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Second AIACC Latin America and
Caribbean Regional Workshop
Luis Jose Mata
ZEFc
[email protected]
IPCC
Buenos Aires 24-27 Aug. 2004
Climate Change and Water Management
Overview
Avances cientificos y tecnologicos para
evitar medidas ingenuas
La ciencia no debe solamente generar
conocimientos sino que tambien debe
influenciar la politica cientifica
Buenos Aires 24-27 Aug. 2004
Descripción General de los tópicos de la presentación
[Outline]
1- A manera de introducción: balance hidrico—cantidad de agua almacenada
en el sistema climático.
2- Precipitaciones Intensas y sus Impactos
3- Inundaciones y Sequias (Extremos Hidrológicos) sometidos a un
cambio del clima.
4- Persistencia (el efecto Hurst)
5- Adaptación y Mitigacion: Sector Agua
1- A manera de introducción—balance
hidrico—cantidad de agua almacenada
en el sistema climático.
El agua tanto es su forma liquida como congelada cubre aproximadamente
un 75% de la superficie de la Tierra.
Todos conocemos que es indispensable para el desarrollo y sustento
de la vida.
90
0
Nature
90
Image: courtesy of NASA Jet Propulsion
Laboratory
Precipitation
Distribucion es no homogenea
2000
El ciclo de agua tiene dos partes: la atmosferica y la terrestre.
Y tiene que ser analisadas como un todo.
Promediando en el tiempo
small
W
t
+ divQ = E  P
Con la exepcion de tormentas muy fuertes y para cortos periodos de tiempo
Promediando en el espacio (i.e., cuenca)
 W 
 t   divQ  E  P 
Las dos partes conectadas
Ro   S    divQ-  Wt 
Source: Mata, WCCC2003
Amounts of water stored in oceans, land, and atmosphere
Atmosphere
0,013 x 10 15 m3
E
P
361x 1012
324 x
1012
m3/year
Ocean
Land
34 x 1015
1350 x 1015 m3
Ro
Peixoto et al., 1973
Baumgartner et al., 1975
99 x
(111)
(385)
(424)
P
1012
37 x 1012
(40)
m3
E
62 x 1012
(71)
2- Precipitaciones Intensas y sus Impactos
3- Inundaciones y Sequias (Extremos
Hidrológicos) sometidos a un
cambio del clima.
No es solamente importante la cantidad de precipitacion.
Tambien lo son la frecuencia y la intensidad y quizas deberiamos
anadir la persistencia.
El calentamiento global (T & E) induces cambio climaticos, los principales
cambios son en la caracteristicas de eventos de precipitacion (intensidad y
frecuencia).
La razon es la dependencia de la intensidad de la precipitacion en la
disponibilidad de --atmospheric moisture—la cual cambia con la --water
holding capacity de la atmosfera e incrementa no linealmente con la
temperatura.
Clapeyron-Clausius equation
des
L
 0.622
dT
Rd T 2
Global Warming
Q 
Heating
Temperature  and Evaporation 
Water holding capacity 
Atmospheric moisture 
Greenhouse effect 
and
Floods
2002
Rain intensity 
Heat waves in summer of 2003
adaptation
Photos L.J.Mata
We should avoid the short memory syndrome in decision
making process
5- Adaptación y Mitigacion: Sector Agua
El articulo 2 de la UNFCCC
Article 2
ecosystem
food
s. development
Water resources
What is dangerous climate change?
2050
Small
Risk
II. Relacion entre el incremento de la temperatura media global
Y la probabilidad de ocurrencia de eventos extremos
IPCC,2001
Planners and engineers normally use estimated, for example, the average
time between events (return period).
Return period estimates normally are based on recent instrumental records.
the assumption of stationarity is used —the statistic of past events are
applicable to the future—but
climate change means that this often will not be the case .
Persistence
Buenos Aires 24-27 Aug, 2004
Doubts about water scarcity??
Water shortage in India 2003
Water wells & reservoirs dried up
Source: Munich Re (picture of the year 2003)
Buenos Aires 24-27 Aug, 2004
2003
2003
2002
2003
2003
2004
2004
2004
Water –More Nutrition per Drop
2003
2004
4- Persistencia (el efecto Hurst)
Definicion (fisica) del rango como la diferencia entre el maximo y el minimo
almacenamiento V en un tiempo determinado.
Q(t)
Vmax
V(t)
Vmin
Qav(t)
El flujo de salida es constante e igual a flujo de entrada promedio
El rango re-escalado R S(t) es propocionat a TH, donde H es el llamado
exponente de Hurst
RS (T )  T H
El exponente de Hurst (H) se ha convertido en una forma de medir
la persistencia de una serie de tiempo (por ejemplo precipitaciones)
H > 0.5 persitencia
H< 0.5 no hay persistencia
Precipitacion annual (en mm) modelada por un GCM (el ECHAM4)
Yearly average rainfall
Rainfall (mm)
900
Historical 1890-1989
A2 2000-2099
B2 2000-2099
880
860
840
820
0
20
40
Year
60
80
100
Funcion de Densidad de Probabilidad (pdf) del exponente de Hurst
ECHAM4 Hurst Coefficient pdf
6
Historical 1890-1985
SRES-B2 2000-2095
SRES-A2 2000-2095
Probability Denisty
5
4
3
2
1
0
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Hurst Coefficient, H
0.8
0.9
1
Mapa del exponente de Hurst, sobre el Oceano Pacifico
SRES-B2 ECHAM4 2000-2085, Pacific Ocean
<0.39
0.46
0.52
0.59
0.66
0.72
0.79
0.86
0.92
Banda con
caracteristicas de
artipersistencia
Green = 0.32 to 0.55
Red = 0.56 to 0.92
Mapeo Global de Persistencia
Historical ECHAM4 1890-1985
Oceans
H < 0.590
0.590 < H < 0.683
H > 0.683
Poor regression
H < 0.590 (low)
0.590<H<0.683 (medium)
H > 0.683 (high persistence)
Source: Mata & van de Giessen, 2004
Mapeo Global de Persistencia
SRES-B2 ECHAM4 2000-2085
Oceans
H < 0.590
0.590 < H < 0.683
H > 0.683
Poor regression
H < 0.590 (low)
0.590<H<0.683 (medium)
H > 0.683 (high persistence)
Mapeo Global de Persistencia
SRES-A2 ECHAM4 2000-2085
Oceans
H < 0.590
0.590 < H < 0.683
H > 0.683
Poor regression
H < 0.590 (low)
0.590<H<0.683 (medium)
H > 0.683 (high persistence)
Complementarity between mitigation and adaptation
Adaptacion es una opcion global no local (??)
Areas of complementarity between adaptation and mitigation for the water
sector in the long term, where levels of mitigation determine the levels of
adaptation needed
Source: Mata & Budhooram, 2004
AIACC Buenos Aires 2004
Temperatura de hoy = 12 C
FIN!!!
Gracias
Atmosperic pressure = 1.013 mbar
water
Average marine water temperature = 3.42
land