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Universidad Autónoma de San Luis Potosí Estudio del Cambio Climático generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí 1 M.C.

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1 Universidad Autónoma de San Luis Potosí Estudio del Cambio Climático generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí 1 M.C. David Enrique Flores Jiménez Dr. Marcos Algara Siller Ing. Cecilia Barrera Gutiérrez

2 Índice I.Introducción II.Las actividades agropecuarias, sus fuentes de emisión y repercusiones en el ambiente III.Resultados de las emisiones de CH 4 y N 2 O generados por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí IV.Propuesta de metodología para el estudio de la dinámica en la atmósfera del CH 4 y N 2 O V.Conclusiones VI.Fuentes de consulta 2

3 Introducción 3

4 GEI SF 4 Panel Intergubernamental del Cambio Climático CO CH NO PFC HFC 1996,2000 -INEGEI- 1996,2000 -INEGEI- Directrices del IPCC para los inventarios de gases de efecto invernadero. Orientación del IPCC sobre las buenas prácticas y la gestión de la incertidumbre en los inventarios nacionales de GEI Energía Procesos industriales Solventes Agricultura Desechos PICC (PICC, 2000; Ordóñez y Hernández, 2006)

5 5 Niveles o categorías para la elaboración del INEGEI (PICC, 2000; Ordóñez y Hernández, 2006) Tier 1 Tier 3 Es una evaluación rigurosa y específica de la fuente que requiere de inventarios detallados de la infraestructura y de la determinación de emisiones en la fuente. Se basa en métodos específicos como el balance de masa y factores de emisión de proceso, para determinar la cantidad de emisiones. Utiliza factores de emisión relacionados a información socioeconómica, generalmente con un amplio rango e incertidumbre elevada e información de actividad general relacionada al sector que genera las emisiones. Tier 2 (Ordóñez et al., 2010)

6 6 Integración de la información para estudiar la dinámica en la atmósfera de los GEI Tipos de fuente de emisión Meteorolo gía del sitio de estudio Emisiones de GEI …. Relieve o topografía Un modelo es un …esquema teórico de un sistema que se elabora para facilitar el estudio de su comportamiento

7 7 Modelos para el estudio de contaminantes atmosféricos Pronóstico Tiempo Real Modelos de Circulación General Escala planetaria (más de 10 7 km 2 ) Modelos de Circulación General Escala planetaria (más de 10 7 km 2 ) Modelos Regionales (10 4 km 2 a 10 7 km 2 ) Modelos Regionales (10 4 km 2 a 10 7 km 2 ) Diagnóstico (Magaña y Caetano, 2007) Modelos de Mesoescala (10 1 km 2 a 10 4 km 2 ) Modelos de Mesoescala (10 1 km 2 a 10 4 km 2 )

8 8 Mitigación y adaptación al Cambio Climático (Magaña y Caetano, 2007) Análisis de los resultados obtenidos en el Inventario y el modelado Mitigación Adaptación Reducir emisiones Ajuste de sistemas naturales o humanos -Objetivos- -Estrategias- -Acciones- -Metas- -Objetivos- -Estrategias- -Acciones- -Metas-

9 Las actividades agropecuarias, sus fuentes de emisión y repercusiones en el ambiente 9

10 10 Fuentes de emisión dentro de la categoría de agricultura propuesta por el PICC (PICC, 1996; PICC, 2000) Actividad/ EmisiónMetano (CH 4 ) Óxido Nitroso (N 2 O) Fermentación entéricax Manejo de estiércolxx Suelos agrícolas x Quema de residuos agrícolasxx Quema de sabanasxx Arrozx

11 11 Fermentación entérica Procesos biodigestivos de rumiantes y no rumiantes Carbohidratos Glucosa Ácido acético Dióxido de carbono Metano Bacterias metanógenas

12 12 Manejo de estiércol Metano (CH 4 ) Metano (CH 4 ) No se especifica su tipo de manejo en el manual del IPCC para el nivel 1 CO 2 CH 4 H 2 H 2 S Lagunas anaeróbicas Sistemas de tipo líquido Abonado diario Almacenamiento sólido y parcelas secas Praderas y pastizales Óxido Nitroso (N 2 O) Óxido Nitroso (N 2 O) Manejos de estiércol

13 13 Suelos agrícolas Emisiones Directas Emisiones Indirectas Suelos dedicados a cultivos Campos agrícolas Cultivo en histosoles Residuos de cultivos Pastoreo de animales Deposición de amonio (NH 3 ) y monóxidos de nitrógeno NOx Lixiviación de suelos Uso de fertilizantes nitrogenados Emisiones por suelos dedicados a la producción animal

14 14 Quema de residuos agrícolas Figura 3. Ejido Monterrey, en Mexicali, Baja California. Figura 2. Valle Imperial, California EEUU. CO 2 NO x N2ON2O N2ON2O CH 4 Procesos de combustión Se forma por la energía calorífica liberada en el proceso de combustión

15 15 Quema de sabanas Figura 4. Sabana de Tanzania, ÁfricaFigura 5. Pastizales Potosinos. CO 2 NO x N2ON2O N2ON2O CH 4 CO

16 16 Cultivos anegados de arroz Descomposición anaeróbica Figura 6. Cultivos anegados de arroz en Colombia. Suelos saturados de agua con poca aireación

17 17 Inventario Nacional de Emisiones de GEI 1995, 2000, 2005 y reporte % 4, 702,497 hectáreas 2, 585, 518 habitantes 18.2 % Actividades primarias (agricultura, ganadería, aprovechamiento forestal, pesca y caza Actividades primarias (agricultura, ganadería, aprovechamiento forestal, pesca y caza 39 % 22 % Actividades agropecuarias Agricultura

18 18 Actividades económicas primarias e impactos en el ambiente (Cuéntame, 2009; Reyes et al., 2005; SAGARPA, 2007; SAGARPA, 2009) 4% Estatal 2% Nacional Estudio de caso de la sequía en la Huasteca Potosina Proyecto Pujal-Coy Proyecto Pujal-Coy Plan de cambio de uso de suelo: De la ganadería intensiva a una producción agrícola intensiva mediante el riego Plan de cambio de uso de suelo: De la ganadería intensiva a una producción agrícola intensiva mediante el riego Relación entre el aumento en el índice de severidad de la sequía con el cambio de uso de suelo para actividades agrícolas Actividades agrícolas y ganaderas intensivas 4º lugar nacional por la producción de chile verde y caña de azúcar Dentro de los 5 primeros lugares en la producción de carne caprina 4º lugar nacional por la producción de chile verde y caña de azúcar Dentro de los 5 primeros lugares en la producción de carne caprina PIB

19 Resultados de las emisiones de CH 4 y N 2 O generados por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí 19

20 20 Planteamiento Periodo de estudio de las emisiones (Gobierno del Estado de San Luis Potosí, 2009)

21 21 Emisiones de CH 4 y N 2 O por actividades agropecuarias

22 22 Emisiones de CH 4 y N 2 O para cada región del estado

23 23 Evaluación del nivel en año base y 2010 Actividad emisora GEIEvaluación del nivel Evaluación del nivel Manejo de excretas N2ON2O54 %60.7 % Fermentación entérica CH 4 27 %24.7 % Suelos agrícolas N2ON2O16 %12.5 %

24 24 Evaluación de la tendencia comparando los años 1997 y 2010 Actividad emisora GEIEvaluación de la tendencia % de contribución de la tendencia Manejo de excretas N2ON2O % Fermentación entérica CH % Suelos agrícolas N2ON2O %

25 Propuesta de metodología para el estudio de la dinámica en la atmósfera de l CH 4 y N 2 O generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí 25

26 26 Etapas de la metodología Modelado Propuestas de mitigación y adaptación Caracteriza ción de las fuentes de emisión 1 1

27 27 1ra etapa – Caracterización de las fuentes de emisión Zona de estudio Fuentes naturales de emisión Fuentes agropecuari as Orografía Cubierta Vegetal Clima por regiones y subregiones Tipos de fuentes de emisión dentro del ciclo del Nitrógeno y del Carbono Tipos de fuentes de emisión agrícolas y ganaderos

28 28 Descripción de los modelos a ocupar (Steppeler y col, 2002; Dudhia y col., 2003; Forkel y col., 2003) Mesoscale modelling fifth generation -MM5- Mesoscale modelling fifth generation -MM5- Multiscale Climate Chemistry Model -MCCM- Multiscale Climate Chemistry Model -MCCM- Modelos No-hidrostáticos (Fluidos en movimiento) Modelos No-hidrostáticos (Fluidos en movimiento) Resolución horizontal mayor a los 10 km Condición de frontera vertical es fija para todo tiempo Análisis de diagnóstico ( ) Análisis de diagnóstico ( ) Las ecuaciones se basan en el fenómeno de advección – transporte de parámetros meteorológicos por acción del viento Modelado de variables meteorológicas Transporte y dispersión de GEI

29 29 Etapa 2 - Modelado Incorporación de Variables de entrada Modelado del transporte y dispersión Modelado de variables meteorológi cas Calibración de los modelos

30 Etapa 3 – Propuestas de mitigación y adaptación al cambio climático para el sector agropecuario Objetivos Estrategias Acciones Planificación de: Identificación Zonas de mayor variabilidad climática Áreas de mayor concentraci ón de CH 4 y N 2 O Cobertura de las fuentes de emisión Metas

31 Conclusiones 31

32 32 Conclusiones y recomendaciones El análisis de los resultados obtenidos en el inventario de emisiones de CH 4 y N 2 O generados por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí mostró que las principales actividades emisoras en el año 2010 fueron: 1) manejo de excretas, con emisiones de N 2 O; 2) fermentación entérica que emite CH 4 ; y 3) residuos agrícolas que genera N 2 O. Comparando las emisiones del año base con el 2010 se encontró principalmente que las emisiones por manejo de excretas aumentaron en un 50%, lo que sugiere profundizar en la investigación de los distintos tipos mecanismos manejo de estiércol que se están utilizando en el estado. En estudios posteriores se buscará calcular la incertidumbre de dichas emisiones mediante las metodologías propuestas por el PICC para evaluar y validar los resultados obtenidos.

33 33 Conclusiones y observaciones.La metodología de modelado de dichos GEI que será utilizada se basa en el uso de los modelos MM5 y MCCM mediante la incorporación de: 1) parámetros meteorológicos como temperatura, humedad relativa, velocidad y dirección de vientos, precipitación entre otros; 2) tipos de fuentes de emisión; 3) topografía; 4) emisiones de CH 4 y N 2 O; y 5) cubierta vegetal. La siguiente etapa de este proyecto de investigación es aplicar dicha metodología para analizar la variabilidad en el tiempo de parámetros como temperatura y precipitación y la dinámica en la atmósfera de ambos GEI. A partir de ello se buscará generar propuestas de mitigación y adaptación al Cambio Climático que sean favorables para el sector agropecuario en el estado de San Luis Potosí.

34 Fuentes de consulta 34

35 35 Referencias bibliográficas Ahrens (2009), Meteorology Today. An introduction to weather, climate and the environment. Brooks/Coole. Ninth Edition. Algara M., Contreras S., Galindo G. y Mejía J. (2009), Implicaciones territoriales del fenómeno de la sequía en la Huasteca Potosina. Programa Multidisciplinario de Posgrado en Ciencias Ambientales. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Espacio Tiempo 4 (2009): Bautista F. (2009), Simulación numérica de la dispersión de aerosoles producidos por incendios forestales en el Área de Protección de Flora y Fauna La Primavera, Jalisco. Tesis para obtener el grado de Maestra en Ciencias Aplicadas. Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. Carmona J., Bolívar D. y Giraldo L (2005), El gas metano en la producción ganadera y alternativas para medir sus emisiones y aminorar su impacto a nivel ambiental y productivo. Universidad de Antioquía. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Producción Animal. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias. Vol. 18:1. Dudhia J., Gill D., Manning K., Wang W., Bruyere C., Wilson J. y Kelly S. (2003), PSU/NCAR Mesoscale Modeling System Tutorial Class Notes and Users Guide: MM5 Modeling System Version 3. Mesoscale and Microscale Meteorology Division. National Center for Atmospheric Research.

36 36 Referencias bibliográficas Field L., Embleton K. y Jones D. (2001), Manejo del estiércol del ganado. Introducción y Resúmen. Agricultural & Biological Engineering. Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Purdue University. Forkel R. y Garcia A. (2003), Manual del Multiscale Climatic Chemistry Model (MCCM). Institue for Meteorology Karlsruhe. Instituto Nacional de Ecología. González-Ávalos E. y Ruiz Suarez L.G. (2001), Methane emission factors from cattle manure in Mexico. Centro de Ciencias de la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México. ELSIEVER. Bioresource Technology 80 (2001) INEGEI (2006), Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero. México Cuarta Comunicación Nacional. Instituto Nacional de Ecología. INEGI (2011), Anuario de estadísticas por entidad federativa Instituto Nacional de Estadística y Geografía. México. Lobato S., Rodríguez O. y Mendoza I. (2003), El uso de de los modelos numéricos de mesoescala en México: un ejemplo de aplicación. [en línea]. Revista Digital Universitaria. Universidad Nacional Autónoma de México. Vol. 4. Núm. 7. Art. 21. Link:

37 37 Referencias bibliográficas Magaña V. y Caetano E. (2007), Pronóstico climático estacional regionalizado para la República Mexicana como elemento para la reducción del riesgo, para la identificación de opciones de adaptación al cambio climático y para la alimentación del sistema: cambio climático por estado y por sector. Dirección General de Investigación sobre Cambio Climático. Informe final de trabajo. Duración: 6 meses. Centro de Ciencias de la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México. Informe final del proyecto: INE/A1-006/2007. Magaña V. (2009), Guía para generar y aplicar escenarios probabilísticos regionales de cambio climático en la toma de decisiones. Embajada Británica en México. Instituto Nacional de Ecología. Centro de Diálogo y Análisis sobre América del Norte. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Núñez X. y Diamant A. (2007), On the usefulness of atmospheric measurements for air quality evaluation in the context of recent urban meteorology findings in Mexico City. Grupo de Fisicoquímica Atmosférica. Centro de Ciencias de la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México. Atmósfera 20(4), (2007). Ordóñez J. y Hernández T. (2006), Obtención de factores de emisión nacionales en el sector agrícola para disminuir incertidumbre en el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero. Instituto Nacional de Ecología. Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias.

38 38 Referencias bibliográficas PICC (1996), Directrices del IPCC para los inventarios de gases de efecto invernadero. Panel Intergubernamental del Cambio Climático. Organización de las Naciones Unidas. PICC (2000), Orientación del IPCC sobre las buenas prácticas y la gestión de la incertidumbre en los inventarios nacionales de GEI. Panel Intergubernamental del Cambio Climático. Organización de las Naciones Unidas. PICC (2001), Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001, Climate Change 2001: The Scientific Basis, Contribution of working group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. PICC. ONU. Reyes H., Aguilar M., Aguirre J. y Trejo I. (2005), Cambios en la cubierta vegetal y uso de suelo en el área del proyecto Pujal-Coy, San Luis Potosí, México, Investigaciones Geográficas. Boletín del Instituto de Geografía. UNAM. ISSN 0188, Núm. 59, 2006, pp SAGARPA (s.f.), Abonos orgánicos. Subsecretaría de Desarrollo Rural. Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA). SAGARPA (2007), Programa Nacional Pecuario Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. México. UNFCCC (1992), Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. FCCC/INFORMAL/84*. GE (S) *Nueva tirada por razones técnicas. Naciones Unidas.

39 Universidad Autónoma de San Luis Potosí Estudio del Cambio Climático generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí 39 M.C. David Enrique Flores Jiménez Dr. Marcos Algara Siller Ing. Cecilia Barrera Gutiérrez ¡Gracias por su atención!


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