Los recursos hídricos nacionales ante el cambio climático

Transcripción

1 2 Congreso Nacional de Investigación en Cambio Climático Programa de Investigación en Cambio Climático Los recursos hídricos nacionales ante el cambio climático Gmo. Enrique Ortega Gil Octubre 2012

2 1. Evaluación de la vulnerabilidad del sistema de presas del río Grijalva ante los impactos del Cambio climático. II INE. 2. Comentarios sobre la propuesta de Agenda futura de Investigación Climática 1

3 1. Evaluación de la vulnerabilidad del sistema de presas del río Grijalva ante los impactos del Cambio climático 2

4 Efectos del Cambio del Clima (CC) Cuenca y sistema de presas del río Grijalva Objetivos Identificar impactos del CC Evaluar la vulnerabilidad de los sistemas usuarios del agua y la población expuesta a inundaciones ante la variación de la disponibilidad y lluvias extremas provocadas por el CC Definir opciones de adaptación que mitiguen los efectos del CC en los sectores dependientes del agua 3

5 Metodología Revisión bibliográfica: Cambio del Clima (CC) y recursos hídricos T P T P CC Modelos para Escenarios Global Nacional Sureste T temperatura P lluvia Volumen (V) de agua disponible y Generación (G) en las presas del Grijalva con CC T P V G T P Reducción máxima: V G Efectos en generación hidroeléctrica, bosques y otras actividades Medidas de adaptación: Sistemas humanos y naturales h Tirante (h) del nivel del agua desde desembocadura hasta 100 km aguas arriba con 2 m de sobre elevación del mar h Revisión de los bordos del cauce Samaria Sistemas de infraestructura hidráulica Bases datos, Estudios y Planes hidráulicos del Grijalva 4

6 Cuenca subregiones hidrológicas, subcuencas y ríos principales Clave Subregiones hidrológicas Subcuencas hidrológicas Ríos principales 5

7 Cuenca subcuencas y ríos principales Clave Subregiones hidrológicas Cuencas hidrológicas Ríos principales 6

8 Vasos de almacenamiento de las presas hidroeléctricas Clave Subregiones hidrológicas Cuencas hidrológicas Ríos principales Presas hidroeléctricas 7

9 Topografía 100 msnm 1,000 msnm 2,000 msnm 8

10 Climas Lluvias en verano (w); w2 +húmedo w1 intermedio w0 +seco Lluvias abundantes todo el año (f); m mes más frío. 9

11 Lluvia media anual LLUVIA MEDIA ANUAL mm 600 a 800 mm 800 a 1200 mm 1200 a 1500 mm 1500 a 2000 mm 2000 a 2500 mm 2500 a 4000 mm mas de 4000 mm 10

12 Porcentaje de días si TX > percentil 90 (%) C Tendencias de temperaturas máximas Temperaturas medias mensuales en C Cuenca Alta y Media del río Grijalva. Promedio mensual de la temperatura media C Comparación de series de tiempo promedio en las áreas para porcentaje de días cuando Tmáx > 90% (TX90p) PROMEDIO GRIJALVA 5 per. media móvil (PROMEDIO GRIJALVA) C Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Mes 5 0 Se observa una tendencia de incremento de T moderada. 11

13 mm PRECIPITACIÓN TOTAL DÍAS HÚMEDOS (mm) Tendencias de lluvias medias Lluvia media mensual mm Tendencias de lluvia anual total en días húmedos Cuenca Alta y Media del río Grijalva Angostura Chicoasén Malpaso Peñitas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic 1,800 1,700 1,600 1,500 1,400 1,300 1,200 1,100 1, PROMEDIO GRIJALVA Día húmedo: lluvia 1 mm 5 per. media móvil (PROMEDIO GRIJALVA) No se observa una tendencia de aumento de lluvia. Zona de transición. 12

14 LLUVIA MÁXIMA EN 24 h mm LLUVIA MÁXIMA EN 24 h mm Lluvias máximas en 24 h Tr años Periodos de retorno Tr años Periodos de retorno Ln(Ln(Tr/(Tr-1))) -Ln(Ln(Tr/(Tr-1))) Angostura. Ajuste Gumbel. Malpaso. Ajuste Gumbel. 13

15 Lluvias máximas en 24 h Lluvias máximas en 24 h con Tr= 100 años Valores en mm 14

16 GASTO UNITARIO q (m^3/s/km^2) Comparación de gastos de diseño de los vertedores de las presas con los gastos máximos regionales ENVOLVENTE CREAGER REGIÓN GRIJALVA - USUMACINTA q Tr=10,000 años 1000 Gastos máximos PEÑITAS 45% 1 MALPASO 36% CHICOASÉN 19% ANGOSTURA 48% ÁREA DE LA CUENCA km^2 15

17 Integración global Énfasis regional Escenarios del cambio climático Énfasis económico A1 Mundo: orientado al mercado Economía: mayor crecimiento por persona Población: máxima en 2050, declina después Gobernabilidad: interacciones regionales fuertes, convergencia en el ingreso Tecnología: tres grupos de escenarios: A1F: uso intensivo de fósiles A1T: fuentes de energía no fósil A1B: balance en todas las fuentes A2 Mundo: diferenciado Economía: orientada regionalmente, crecimiento por persona más bajo Población: con incremento continuo Gobernabilidad: preservación de las identidades locales Tecnología: desarrollo fragmentado y muy retrasado. B1 Mundo: convergente Economía: con base en servicios e información, crecimiento menor que en A1 Población: igual que A1 Gobernabilidad: soluciones globales a la sustentabilidad económica, social y ambiental Tecnología: limpia y eficiente en el uso de recursos B2 Mundo: soluciones locales Economía: crecimiento por persona intermedio Población: con incremento continuo, pero con tasa menor que A2 Gobernabilidad: soluciones locales y regionales a la protección ambiental y a la equidad social Tecnología: desarrollo más rápido que A2, menos rápido y más diverso que A1 y B1 Énfasis ambiental 16

18 Escenarios de cambio climático para el sur de México Para el estudio se utilizaron los escenarios regionales generados de ensambles de modelos regionalizados mediante la técnica conocida como Regresión por Componentes Principales (PCR). Como resultado se obtuvieron mapas de las proyecciones de los escenarios A1B y A2 para los períodos y , para los cambios de la T y las anomalías de la P media. Con base en los resultados se obtuvieron las zonas con valores comunes que se indican a continuación, tanto para los cambios de la temperatura, como para la lluvia. Zonificación para escenarios Baja Media Alta 17

19 Escenarios de cambio climático para el sur de México Para el estudio se utilizaron los escenarios regionales generados de ensambles de modelos regionalizados mediante la técnica conocida como Regresión por Componentes Principales (PCR). RESUMEN DEL ESCENARIO A1B EN EL GRIJALVA - USUMACINTA Grijalva Usumacinta (Zonas) Escenario A1B Año Alta Media y baja Alta Media Baja Incremento de temperatura Anomalía de la lluvia % de la C media anual Grijalva Usumacinta (Lluvia %, Temperatura C) Escenario Año Alta Media Baja A1B , , , , , ,

20 Lluvia máxima en 24 h (mm) Lluvia máxima en 24 h (mm) Lluvia máxima en 24 h (mm) Máxima Lluvia Diaria (P d ) Tendencias de extremos Estación Histórica A1B A1B-2050 Tr AÑOS Estación Histórica A1B A1B-2050 Tr AÑOS Tr (años) Tr (años) Tr (años) Estación Histórica 7001-A1B A1B-2050 Tr AÑOS ELEVACIONES SOBRE EL NIVEL MEDIO DEL MAR EN METROS Con base en la técnica de Generadores Estocásticos de Tiempo Meteorológico (GETM), se obtuvieron los valores máximos de la P d, los cuales muestran una disminución media del 9% en la P Tr=100 años. Se supone un decremento en los Q máx del mismo orden. 19

21 V (Millones de metros cúbicos) Sistema de presas hidroeléctricas más importante del país en cuanto a generación eléctrica. Capacidad efectiva instalada 4,800 MW. Sistema hidroeléctrico del río Grijalva 55% 1% Sistema de presas Capacidad Total 23,829 Mm 3 39% 5% Volúmenes de escurrimiento por cuenca propia Mm ANGOSTURA CHICOASÉN MALPASO PEÑITAS 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 20

22 GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA GWh MODELO DE SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE PRESAS DEL RÍO GRIJALVA Calibración del modelo 1. Datos mensuales: presas, volúmenes de escurrimiento y políticas de operación WEAP 2. Calibración con producción de generación de energía y los volúmenes derramados. 20,000 18,000 16,000 14,000 12,000 10,000 GRIJALVA HISTÓRICO GEN. MEDIA HISTÓRICO 11,600 GWh GEN. MEDIA SIMULADO 11,940 GWh Histórico GRIJALVA SIMULADO Simulado 8,000 6,000 4,000 2,

23 Millones de m ^3 MODELO DE SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE PRESAS DEL RÍO GRIJALVA Relación Lluvia - escurrimiento 1. Datos mensuales: lluvia, temperatura, humedad, viento, uso del suelo, infiltración, presas y políticas de operación 2. Calibración con volúmenes escurridos 4,500 4,000 3,500 3,000 ESCURRIMIENTO TOTAL REGISTRADO ESCURRIMIENTO TOTAL SIMULADO Volúmenes medios anuales Total histórico 20,070 Mm 3 Total simulado 19,950 Mm 3 2,500 2,000 1,500 1, ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 22

24 Efectos del Cambio del Clima. A1B. 1. Hipótesis: el modelo calibrado para Lluvia Escurrimiento es la opción base, sin cambio de clima. 2. Para apreciar los efectos del Cambio del Clima, del resumen del Escenario A1B se obtuvo: o El incremento de la Temperatura tiene un rango de +0.9 a +1.6 C o El decremento máximo de la Precipitación es de -6.7 % En consecuencia, se definieron los rangos siguientes y las claves de las coordenadas (P y T). DECREMENTO LLUVIA ANUAL % 5 10 ASCENSO TEMPERATURA MEDIA ANUAL C El análisis se realizó para cada presa y para el sistema general. 23

25 DELTA T C DELTA T C DELTA T C Volúmenes escurridos % Grijalva. A1B. Generación eléctrica % % 2 81% GRIJALVA (Volúmenes de entrada en miles Mm^3) 80% 83% GRIJALVA (Volúmenes de de entrada en en miles porcentaje) Mm^3) 85% 87% 89% 90% 92% 93% 95% 97% 2.5 GRIJALVA (Generación miles en porcentaje) GWh 80% 79% 82% 84% % 1 81% % % 80% 83% % 81% 1 85% 85% 86% 87% 87% 88% 88% 89% 89% 90% 90% 91% 91% 92% 92% 94% 95% 97% 86% 88% 93% 94% 96% 98% -10% -5% 0% 81% % 86% 82% 83% 83% 85% 83% 84% 85% DELTA LLUVIA 85% 91% 85% 94% 87% 87% 93% 95% 87% 94% 97% 89% 89% 96% 98% 89% 97% 98% 90% 99% 100% 91% 91% 90% 91% 92% 93% 92% 93% 90% 95% 94% 93% 94% + x 94% 95% 96% 95% 96% 97% 98% 97% 97% 98% 99% 77% 2 79% 78% % 80% 79% 1 81% 80% % 80% 81% 82% 83% 82% 84% 86% 83% 85% 87% 84% 86% 88% 85% 85% 87% 89% 88% 89% 90% 90% 90% 91% 91% 93% + 92% x 94% 95% 91% 93% 95% 93% 94% 96% 97% 95% 96% 98% 99% 82% 84% 86% 88% 90% 92% 94% 95% 97% 98% 100% 0-10% -5% 0% DELTA LLUVIA 81% 0 83% 85% 86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% -10% -5% 0% DELTA LLUVIA Reducción máxima V= 13 % Reducción máxima G= 17% Grijalva Usumacinta (Lluvia, Temperatura) Tarifa media $1.70 / kwh Pérdida CFE= $ 3,611 millones/año Esc enario A1B Año Alto Medio Bajo x x -3.8, , , , , , 1.4 El decremento en el volumen escurrido alcanza un máximo en Chicoasén del 16% del volumen medio anual y la disminución mayor en la generación hidroeléctrica se observa en Malpaso (21%). 24

26 Efecto de la elevación del mar No hay una conclusión final sobre el incremento global medio del nivel del mar (NM) de los últimos 100 años. La incertidumbre es grande, por la escasez de estaciones y porque los cálculos tienen diferencias regionales en las tendencias. El IPCC proyecta al final del siglo un ascenso de 60 cm del NM, valor que ha dado lugar a un debate científico. Por ello, se supusieron tres elevaciones del NM para la zona costera de Tabasco y se generaron secciones para aplicar el modelo unidimensional de cálculo de flujo permanente del II-UNAM para los gastos de 500, 1,000, 4,000 y 6,500 m 3 /s. 25

27 COTA, m Efecto de la elevación del mar CAUCE SAMARIA (Q 6,500 m 3 /s Y o = 2m) Fondo del cauce BORDOS SLA Q=6500 m3/s Yo 2m La zona de Villahermosa no se afecta, pero la zona lagunar requiere estudio de medidas de protección. A B C D E F G H I 12 Zona lagunar Villahermosa OXIACAQUE DISTANCIA DESDE EL MAR, km 26

28 Conclusiones En todos los escenarios el incremento de la temperatura se observa en dos zonas de la cuenca, la alta hasta Angostura y el resto. Los valores mayores se tienen en la zona media y baja. Los decrementos mayores de la lluvia se tienen en la cuenca alta y en menor medida en la parte baja. En la parte media de la cuenca no se observa variación. En el escenario A1B (2050): Se proyecta un incremento de la temperatura media anual de 1.6 C, así como un decremento de la lluvia anual de 5% en la parte alta. En la cuenca media no hay variación y en la cuenca baja el decremento es de 2.5%. El decremento en el volumen escurrido alcanza un máximo en Chicoasén del 16% del volumen medio anual y la disminución mayor en la generación hidroeléctrica se observa en Malpaso (21%). La reducción de la generación en todo el sistema del Grijalva se estima en una pérdida anual de $3,600 millones. 27

29 Conclusiones Los valores máximos de la lluvia diaria indican una disminución del 9% en la lluvia máxima con Tr=100 años. El decremento en los gastos máximos (Q máx ) será del mismo orden, por lo que no hay necesidad de revisar los Q máx de vertedores y bordos. Por la elevación del mar en el rango de 0 a +2 m la zona de Villahermosa no se afecta, pero es necesario revisar las medidas de protección en 45 km desde la costa de la llanura de inundación. 28

30 Comentarios sobre la propuesta de Agenda futura de Investigación Climática Del estudio de la cuenca del río Grijalva se desprenden las medidas de adaptación siguientes: ola operación mejorada de las presas del sistema de presas del río Grijalva acoplada con un sistema confiable de información hidrometeorológica. oprever una capacidad adicional de generación para enfrentar la disminución en la generación hidroeléctrica y efectuar una revisión de los bordos en la cuenca baja. 29

31 Comentarios sobre la propuesta de Agenda futura de Investigación Climática Estudios y acciones complementarias Reducción de incertidumbres de los modelos para generar escenarios del cambio climático, así como de eventos extremos, En particular, el impacto del cambio del clima en los ciclones tropicales y en los gastos máximos en el sureste. Actualizar la cartera de proyectos hidroeléctricos en la cuenca y revisar los plazos de puesta en marcha. Avanzar en los proyectos integrales de manejo de cuencas y selvas para aplicar cuanto antes prácticas mejores de conservación de los recursos. Estudiar y definir la zonificación de la llanura costera para implantar seguros contra daños por inundaciones y otras medidas no estructurales. Prevenir impactos en otros sectores, por ejemplo el sector salud. Intensificar la divulgación de estudios y resultados de las investigaciones sobre el cambio climático. 30