Segundo Curso-Taller sobre Modelación y Predicción Hidrológica University of Washington, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, y National Oceanic and Atmospheric Administration IMTA Jiutepec, Morelos. México. 30 de Marzo al 3 de Abril 2009

Participación Universidad de Washington (UW)   Universidad de Washington (UW) Grupo de Investigación de Hidrología de Superficie, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) Sub-coordinación de Hidrometeorología Sub-coordinación de Gestión Integrada del Agua National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)  Responsables: Dennis P. Lettenmaier (UW) Francisco Muñoz Arriola (UW) René Lobato Sánchez (IMTA) Esteban Pardo García (IMTA) Ana Wagner Gomes (IMTA)   Contribuciones: Shraddhanand Shukla (UW) Chunmei Zhu (UW) Theodore Bohn (UW) Alan Hamlet (UW) Francisco Muñoz Arriola (UW) Ponentes: Andrea Ray (NOAA)

Motivación Hacer uso de tecnologías de modelación para contribuir al mejor entendimiento de la Hidrología en México Mejorar el monitoreo y predicción de los recursos hídricos en México

Organización del Curso Hidrología en un contexto climático y meteorológico Modelaje Hidrológico Practica con el modelo de Capacidades de Infiltración Variable (VIC) Aplicaciones Predicción hidrológica Practica con el Sistema de Predicción Hidrológica Humedad de Suelo Avenidas de Ríos Sequía Experiencias en México

Generalidades Organización Hidrología en un Contexto Climático y Meteorológico Retos de la predicción Hidrológica México en un contexto global hídrico Escalas de tiempo y espacio

Retos de la Predicción Hidroclimatológica en un Contexto Global Entendimiento ciclo hidrológico local en un contexto global El articular el papel del agua en un contexto más amplio asociado al sistema tierra Nos permitirá ver nuevas rutas, umbrales y sorpresas que resalten el papel de los mecanismos de gran escala en la dinámica de los sistemas Sustentabilidad de ecosistemas y del humano Evaluarles como un sistema Global e Interactivo incluyendo Procesos Físicos (Ciclo Hidrológico) Procesos biológicos y biogeoquímicos (apoyados en la biodiversidad) Procesos mediados por el ser humano (manejo del agua y gobernabilidad asociados la sociedad, economía y la salud humana global-local)

Cambios en las Características Físicas Evaluación de cambios de largo periodo en el almacenamiento de humedad en la superficie y en la sub-superficie, el escurrimiento Persistencia de cambios en los patrones de lluvia e hidrología locales En general, hay un entendimiento deficiente en: la manifestación global en los mecanismos locales Intensidad de cambios en diferentes regiones

Escurrimiento Global http://www.grdc.sr.unh.edu/html/Runoff/animation.html

Cambios en la Química y Biología Hay modificaciones de largo periodo en los flujos de nutrientes y sedimentos en los diferentes componentes del ciclo hidrológico (además de los niveles de parámetros clave en la calidad de agua y el hábitat) Calidad del agua en países desarrollados mejora mientras en países en desarrollo se deteriora Persiste el uso desmedido de los recursos biológicos en ecosistemas acuáticos Más del 20% de los peses de agua dulce se encuentran extintos o bajo amenaza de extinción en décadas recientes Deficientes sistemas de monitoreo en el mundo, por lo tanto, hay una deficiente medición de estos problemas

Monitoreo de Calidad de Agua GEMS

Cambios en el Uso y Consumo Antropogénicos del Agua Existen cambios en el uso de agua por diferentes sectores económicos y regiones Países desarrollados muestran una ligera baja en el consumo de agua mientras que países en desarrollo la incrementan dramáticamente Producen cambios en los patrones de estrés hídrico con consecuencias globales inciertas Sólo recientemente se ha iniciado el análisis de los cambios en el uso del agua (cambios poblacionales, de ingreso, tecnología y patrones de consumo) y sus impactos en la sociedad, salud humana y el crecimiento económico

Consumo Mundial de Agua

México en un Contexto Global Hídrico Diversidad climática que va desde tropical a árido Una amplia características topográficas Amplia diversidad de ecosistemas, suelos, cultivos agrícolas, desarrollos urbanos, etc. En vías de Desarrollo Económico Crecimiento Poblacional Sostenido Impacto al Medio Ambiente Baja inversión (pública y privada) en ciencia y tecnología Deficientes sistemas de monitoreo y análisis por falta de apoyo

Diversidad Biogeográfica, Topográfica, Geológica, Hidrológica, y Climática 23 regiones climáticas 13 grandes regiones hidrológicas Fenómenos importantes el monzón de mexicano y la sequía interestival Influencias de escala media y alta: Oscilación Décadal del Pacifico y El Niño Zonas de actividad eólica y mareas importantes Más del 70% de la superficie terrestre se encuentra en áreas de topografía escarpada Los mayores asentamientos humanos se encuentran tierra adentro (no en las zonas costeras) Regiones sismológica y vulcanicámente activas Tipo de suelo esta relacionado con la disponibilidad recursos renovables y no renovables Actividad minera insipiente desde la colonia (incluida la actividad petrolera) Más alta biodiversidad en los paises de Norteamerica La actividad agrícola es aún de las más importantes Mayor diversidad en variedades de maíz en el mundo Casi 10 veces menos estaciones meteorológicas que los vecinos 1 hidrólogo o meteorólogo por cada 500000 de habitantes (los vecinos tienen 1 por cada 20000) La sequía es la mayor fuente de perdidas en el sector agrícola Fenómenos hidrológicos en un contexto meteorológicos y climáticos poco estudiados Mayor tasa de deforestación en Norte America Creciente introducción de transgénicos Alta tasa de desaparición de especies Act. Minera, usualmente asociada a contaminación del Medio Ambiente Dificultad para las mediciones (en todo el mundo) Escaso conocimiento en regiones con relieve de este tipo

México en un Contexto Global Hídrico Retos Conservación de la biodiversidad natural (y agrícola) Sustentabilidad de ecosistemas y de actividades humanas Investigación de diferentes regiones climáticas en diferentes escalas espaciales y temporales Monitoreo, predicción, y análisis Implicaciones Desarrollo Económico y Social Salud Humana Sectores involucrados: social, económico, gubernamental, científico y tecnológico

Cómo Afrontar los Retos Asociados a la Problemática del Agua La Propuesta Herramientas Usar la infraestructura y conocimiento existente en conjunción con nuevos desarrollos científicos y tecnológicos Incrementar y mejorar mediciones (usar nuevas técnicas) Modelaje Ambiental (hidrológico, atmosférico, biogeoquímico, acoplamientos) Sistemas de monitoreo y predicción ambiental (conjunción de las herramientas anteriores) Metas DESARROLLAR, TRANSFERIR y APLICAR adelantos científicos y tecnológicos Sostener las actividades humanas y del sistema tierra (ecosistemas) en ARMONÍA.

Contexto Climático y Meteorológico http://trmm.gsfc.nasa.gov/trmm_rain/Events/all_years.3B43.color.annotated.gif http://nomads.ncdc.noaa.gov/images/grid-221.gif http://www.hydro.washington.edu/forecast/sarp/

ESCALA ESPACIAL tiempo Flujos de Humedad y Energía

Escala Temporal Meteorología Climatología Paleoclimatología Atmósfera Pronóstico del tiempo Pronóstico de inundaciones hoy 1 semana 2 semanas Superficie Terrestre Climatología Océano décadas décadas semanas Pronósticos Estacionales Hidrológico Sequías Climático Oscilaciones Cambio Ambiental Climático Cambios de uso de suelo Oscilaciones Paleoclimatología

Herramientas

Observaciones Sensoria Remota Estaciones Meteorológicas Modelaje

Uso de Modelos Desarrollo Científico y Tecnológico Observaciones Modelaje Precipitación Vegetación Nubosidad Modelaje Atmosférico Reverdecimiento Cambio de Uso de Suelo Predicción Hidrológica Evapotranspiración Predicción de Incendios Modelo de Hidrológico de Superficie Terrestre (VIC) Sistemas de Predicción Hidrológica

Relación entre los Modelos y Sistemas de Predicción hidrológica Atmósfera Superficie Terrestre humedad Energia Sistema de Predicción Modelo Salidas del Modelo

University of Washington/Princeton University North American Hydrological Systems (NAHS) Low resolution NAHS (1/2 degree) Monitoring NAHS Forecast High resolution NAHS (1/8 degree) done In progress (12/2008 to 01/2009) US MEX In progress (11/2008) done Forecasting Forecasting