Download Decision Tools to Evaluate Strategies for Adaptation to Climate

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
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)
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.
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
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 Sector de Recursos Hídricos
Los distintos usos del Agua
Agua para la agricultura
Agua para naturaleza
Cantidad de Agua
Calidad del Agua
Temporalidad de los flujos
Regulación
Agua para recreación
Agua para los hogares
Agua para la industria
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
Recursos de Agua- Un Sector
Crítico de V&A


Presión
Externa
Debe considerar tanto los sistemas
manejados como los naturales
Actividades humanas afectan ambos
sistemas
Sistemas
Manejados
Producto,utilidad/bien
o servicio
Proceso de Control
Presión
Externa
Sistema natural
Sistema de
Estado
Poco control del
Proceso
Ejemplo: Agricultura
Ejemplo: Humedales
“Presiones Externas” Hidrológicas
relacionadas al Cambio Climático

Cantidad de Precipitación



Aumento de la Temperatura



Cambio en la temporalidad de los flujos
Retirada de glaciares
Frecuencia e intensidad de Precipitación


Incremento del promedio global
Diferencias regionales marcadas
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
Presiones Específicas:
Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
Presiones Específicas:
Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
Presiones Específicas:
Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
Presiones Específicas: temporalidad
de los caudales
Tendencia en la temporalidad de caudales en el Oeste
de América del Norte
Stewart et al., 2004
Analogía con el Oeste en América del Norte
http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html
Analogía con el Oeste en América del
Norte
http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/index.html
Presiones Específicas:
temporalidad de los caudales
Cambios en los caudales en ríos en el Oeste
Americano bajo Cambio Climático
250
Flujos
inexistentes
Flujo (TAF)
200
Flujos
desperdiciados
150
100
50
0
OCT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP
Primavera/Verano
Flujo Historico
Flujo con CC
Demanda
Presiones Específicas:
Retirada de glaciares
Retroceso del glaciar Broggi
Glaciar en 1979 y 1997
Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia)
Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú
Comunicación Nacional del
Perú a la UNFCCC
Francou et al., 2000
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
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).
Presiones Específicas:
Condiciones Climáticas Extremas
Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3
Arnell., 2003
Presiones Específicas:
Condiciones Climáticas Extremas
Cambios en los extremos para los 2050s, bajo HadCM3
Arnell., 1999
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
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
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
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
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?
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?
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.).
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?
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?
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

Modelos Hidráulicos

HEC-HMS escala de
cuenca, simulación
hidrológica en base a
evento, de los
procesos lluviaescorrentía


Procesos lluviaprecipitación de
corta duración para
pequeñas cuencas
Gratis, se puede
bajar de la web
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
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)
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
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
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
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
Data are organized in a tree
structure that you edit by rightclicking here.

Use the
View bar to
switch
between
your
analysis
and its
results.
You can create multiple scenarios and use
this box to switch between them.
Enter or edit
your data by
typing it
here.
Your data
are shown
here as
either a
graph or a
table.
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
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
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)
Un Sistema Simple en
WEAP21
40
60
Una restricción en la
infraestructura
10 Insatisf.
30
70
Una restricción regulatoria
10 Insatisf.
30
70
RI Satisf.
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
0
10 Insatisf.
Diferentes Preferencias
30
10
0
90
Por ejemplo un usuario
central puede preferir
tomar agua desde un
tributario debido a
menores costos de
bombeo

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
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 nodecisiones) a través de los distintas escalas
espaciales y temporales
Para apoyar la toma de decisiones
Fuerzas Impulsoras
Demografía
• Numero de personas
• Urbanización
• Vejez
Economía
• Integración con la economía global
Tecnología
• Tecnología de la computación y la
información
• Biotecnología
• Miniaturización
Medio Ambiente/Clima
• Aumento de los stress globales
Social
• Aumento en la inequidad
• Pobreza persistente
• Degradación local
Cultural
• Esparcimiento de valores de
consumismo e individualismo
• Reacción nacionalista y religiosa
Instituciones
• Instituciones globales
• Gobiernos democrático
• Rol de la sociedad civil en la toma
de decisiones
• Algo de remediación en los países
mas ricos
Quienes son los Actores?




Gobierno
Sector Privado
Sociedad Civil
El Publico





Granjeros ricos
Granjeros pobres
Urbes
Ambientalistas
O?
Considerar las Fuentes de
Incertidumbre
Ignorancia
El Entendimiento es limitado
Sorpresa
Lo inesperado y nuevo puede alterar las direcciones
Volición
Las decisiones humas importan
Pronostico y Mirada
Retrospectiva
?
A donde va la sociedad?
pronostico
?
retrospectiva
A donde queremos ir?
Como llegamos allá?
Study Definition
Spatial Boundary
Time Horizon
System Components
Network Configuration
Current Accounts
Demand
Reservoir Characteristics
River Simulation
Pollutant Generation
Resources and Supplies
Wastewater Treatment
Scenarios
Demographic and Economic Activity
Patterns of Water Use, Pollution Generation
Water System Infrastructure
Hydropower
Allocation, Pricing and Environmental Policy
Component Costs
Hydrology
Evaluation
Water Sufficiency
Pollutant Loadings
Ecosystem Requirements
Sensitivity Analysis
Estructura de WEAP
Barra de
Menú
5 Vistas
Principales
WEAP: Interfaz con el
Usuario
Use the
View bar to
switch
between
your data
and its
results.
Use the menu to do standard
functions such as creating
new areas and saving.
You can click and drag elements of the
water system from the legend onto the
schematic directly.
Idiomas:
Solo la Interfaz
Ingles
Francés
Chino
GIS layers
can be
added here.
Your can
zoom your
schematic
in or out
by sliding
the bar
here.
Español
La información esta organizada
en una estructura de árbol quese puede editar aquí
Uso de la
barra de Vistas
para cambiar
entre tus
análisis
y resultados
Se pueden crear múltiples escenarios y usar
esta ventana para cambiar entre ellos.
Entrar o editar
la información
tipeando aquí
Tu información
aparece aquí
ya sea de
manera
grafica o
como tabla.
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
Desde lo simple…
Hasta lo complejo….
Requerimientos de datos:
Oferta de Agua


Oferta de agua definida por el usuario (caudal en
determinados ríos dados como series de tiempo)
3
 Series de tiempo de caudal en río (cabecera) m /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
Caudales y Demandas son
prescritas por el usuario
Dejar que el Clima Maneje la
Hidrología
El Modulo Hidrológico
2-Baldes en WEAP
P
Plant
Canopy
Et= f(z1,kc, , PET)
Pe = f(P, Snow Accum,
Melt rate)
u
z1
Rd
Sw
L
Surface Runoff =
f(Pe,z1,1/LAI)
Interflow =
f(z1,ks, 1-f)
Percolation =
f(z1,ks,f)
Smax
z2
Dw
Baseflow =
f(z2,drainage_rate)
Existe un Modelo 2-Baldes
por tipo de Suelo
Marco Analítico de Hidrología
Integrada/Manejo de Aguas en WEAP21
Requerimientos de Datos:
Demanda

Datos para la demanda de agua: multisectorial

Demanda municipal e industrial



Demandas en la agricultura



Agregada por sector económico (manufactura,
turismo, etc.)
Desagregada por población (ej., uso por
persona, uso por grupo socioeconómico)
Agregado por área (# hectáreas, uso anual de
agua por hectárea)
Desagregado por requisitos para cada cosecha
Demandas de los ecosistemas (caudales
mínimos ecológicos)
Requerimientos de datos (continuación)
SECTOR
SUBSECTOR
USO FINAL
APARATO
Agricultura
Algodón
Arroz
Trigo
...
Irrigación
...
Tendido
Aspersión
Goteo
Industria
Energía
Petróleo
Papel
...
Enfriamiento
Procesos
Otros
Standard
Eficiente
...
Municipal
Ciudad del Sur
Ciudad oriental
...
Familia única
Multi-familiar
...
Cocina
Baño
Ducha
Toilet
...
Ejemplos donde encontrar Datos

Conocimiento local!

Clima
http://www.ncdc.noaa.gov/cgi-bin/res40.pl
http://ingrid.ldgo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCDC/.GCPS/.MONTHLY/.STATION/

Hidrología (Global Runoff Data Center)
www.grdc.bafg.de

GIS
http://data.geocomm.com/catalog/

Recursos generales
www.weap21.org
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
Modelando Caudal en Ríos
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
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…
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
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
MCA: Resultados claves



La mejor opción o…
Una lista reducida con las opciones
preferidas o…
Una caracterización de las
posibilidades aceptables e
inaceptables
MCA: Datos claves

Criteria de evaluación

Medidas relevantes para cada criterio
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
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!
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
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
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)
Registrar WEAP bajo la ventana de Help en
el menú y seleccionar “Register WEAP”