Estimación de la demanda de agua para uso residencial urbano en la ciudad de Manizales, bajo escenarios contrastantes de cambio climático

Transcripción

1 Estimación de la demanda de agua para uso residencial urbano en la ciudad de Manizales, bajo escenarios contrastantes de cambio climático MSc. Darío Felipe Jiménez Narváez Profesor Departamento de Ciencias Forestales Universidad Autónoma Latinoamericana Facultad de Economía Medellín, Colombia 2015

2 Estimación de la demanda de agua para uso residencial urbano en la ciudad de Manizales, bajo escenarios contrastantes de cambio climático MSc. Darío Felipe Jiménez Narváez, Ph.D. Sergio Alonso Orrego Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Universidad Autónoma Latinoamericana Facultad de Economía Medellín, Colombia 2015

3 97% del agua es salada y está en los océanos AGUA EN EL MUNDO Y sólo el 0.01% es agua dulce de los ríos y lagunas El 2 % está congelada en los picos nevados y los polos Menos del 1% es agua subterránea Fuente: inta.gob.ar

4 Uso del agua en el mundo El 70% del agua que se consume en el mundo es para la agricultura Para aumentar 1 kilo el peso de una vaca se necesitan litros de agua Fuente: inta.gob.ar

5 Contexto: agua y clima Major, D. C., A. Omojola, M. Dettinger, R. T. Hanson, R. Sanchez-Rodriguez, 2011: Climate change, water, and wastewater in cities. Climate Change and Cities: First Assessment Report of the Urban Climate Change Research Network, C. Rosenzweig, W. D. Solecki, S. A. Hammer, S. Mehrotra, Eds., Cambridge University Press, Cambridge, UK,

6 Objetivo general de la investigación Estimar la demanda de agua para uso residencial urbano en la ciudad de Manizales, departamento de Caldas, Colombia, bajo escenarios contrastantes de cambio climático. Esta investigación exploró dos aspectos principales: i) La sensibilidad de los hogares ante cambios en los precios del agua. ii) La sensibilidad del consumo medio mensual esperado de agua como resultado de la potencial influencia del cambio climático.

7 Maximización de la utilidad X (otros bienes) y 2 * y A pendiente= -p 2 C pendiente= -p 1 B y 2 */p 2 w 1 Agua (m 3 ) Basado en Olmstead et al., (2007).

8 Modelo econométrico de demanda de agua uso residencial modelo discreto continuo (MDC) Diferencia de Nordin d k = cargo fijo p 1j p 1j+1 w 1j, Maximización de la utilidad, dos bloques de consumo k 1 j=1 ln w = ln w 1 Z, p 1, y 1 ; δ, α, γ + η + ε si < η < lnw 1 ln w 1 Z, p 1, y 1 ; δ, α, γ ln w 1 + ε si ln w 1 ln w 1 Z, p 1, y 1 ; δ, α, γ < η < ln w 1 ln w 2 Z, p 2, y 2 ; δ, α, γ ln w 2 Z, p 2, y 2 ; δ, α, γ + η + ε si ln w 1 ln w 2 Z, p 2, y 2 ; δ, α, γ < η < Basado en Hewitt&Hanemann (1995); Olmstead et al., (2007).

9 MDC: función de máxima verosimilitud k ln L = ln k=1 ( 1 2π donde, exp s 2 k 2 σ v )(Φ r k Φ n k ) + k=1 k 1 ( 1 2π exp u 2 k 2 σ ε )(Φ m k Φ t k ) v = η + ε, t k = (ln w k ln w k( )) σ η, ρ = corr v, η, r k = (t k ρ s k ) 1 ρ 2, s k = (ln w i ln w k( )) σ v, m k = (ln w k ln w k+1( )) σ η, u k = (ln w i ln w k ) σ ε, n k = (m k 1 ρ s k ) 1 ρ 2. Basado en Olmstead et al., (2007).

10 Área de estudio

11 El sistema de tarifas de agua para uso residencial Eficiencia económica Solidaridad Suficiencia financiera Deben estar basadas en costos económicos de eficiencia (mínimo costo para atender una demanda dada). Se permiten subsidios cruzados hacia estratos 1, 2 y 3 con base en contribuciones de estratos 5 y 6, industria y comercio. Las empresas deben ser viables si son eficientes. Neutralidad Transparencia No puede discriminarse entre usuarios con el mismo tipo y calidad de servicio. Las tarifas deben ser públicas. Simplicidad De fácil entendimiento por los usuarios.

12 El sistema de tarifas de agua para uso residencial Subsidio o contribución TARIFA CMO CMI CMT Cargo por consumo 37.20% 62.60% 0.20% Cargo fijo $usuario/mes Costo variable $/m3 Costos de administración (Comparados) Costos operativos $/m3 Costos de inversión $/m3 Tasas ambientales $/m3 Comparados $/m3 Particulares $/m3

13 Tarifas y estratificación Estrato 6 Estrato 5 Estrato 4 (estrato base) Estrato 3 Precio ($/m 3 ) Estrato y sector % Subsidio y contribución Estrato 1-51 Estrato 2-40 Estrato 3-15 Estrato 4 0 Estrato 5 50 Estrato 6 60 comercio 50 Industria 60 Estrato 2 Estrato 1 20 Bloque de consumo (m 3 ) 13

14 Base de datos: muestreo de hogares Tamaño de muestra: se usó un error de muestreo de 0,3 m 3 y un nivel de confianza de 95 %. Distribución espacial de la muestra: probabilidades desiguales con tamaño acumulativo en dos etapas. Sectores de la ciudad de Manizales correspondientes a divisiones político-administrativas y manzanas muestreadas representadas por cuadros pequeños en color rojo.

15 Base de datos: consumo de agua Histograma y logaritmo de la demanda de agua observada para los hogares encuestados en la Ciudad de Manizales, Colombia, período Información proporcionada por Aguas de Manizales S.A.E.S.P., período La información se proporcionó por suscriptor, mes y estrato socioeconómico.

16 Precipitación promedio mensual (mm) Temperatura promedio mensual ( C) (Escala invertida) Base de datos: clima, período base Período (año_mes) Precipitación Temperatura Temperatura y precipitación promedio mensual para los suscriptores encuestados en la ciudad de Manizales, Colombia, período base La información de clima para la ciudad de Manizales fue proporcionada por el Instituto de Estudios Ambientales de la Universidad Nacional de Colombia (IDEA), Sede Manizales.

17 Temperatura media mensual ( C) 1997_2014_ENE 1997_2014_JUN 1997_2014_NOV 1998_2015_ABR 1998_2015_SEP 1999_2016_FEB 1999_2016_JUL 1999_2016_DIC 2000_2017_MAR 2000_2017_OCT 2001_2018_MAR 2001_2018_AGO 2002_2019_ENE 2002_2019_JUN 2002_2019_NOV 2003_2020_ABR 2003_2020_SEP 2004_2021_FEB 2004_2021_JUL 2004_2021_DIC 2005_2022_MAR 2005_2022_OCT 2006_2023_MAR 2006_2023_AGO 2007_2024_ENE 2007_2024_JUN 2007_2024_NOV 2008_2025_ABR 2008_2025_SEP 2009_2026_FEB 2009_2026_JUL 2009_2026_DIC 2010_2027_MAR 2010_2027_OCT 2011_2028_MAR 2011_2028_AGO 2012_2029_ENE 2012_2029_JUN 2012_2029_NOV 2013_2030_ABR 2013_2030_SEP Base de datos: clima, escenarios cambio climático Período (año base-año escenario cambio climático-mes) Temperatura período base Temperatura RCP 8.5 Temperatura promedio mensual para los suscriptores encuestados en Manizales, Colombia, período base , y para el escenario de cambio climático RCP 8.5, período La información de clima para la ciudad de Manizales fue proporcionada por el Instituto de Estudios Ambientales de la Universidad Nacional de Colombia (IDEA), Sede Manizales.

18 Precipitación media mensual (mm) 1997_2014_ENE 1997_2014_JUN 1997_2014_NOV 1998_2015_ABR 1998_2015_SEP 1999_2016_FEB 1999_2016_JUL 1999_2016_DIC 2000_2017_MAR 2000_2017_OCT 2001_2018_MAR 2001_2018_AGO 2002_2019_ENE 2002_2019_JUN 2002_2019_NOV 2003_2020_ABR 2003_2020_SEP 2004_2021_FEB 2004_2021_JUL 2004_2021_DIC 2005_2022_MAR 2005_2022_OCT 2006_2023_MAR 2006_2023_AGO 2007_2024_ENE 2007_2024_JUN 2007_2024_NOV 2008_2025_ABR 2008_2025_SEP 2009_2026_FEB 2009_2026_JUL 2009_2026_DIC 2010_2027_MAR 2010_2027_OCT 2011_2028_MAR 2011_2028_AGO 2012_2029_ENE 2012_2029_JUN 2012_2029_NOV 2013_2030_ABR 2013_2030_SEP Base de datos: clima, escenarios cambio climático Período (año base-año escenario cambio climático-mes) Precipitación período base Precipitación RCP 8.5 Precipitación promedio mensual para los suscriptores encuestados en Manizales, Colombia, período base , y para el escenario de cambio climático RCP 8.5, período La información de clima para la ciudad de Manizales fue proporcionada por el Instituto de Estudios Ambientales de la Universidad Nacional de Colombia (IDEA), Sede Manizales.

19 MDC estimados MDC ff1 función log-log de demanda de agua: ln w = Zδ + β ln p + γ ln y + η + ε. MDC ff2 función log-log de demanda de agua: ln w = Zδ + β ln p + γ ln y + τ ln temp + θ ln pmm + η + ε. Basado en Hewitt&Hanemann (1995); Olmstead et al., (2007).

20 Variables explicadoras usadas en la estimación de modelos de demanda de agua Código Mínimo Media Máximo Desviación (sd) Descripción suscriptor Código de identificación del suscriptor. estrato 1 3,24 6 1,15 Estrato socioeconómico. consumo_agua 1 18, ,14 Consumo observado de agua (m 3 /mes) d k ,76 Diferencia de Nordin (COP$ de 2014) kink Límite superior primer bloque de consumo. ingreso ,5 Ingreso mensual (COP$ 2014) dummy_casa 0 0,90 1 0,30 Tipo de vivienda, 1 casa y 0 apartamento. 0 dummy_lavadora 0 0,87 1 0,33 Posee lavadora, 1 si y 0 no. No_baños 1 1,36 4 0,57 Número de baños. tamaño_hogar 1 3, ,51 Número de ocupantes de la vivienda. pmg , ,55 Precio marginal (COP$ 2014) primer bloque. pmg ,07 Precio marginal (COP$ 2014) segundo bloque. ingreso_dnordin ,10 Ingreso mensual (COP$ 2014) corregido Nordin, primer bloque. ingreso_dnordin ,90 Ingreso mensual (COP$ 2014) corregido Nordin, segundo bloque. pmm 0,59 178,18 541,44 92,55 Precipitación media mensual, pmm_rcp2.6 0,56 158,22 437,19 75,62 Precipitación media mensual, RCP 2.6 pmm_rcp4.5 0,56 156,38 433,46 74,45 Precipitación media mensual, RCP 4.5 pmm_rcp6.0 0,54 157,83 422,55 74,90 Precipitación media mensual, RCP 6.0 pmm_rcp8.5 0,59 159,93 435,22 76,95 Precipitación media mensual, RCP 8.5 temperatura 6,25 17,01 20,05 0,98 Temperatura media mensual, temp_rcp2.6 6,04 17,93 31,01 1,504 Temperatura media mensual, RCP 2.6 temp_rcp4.5 6,03 17,94 31,03 1,504 Temperatura media mensual, RCP 4.5 temp_rcp6.0 6,02 17, ,506 Temperatura media mensual, RCP 6.0 temp_rcp8.5 6,36 18,25 31,34 1,505 Temperatura media mensual, RCP 8.5

21 Resultados: modelos econométricos Variable Parámetro estimado Parámetro estimado MDC ff1 MDC ff2 Z.Constante 3,22 3,51 Z.dummy_casa 0,30 0,30 Z.No_baños 0,03 0,04 Z.tamaño_hogar 0,01 0,01 Z.dummy_lavadora 0,10 0,10 Z.temp -0,02 Z.pmm -0,003 p -0,10-0,11 y 0,05 0,06 temp -0,23 pmm -0,01 σ η 0,008 0,003 σ ε 0,68 0,68 Log-L promedio -1,038-1,039 En los modelos MDC la variable dependiente es el logaritmo de la cantidad de agua mensual consumida. pmm es la precipitación promedio mensual, expresada en decenas de milimetros (10 mm); m es el ingreso mensual, expresado en cien miles de pesos ($ ). Mean LL es el valor medio del logaritmo de la función de verosimilitud. Todas las variables fueron estadísticamente significativas al 1 %.

22 Resultados: Semi-elasticidades Cambio porcentual en el consumo mensual de agua por un cambio unitario en las variables de características del hogar y la vivienda en la ciudad de Manizales, Colombia. Variable MDC ff1 ( porcentual) MDC ff2 ( porcentual) Z.dummy_casa +34% +35% Z.No_baños +3% +4,5% Z.tamaño_hogar +1% +1,7% Z.dummy_lavadora +10% +11,5%

23 Resultados: elasticidades Valores de semi-elasticidad, elasticidad y efectos marginales de las variables de clima, temperatura y precipitación, de la demanda de agua para uso residencial urbano en la ciudad de Manizales, Colombia. Variable Coeficiente estimado MDC ff1 MDC ff1 ( porcentual, semielasticidad) Efecto marginal MDC ff1 (m 3 /mes) Coeficiente estimado MDC ff2 (elasticidad) Efecto marginal MDC ff2 (m 3 /mes) Z.temp -0,02-2% -0,37 Z.pmm -0,0003-0,03% -0,005 temp -0,23-0,25 pmm -0,001-0,0001

24 Resultados: valor esperado de consumo Valor esperado de consumo mensual de agua para una situación de referencia y escenarios contrastantes de cambio climático para el MDC ff1 y MDC ff2 en Manizales, Colombia. Escenarios Valor esperado del consumo mensual de agua (m 3 /suscriptor) MDC ff1 % variación respecto al escenario referencia MDC ff1 Valor esperado del consumo mensual de agua (m 3 /suscriptor) MDC ff2 % variación respecto al escenario referencia MDC ff2 Referencia 16,43 16,73 RCP ,22-1,28 16,54-1,13 RCP ,22-1,28 16,54-1,13 RCP ,21-1,19 16,54-1,13 RCP ,10-2,02 16,47-1,57

25 Conclusiones La casa como tipo de vivienda, el número de baños, el tamaño del hogar y la existencia del electrodoméstico lavadora en el hogar explicaron el consumo mensual de agua para uso residencial. La demanda de agua para uso residencial en Manizales es inelástica. Las variables de clima, temperatura y precipitación, fueron estadísticamente significativas. No obstante, el signo negativo de la variable temperatura no es consistente con la expectativa previa del signo. El efecto marginal de la temperatura es mucho mayor que el de la precipitación. La reducción mensual del consumo mensual de agua esperado en los cuatro escenarios de cambio climático y los modelos estimados es ~2%. La mayor disminución se presenta en el escenario RCP 8.5. Escenario que corresponde a las mayores emisiones futuras de gases con efecto de invernadero.

26 Agradecimientos Centro Internacional de Investigación para el Desarrollo de Canadá (IDRC). Laboratorio de Bosques y Cambio Climático. Aguas de Manizales S.A.E.S.P. Instituto de Estudios Ambientales (IDEA) de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales. Red Institucional de Cambio Climático y Seguridad Alimentaria (RICCLISA). CORPOCALDAS. Al equipo de trabajo del Plan de Ordenamiento y Manejo (POMCA) de la cuenca del río Chinchiná. Señor profesor Sergio Alonso Orrego.

27 Gracias Darío Felipe Jiménez Narváez Correo electrónico: Teléfono: Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Bloque 14, Of