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, 14-18 August 2006

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)

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.

4 Preguntas generales Que es lo que la evaluación esta tratando de influenciar? Como puede ser mas efectiva la interfaz ciencia/política? Como podrían los participantes ser más eficientes en el proceso? Problemas Los participantes llegan con objetivos/experiencias distintas. Estas diferencias a menudo llevan al disentimiento /diferencias de opinión - aquí es cuando MCA puede ayudar en la priorización Evaluación Efectiva de V&A (continuación)

5 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

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

7 Recursos de Agua- Un Sector Crítico de V&A Debe considerar tanto los sistemas manejados como los naturales Actividades humanas afectan ambos sistemas Ejemplo: Agricultura Ejemplo: Humedales Sistema natural Presión Externa Sistema de Estado Poco control del Proceso Sistemas Manejados Presión Externa Producto,utilidad/bien o servicio Proceso de Control

8 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)

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

10 Presiones Específicas: Escorrentía Anual Arnell., 2003 Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)

11 Presiones Específicas: Escorrentía Anual Arnell., 2003 Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)

12 Presiones Específicas: Escorrentía Anual Arnell., 2003

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

14 Analogía con el Oeste en América del Norte http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html Temperatura Topografía Cobertura en nieve

15 Analogía con el Oeste en América del Norte http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html Temperatura Topografía Cobertura en nieve

16 Presiones Específicas: temporalidad de los caudales Flujos desperdiciados Flujos inexistentes Primavera/Verano Cambios en los caudales en ríos en el Oeste Americano bajo Cambio Climático

17 Presiones Específicas: Retirada de glaciares Comunicación Nacional del Perú a la UNFCCC Francou et al., 2000 Retroceso del glaciar Broggi Glaciar en 1979 y 1997 Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia)

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

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 Arnell., 2003 Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3

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

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

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

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 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)

27 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?

28 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?

29 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.).

30 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?

31 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?

32 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 Herramientas para usar en la Evaluación: Modelos de Agua Referenciales

33 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

34 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

35 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)

36 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

37 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

38 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

39 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)

40 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

41 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

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

43 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)

44 Un Sistema Simple en WEAP21 60 40

45 Una restricción en la infraestructura 70 30 10 Insatisf.

46 Una restricción regulatoria 70 30 10 Insatisf. RI Satisf.

47 0 40 60 10 Insatisf. Diferentes Prioridades Por ejemplo, la demanda de grandes productores (70 unidades) puede ser la Prioridad numero 1 en un escenario, mientras que las demandas de menores productores (40 unidades) puede ser la Prioridad numero 1 en otro escenario..

48 30 10 90 0 Diferentes Preferencias Por ejemplo un usuario central puede preferir tomar agua desde un tributario debido a menores costos de bombeo

49 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

50 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

51 Fuerzas Impulsoras 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

52

53 Estructura de WEAP Barra de Menú 5 Vistas Principales

54 WEAP: Interfaz con el Usuario Idiomas: Solo la Interfaz Ingles Francés Chino Español

55 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

56 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

57 Desde lo simple…

58 Hasta lo complejo….

59 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) m 3 /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

60 Caudales y Demandas son prescritas por el usuario

61 Dejar que el Clima Maneje la Hidrología

62 El Modulo Hidrológico 2-Baldes en WEAP Surface Runoff = f(P e,z 1,1/LAI) SwSw DwDw

63 Existe un Modelo 2-Baldes por tipo de Suelo

64 Marco Analítico de Hidrología Integrada/Manejo de Aguas en WEAP21

65 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)

66 Requerimientos de datos (continuación) 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... SECTOR SUBSECTOR USO FINAL APARATO

67 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

68 Modelando Caudal en Ríos

69 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

70 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)

71 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…

72 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

73 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

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

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

76 MCA–WEAP: Motivación 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

77 MCA–WEAP: Historia MCA-WEAP es in nuevo modelo basado en macros de Excel, desarrollado a partir de los NAPAssess, una herramienta desarrollada por SEI para ser usada por Sudan y Yemen en sus procesos NAPA Ahora ha sido reformulada para enfocarse exclusivamente en las opciones de adaptación en torno al agua – usado hasta el momento en los estudios del Netherlands Climate Assistance Program (NCAP) Asegurar adecuada representación de los actores relevantes Identificar estrategias de adaptación de CC Establecer criteria especifica a cada país para evaluar y priorizar opciones Dar recomendaciones de iniciativas de adaptación basadas en consensos Fuente abierta, y todavía una versión BETA!

78 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

79 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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81 Licencia para WEAP Ir a www.weap21.org y registrarse para una licencia nueva (gratis para los gobiernos, universidades, y organizaciones sin fines de lucro en países en desarrollo) Asistentes al taller pueden acceder a una licencia temporal con los siguientes datos: User Name: UNFCCC V&A Workshop Registration Code: 1031200644763 License Expires : 10/31/2006