Potenciales impactos del cambio climático en el ciclo ... · Variables Campo Laboratorio Calculo...

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PROAGRO

Gestión Integral de Cuencas

28.06.2011

Potenciales impactos del cambio climático en el ciclo

hidrológico de la cuenca del Río Comarapa


PROAGRO


• Objetivos

• Método

• Modelo SWAT

• Modelos climáticos - Escenarios de cambio climático

• Impactos en el ciclo hidrológico

• Modelo WEAP - Manejo de RRHH bajo escenarios

de cambio climático

• Discusión

Contenido de la presentación


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Objetivos del estudio

• Identificar potenciales impactos del cambio climático en el ciclo

hidrológico de la cuenca del río Comarapa y brindar elementos para

la formulación de medidas de adaptación.


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Método

• Datos

meteorológicos

• Cobertura y Uso

de la Tierra

• Suelos

Modelo Hidrológico

SWAT

Resultados

Modelo de

circulación

regional

Modelo Hidrológico

bajo escenarios de

Cambio Climático

impactos en la

modalidad de uso del

agua WEAP

Medidas de adaptación


PROAGRO


Secuencia de la Modelación

Modelo Regional de

Cambio climático

Modelo Hidrológico

SWAT WEAP con

Escenarios de Cambio

Climático y Medidas de

Adaptación

Modelo Ciclo

Hidrológico

Modelo Ciclo Hidrológico

SWAT con escenarios de

Cambio Climático

Identificación de Impactos o

tendencias

Formulación de medidas de

Adaptación

Evaluación - Adecuación

Tendencias de

Cambio Climático

Global

Ejecución de Medidas de

Adaptación


PROAGRO


Modelo SWAT – ¿Cómo funciona?


PROAGRO



Métodos de cálculo de los principales procesos:

Escurrimiento superficial Número de Curva SCS

Green & Ampt

Evapotranspiración Penman – Montheit

Hargreaves

Transito de agua y sedimentos en ríos Almacenamiento variable

Muskingum

Movimiento de agua en el suelo Cap. de almacenamiento

Modelo SWAT


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Unidades de respuesta hidrológica HRUs (combinación unica de cobertura pendiente suelo)


PROAGRO


Datos de entrada SWAT

Modelo Digital de Elevación

Por interpolación curvas de nivel

IGM 1:5000

Resolución 10m

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• Mapa de suelos

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Modelo SWAT – Datos de entrada

• Mapa de suelos

Parámetros edáficos para cada perfil (en base de datos)

Variables Campo Laboratorio Calculo

Grupo hidrológico X

Máxima profundidad de raíces X

Fracción de porosidad del suelo X

Volumen de fragmentación X

Textura X

Profundidad del horizonte X

Densidad aparente X

Capacidad de retención de agua X X

Conductividad hidráulica X

Contenido de carbono orgánico X X

% de Arena, Arcilla y Limo X X

Albedo X X

Factor de erodabilidad K X

Conductividad eléctrica X

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• Mapa de cobertura de la

tierra

28.06.2011 Seite 13Página 13

PROAGRO




• Mapa de cobertura de la tierra

Parámetros (agua-suelo-atmósfera) para cada unidad (base de datos)

Parámetros principales

Eficiencia en el uso de radiación

Índice de área foliar y diferentes fracciones según etapas e crecimiento

Altura máxima de dosel

Máxima profundidad de raíces

Temperatura optima para crecimiento

Temperatura mínima (base) para el crecimiento

Relación Nitrógeno /rendimiento

Relación Fosforo /rendimiento

Relación Nitrógeno/biomasa

Conductancia estomatal

Presión de vapor

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• Datos meteorológicos e

hidrométricos

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• Datos meteorológicos

Parámetros climáticos (base de datos)

Variables climáticas (Series diarias) Parámetro calculado

Temperatura máxima y mínima Tra máxima mensual promedio*

Tra. mínima mensual promedio*

Desviación estándar Tras. Diarias Máximas y mínimas

Precipitación Precipitación media mensual*

Desviación estándar de la precipitación diaria*

Coeficiente de asimetría de la precipitación diaria del mes*

Probabilidad de ocurrencia de día lluvioso después de un día seco*

Probabilidad de ocurrencia de día seco después de un día lluvioso*

Promedio de días con lluvia*

Máxima intensidad de lluvia para 0.5 horas*

Ubicación Latitud - Longitud Horas luz

Radiación solar promedio

Humedad relativa del ambiente Punto de roció **

Velocidad de viento Velocidad media

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Modelo SWAT – Calibración

Modelo SWAT

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

en

e-9

2

ab

r-9

2

jul-

92

oct-

92

en

e-9

3

ab

r-9

3

jul-

93

oct-

93

en

e-9

4

ab

r-9

4

jul-

94

oct-

94

en

e-9

5

ab

r-9

5

jul-

95

oct-

95

en

e-9

6

ab

r-9

6

jul-

96

oct-

96

en

e-9

7

ab

r-9

7

jul-

97

oct-

97

en

e-9

8

ab

r-9

8

jul-

98

oct-

98

en

e-9

9

ab

r-9

9

jul-

99

oct-

99

en

e-0

0

ab

r-0

0

jul-

00

oct-

00

en

e-0

1

ab

r-0

1

jul-

01

oct-

01

Cau

dale

s m

3seg

-1

Caudales La Canada

Caudales SWAT

NSE 0.6 >0.5

PBIAS -14 +- 20

RSR 0.6 <0.7

Moriasi, D. N., J. G. Arnold, et al. (2007)

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Escenarios de Cambio Climático en el Modelo

GCM

ECHAM4 2071 - 2100

2001 - 2030

RCM Cuenca Comarapa

• Precipitación

• Temperatura

• Humedad relativa

• Radiación solar

Escenario CC

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Experimentos

1961-1990 2001-2030 2071-2100

Insumos línea base A2 B2 A1B A2 B2 A1B

ECHAM4 x x x - x x -

HadAM3P x - - - x x -

HadCM3Q x - - x - - xERA40 x - - - - - -

24 experimentos (50x50 y 25x25km)

Modelo Climático Regional para Bolivia

Chistian Seiler – FAN

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Validación con datos meteorológicos

Temperatura (54 estaciones) Precipitación (57 estaciones)

Chistian Seiler – FAN


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Resultados Validación

– análisis grid-a-grid (i)


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Resultados – análisis

punto-a-punto (i)

Bolivia y Tierras

Bajas


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PROAGRO



Resultados – análisis

punto-a-punto (i)

sub Andes y altiplano

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PROAGRO


28.06.2011 Seite 24Página 24

PROAGRO


28.06.2011 Seite 25Página 25

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MAPAS RASTER (res.25km)

PROMEDIO MENSUAL 30AÑOS

Precipitación

Temperatura media

Radiación solar

Humedad Relativa

PRECIS x01, x02, x03, x04, x05


PROMEDIO MENSUAL

30AÑOS

Precipitación

Temperatura media

Radiación solar

Humedad Relativa

PRECIS x01 (línea base)

Diferencia


CAMBIO MENSUAL PROMEDIO

30AÑOS

Precipitación

Temperatura media

Radiación solar

Humedad Relativa

Escenarios , x02, x03, x04, x05

Resampleado

Unidades

compatibles con

SWAT

MAPAS RASTER (res.0.2 km)

CAMBIO MENSUAL PROMEDIO

30AÑOS

Precipitación

Temperatura media

Radiación solar

Humedad Relativa

Escenarios x02, x03, x04, x05

Conversión de

unidades

MAPAS VECTOR

SUBCUENCAS

SWAT

Análisis espacial

FACTORES DE CAMBIO

POR SUBCUENCA

no

si

Escenarios de Cambio Climático en SWAT

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PROAGRO


Factores de cambio

para diferentes

variables climáticas

Escenarios de Cambio Climático en SWAT

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-25,00

-22,00

-19,00

-16,00

-13,00

-10,00

-7,00

-4,00

-1,00

2,00

5,00

8,00

11,00

14,00

17,00

x02 x04 x03 x05

Ca

mb

io %

Escenarios de Cambio Climático

Precipitación

Evapotranspiración

Flujo base

Generacion de agua

Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico

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Evapotranspiración

Promedio anual por

subcuenca


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Flujo base

Promedio anual por

subcuenca


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PROAGRO


Generación de agua

Promedio anual por

subcuenca


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PROAGRO


Producción de

sedimentos

Promedio anual por

subcuenca


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PROAGRO



Promedio mensual para

la cuenca

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PROAGRO



Significancia estadística de los cambios

<-1.9% >3% < -4.7% < - 7%

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PROAGRO


• Datos

meteorológicos

• Cobertura y Uso

de la Tierra

• Suelos

Modelo Hidrológico

SWAT

Resultados

Modelo de

circulación

regional

Modelo Hidrológico

bajo escenarios de

Cambio Climático

impactos en la

modalidad de uso del

agua WEAP

Medidas de adaptación

Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH

El software Water

Evaluation & Planning

(WEAP), es una

herramienta diseñada para

brindar soporte a la

temática del manejo de

recursos hídricos.

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PROAGRO



Esquematización en WEAP

• Principales nodos de demanda

• Principales fuentes de agua

• Enlaces conectivos

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PROAGRO



Insumos para WEAP

• Resultados SWAT

a) Series temporales resultado de la

simulación SWAT. x02 y x04.

• Información sobre demanda hídrica

a) Demandas actuales de riego

(resultados de software ABRO)

b) Demanda de agua para consumo

Comarapa (cooperativa local).

c) Volúmenes de operación de la represa

La Cañada y proyección de la

capacidad de almacenamiento

(Wachholz, 2001).

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PROAGRO



Árbol de escenarios en WEAP

Escenario de referencia (periodo 1993-2001) que representa las condiciones

actuales sin cambio climático.

Escenario de cambio climático para los años 2020-2030.

Escenario de manejo para el periodo 2020-2030

Escenario de cambio climático para los años 2090-2100.

Escenario de manejo para el periodo 2020-2030

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PROAGRO



Variación de la oferta de agua

Promedio mensual

Total anual

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Sitio de demanda Nivel de actividad anual Tasa de uso anual de agua

1992 2100 1992 2100 Unidad

Población Comarapa 937 familias 1900 familias 140 140 m3familia-1

Agricultura zona alta 108 ha * 180 ha 16122 * 16122 m3 ha-1

Agricultura zona media 491 ha * 600 ha 7833 * 7833 m3 ha-1

Agricultura zonas baja 1201 ha * 2000 ha 18101 * 18101 m3 ha-1


Proyección de la demanda de agua

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Variación mensual de la demanda de agua

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Demanda de agua no cubierta

0

5

10

15

20

25

Mm

3añ

o-1

CC 2001-2030

CC 2070-2100

Referencia (no CC)

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0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Abr May

Mm

3m

es

-1

CC 2020-2030

CC 2090-2100


Volumen de agua en la represa La Cañada

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Zona/CultivoSistema de riego superficie (ha)

Actual ABRO Mejorado Aspersión Goteo

Cuenca baja 1201 665 525 11

Cuenca media 491 207 274 10

Cuenca alta 101 44 33 24

Eficiencia de riego

.

Captación 0.8 0.9 0.9 0.9

Conducción 0.75 0.95 0.95 0.98

Distribución 0.75 0.8 0.95 0.98

Aplicación 0.55 0.65 0.75 0.92

Total 0.25 0.44 0.61 0.80

Reforestación cuenca alta Optimización sistemas de riego

Medidas de adaptación al CC

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Medidas de adaptación al CC - Efectos

Reducción de la demanda no cubierta

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Reducción de la demanda no cubierta – zonas agrícolas en cuenca media

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PROAGRO


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Reducción de la demanda no cubierta – zonas agrícolas en cuenca media

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PROAGRO


Discusión

o Si bien el modelo SWAT demanda bastante información, es posible

adecuarlo a ciertas limitaciones.

o SWAT es útil y versátil para representar procesos hidrológicos a

distintos niveles agregación espacial y escalas.

HRUs umbrales de agregaciòn

Cuencas de pequeña o gran extensión

28.06.2011 Seite 48Página 48

PROAGRO


Discusión

o SWAT permite diversas agregaciones temporales de los resultados del

modelo.

o SWAT facilita el análisis de otros procesos vinculados al ciclo

hidrológico (deforestación, inundaciones, contaminación, ecosistemas)

Series diarias, mensuales, anuales

Relación hidrología- dinámica de inundaciones

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Discusión

o Es necesario generar y analizar el efecto de otros escenarios de

Cambio Climático (GCMs – RCMs).

o Es necesario explorar diversas formas de inclusión de escenarios de

CC en el modelo (series diarias, métodos estadísticos, etc)

Considerar otros GCMs RCMs Inclusión de escenarios de CC en el modelo

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PROAGRO


Discusión

o Combinación SWAT WEAP tiende la brecha entre los ámbitos: biofísico

y socioeconómico.

o WEAP permite caracterizar y evaluar diversos escenarios de manejo de

RRHH, requiere gran volumen de información.

o WEAP puede considerarse como una herramienta de gestión y/o

planificación.

Future Water,2008

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PROAGRO


Gracias

Alex Ovando

FAN Bolivia

[email protected]

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