAP21
Esta es una vista transversal (arriba) y de planta (abajo) de una cuenca, describiendo como la cuenca puede ser subdividida entre el sector de la cabecera del río y las zonas de inundación por ejemplo. Una cuenca puede ser dividida de acuerdo a criterios geológicos, geomorfológicos, tipo de suelo.

66 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) Water demand calculations are one of WEAP21’s strengths. Demands can be aggregated or disaggregated according to a user’s available data and level of detail needed. El cálculo de demanda de agua es una de las fortalezas de WEAP21. Las demandas pueden ser agregadas o desagregadas de acuerdo la información disponible para el usuario y el nivel de detalle que se necesita. Un sitio de demanda se define de mejor manera como un grupo de usuarios que comparten un sistema de distribución físico, que están dentro de una misma región, o que comparten un punto de toma de agua. Se tiene que decidir si es que se quiere agregar demandas en sitios de demanda agregados (ej., provincias) o separar los usos claves de agua entre los sitios de demanda individuales. Se pueden definir sitios de demanda de acuerdo a las siguientes tipos de categorías: ciudades principales o provincias usuarios individuales que manejan un punto de descarga superficial o desde in acuífero, tal como una industria distritos de irrigación demandas que retornan flujos a una planta de tratamiento única proveedoras de agua potable

67 Requerimientos de datos (continuación)
SECTOR SUBSECTOR USO FINAL APARATO Agricultura Industria Municipal Algodón Arroz Trigo ... Energía Petróleo Papel Ciudad del Sur Ciudad oriental Irrigación ... Enfriamiento Procesos Otros Familia única Multi-familiar Tendido Aspersión Goteo Standard Eficiente ... Cocina Baño Ducha Toilet Se puede adaptar la estructura de la información a los objetivos de uno, basado en la disponibilidad de información, los tipos de análisis que se quieran conducir, y las unidades preferidas. Notar también que se pueden crear diferentes niveles de desagregación en cada sitio de demanda y en cada sector. Tipos de desagregación: Sector: Un ejemplo de clasificación incluye agricultura, industria, domestico urbano y domestico rural. Las categorías sectoriales pueden ser usadas flexiblemente para corresponder al problema particular bajo análisis. El ejemplo a la derecha no tiene una desagregación sectorial dentro del sitio de demanda—los sitios de demanda representan cada uno un sector (dos para el sector municipal, industria y agricultura). Subsector: Por ejemplo, el sector industrial puede ser dividido dentro de clasificaciones de producción industrial, ej., acero y hierro, petróleo, químicos, textil, pulpa y papel, y procesamiento de alimentos. El sector agrícola puede ser desagregado por tipo de cosecha, ganado u otro subsector apropiado. Uso-final: Por ejemplo, el uso final en cultivos podría ser caracterizado por los requisitos de agua para distintas condiciones de suelo o distintas localidades en el area bajo estudio, o diferentes técnicas de irrigación. Los usos finales en el sector industrial incluyen procesamiento, enfriamiento y amenidades sanitarias. Aparato: Por ejemplo, irrigación por aspersión, goteo o inundación en los sectores agrícolas, o duchas, baños y lavado para los sectores domésticos.

68 Ejemplos donde encontrar Datos
Conocimiento local! Clima Hidrología (Global Runoff Data Center) GIS Recursos generales

69 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 En WEAP, se puede calibrar y validar el modelo al considerar el siguiente tipo de información.

70 Modelando Caudal en Ríos
Se puede considerar el caudal como parte del proceso de validación y calibración.

71 Mirando a los Resultados
Seleccione aquí los resultados para ver, incluyendo el escenario. Cambie aquí las unidades y sub categorías de resultados, y cambie el estilo del grafico Seleccione aquí el año La Vista de Resultados muestra una gran variedad de gráficos y tablas cubriendo cada aspecto del sistema: demanda, suministro, costos, y cargas de contaminantes. Informes a la medida pueden ser vistos para uno o más escenarios. También se puede usar la opción de “Favorites” para marcar los gráficos más útiles para el análisis. Se puede exportar directamente a Excel.

72 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…

73 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

74 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

75 MCA: Resultados claves
La mejor opción o… Una lista reducida con las opciones preferidas o… Una caracterización de las posibilidades aceptables e inaceptables

76 MCA: Datos claves Criteria de evaluación
Medidas relevantes para cada criterio

77 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

78 MCA–WEAP: Historia Fuente abierta, y todavía una versión BETA!
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! National Adaptation Programme of Action

79 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

80 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

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82 Licencia para WEAP Ir a 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”