PROAGRO Gestión Integral de Cuencas. Potenciales impactos del cambio climático en el ciclo hidrológico de la cuenca del Río Comarapa

Transcripción

1 Potenciales impactos del cambio climático en el ciclo hidrológico de la cuenca del Río Comarapa Página 1Seite 1

2 Contenido de la presentación 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 Página 2Seite 2

3 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 Página 3Seite 3

4 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 Página 4Seite 4

5 Secuencia de la Modelación Tendencias de Cambio Climático Global Modelo Regional de Cambio climático Modelo Ciclo Hidrológico SWAT con escenarios de Cambio Climático Identificación de Impactos o tendencias Modelo Ciclo Hidrológico Modelo Hidrológico SWAT WEAP con Escenarios de Cambio Climático y Medidas de Adaptación Formulación de medidas de Adaptación Evaluación - Adecuación Ejecución de Medidas de Adaptación Página 5Seite 5

6 Modelo SWAT Cómo funciona? Página 6Seite 6

7 Modelo SWAT Cómo funciona? 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 Página 7Seite 7

8 Modelo SWAT Cómo funciona? Unidades de respuesta hidrológica HRUs (combinación unica de cobertura pendiente suelo) Página 8Seite 8

9 Datos de entrada SWAT Modelo Digital de Elevación Por interpolación curvas de nivel IGM 1:5000 Resolución 10m Página 9Seite 9

10 Datos de entrada SWAT PROAGRO Mapa de suelos Página 10 Seite 10

11 Datos de entrada SWAT 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 Modelo SWAT Datos de entrada Página 11 Seite 11

12 Datos de entrada SWAT PROAGRO Mapa de cobertura de la tierra Modelo SWAT Datos de entrada Página 12 Seite 12

13 Datos de entrada SWAT 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 Modelo SWAT Datos de entrada Página 13 Seite 13

14 Datos de entrada SWAT Datos meteorológicos e hidrométricos Modelo SWAT Datos de entrada Página 14 Seite 14

15 Datos de entrada SWAT Datos meteorológicos Parámetros climáticos (base de datos) PROAGRO Variables climáticas (Series diarias) Temperatura máxima y mínima Precipitación Parámetro calculado Tra máxima mensual promedio* Tra. mínima mensual promedio* Desviación estándar Tras. Diarias Máximas y mínimas 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 Modelo SWAT Datos de entrada Página 15 Seite 15

16 ene-92 abr-92 jul-92 oct-92 ene-93 abr-93 jul-93 oct-93 ene-94 abr-94 jul-94 oct-94 ene-95 abr-95 jul-95 oct-95 ene-96 abr-96 jul-96 oct-96 ene-97 abr-97 jul-97 oct-97 ene-98 abr-98 jul-98 oct-98 ene-99 abr-99 jul-99 oct-99 ene-00 abr-00 jul-00 oct-00 ene-01 abr-01 jul-01 oct-01 PROAGRO Modelo SWAT Calibración Caudales La Canada Caudales SWAT Caudales m 3 seg Modelo SWAT NSE 0.6 >0.5 PBIAS RSR 0.6 <0.7 Moriasi, D. N., J. G. Arnold, et al. (2007) Página 16 Seite 16

17 Escenarios de Cambio Climático en el Modelo GCM ECHAM RCM Cuenca Comarapa Precipitación Temperatura Humedad relativa Radiación solar Escenario CC Página 17 Seite 17

18 Modelo Climático Regional para Bolivia Experimentos Insumos línea base A2 B2 A1B A2 B2 A1B ECHAM4 x x x - x x - HadAM3P x x x - HadCM3Q x - - x - - x ERA40 x experimentos (50x50 y 25x25km) Chistian Seiler FAN Página 18 Seite 18

19 Modelo Climático Regional para Bolivia Validación con datos meteorológicos Temperatura (54 estaciones) Precipitación (57 estaciones) Chistian Seiler FAN Página 19 Seite 19

20 Modelo Climático Regional para Bolivia Resultados Validación análisis grid-a-grid (i) Página 20 Seite 20

21 Modelo Climático Regional para Bolivia Resultados análisis punto-a-punto (i) Bolivia y Tierras Bajas Página 21 Seite 21

22 Modelo Climático Regional para Bolivia Resultados análisis punto-a-punto (i) sub Andes y altiplano Página 22 Seite 22

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25 Escenarios de Cambio Climático en SWAT MAPAS RASTER (res.25km) PROMEDIO MENSUAL 30AÑOS Precipitación Temperatura media Radiación solar Humedad Relativa PRECIS x01, x02, x03, x04, x05 MAPAS RASTER (res.25km) PROMEDIO MENSUAL 30AÑOS Precipitación Temperatura media Radiación solar Humedad Relativa PRECIS x01 (línea base) Diferencia MAPAS RASTER (res.25km) CAMBIO MENSUAL PROMEDIO 30AÑOS Precipitación Temperatura media Radiación solar Humedad Relativa Escenarios, x02, x03, x04, x05 Resampleado 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 no Unidades compatibles con SWAT MAPAS VECTOR SUBCUENCAS SWAT Análisis espacial si FACTORES DE CAMBIO POR SUBCUENCA Página 25 Seite 25

26 Escenarios de Cambio Climático en SWAT Factores de cambio para diferentes variables climáticas Página 26 Seite 26

27 Cambio % PROAGRO Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico 17,00 14,00 11,00 8,00 5,00 2,00-1,00-4,00 x02 x04 x03 x05 Precipitación Evapotranspiración -7,00 Flujo base -10,00 Generacion de agua -13,00-16,00-19,00-22,00-25,00 Escenarios de Cambio Climático Página 27 Seite 27

28 Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico Evapotranspiración Promedio anual por subcuenca Página 28 Seite 28

29 Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico Flujo base Promedio anual por subcuenca Página 29 Seite 29

30 Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico Generación de agua Promedio anual por subcuenca Página 30 Seite 30

31 Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico Producción de sedimentos Promedio anual por subcuenca Página 31 Seite 31

32 Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico Promedio mensual para la cuenca Página 32 Seite 32

33 Cambio climático - Impactos en el ciclo hidrológico Significancia estadística de los cambios <-1.9% >3% < -4.7% < - 7% Página 33 Seite 33

34 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Datos meteorológicos Cobertura y Uso de la Tierra Suelos Resultados Modelo de circulación regional Modelo Hidrológico SWAT Modelo Hidrológico bajo escenarios de Cambio Climático El software Water Evaluation & Planning (WEAP), es una herramienta diseñada para brindar soporte a la temática del manejo de recursos hídricos. impactos en la modalidad de uso del agua WEAP Medidas de adaptación Página 34 Seite 34

35 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Esquematización en WEAP Principales nodos de demanda Principales fuentes de agua Enlaces conectivos Página 35 Seite 35

36 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH 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) Página 36 Seite 36

37 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Árbol de escenarios en WEAP Escenario de referencia (periodo ) que representa las condiciones actuales sin cambio climático. Escenario de cambio climático para los años Escenario de manejo para el periodo Escenario de cambio climático para los años Escenario de manejo para el periodo Página 37 Seite 37

38 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Variación de la oferta de agua Promedio mensual Total anual Página 38 Seite 38

39 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Proyección de la demanda de agua Sitio de demanda Nivel de actividad anual Tasa de uso anual de agua Unidad Población Comarapa 937 familias 1900 familias m 3 familia -1 Agricultura zona alta 108 ha * 180 ha * m 3 ha -1 Agricultura zona media 491 ha * 600 ha 7833 * 7833 m 3 ha -1 Agricultura zonas baja 1201 ha * 2000 ha * m 3 ha Página 39 Seite 39

40 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Variación mensual de la demanda de agua Página 40 Seite 40

41 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Demanda de agua no cubierta 25 CC CC Mm 3 año Referencia (no CC) Página 41 Seite 41

42 Impactos del CC en el aprovechamiento de los RRHH Volumen de agua en la represa La Cañada 3 CC ,5 CC Mm 3 mes -1 1,5 1 0,5 0 Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Abr May Página 42 Seite 42

43 Medidas de adaptación al CC Reforestación cuenca alta Optimización sistemas de riego Zona/Cultivo Sistema de riego superficie (ha) Actual ABRO Mejorado Aspersión Goteo Cuenca baja Cuenca media Cuenca alta Eficiencia de riego. Captación Conducción Distribución Aplicación Total Página 43 Seite 43

44 Medidas de adaptación al CC - Efectos Reducción de la demanda no cubierta Página 44 Seite 44

45 Medidas de adaptación al CC - Efectos Reducción de la demanda no cubierta zonas agrícolas en cuenca media Página 45 Seite 45

46 Medidas de adaptación al CC - Efectos Reducción de la demanda no cubierta zonas agrícolas en cuenca media Página 46 Seite 46

47 Discusión o o Si bien el modelo SWAT demanda bastante información, es posible adecuarlo a ciertas limitaciones. 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 Página 47 Seite 47

48 Discusión o o SWAT permite diversas agregaciones temporales de los resultados del modelo. SWAT facilita el análisis de otros procesos vinculados al ciclo hidrológico (deforestación, inundaciones, contaminación, ecosistemas) Series diarias, mensuales, anuales Relación hidrología- dinámica de inundaciones Página 48 Seite 48

49 Discusión o o Es necesario generar y analizar el efecto de otros escenarios de Cambio Climático (GCMs RCMs). 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 Página 49 Seite 49

50 Discusión o o o Combinación SWAT WEAP tiende la brecha entre los ámbitos: biofísico y socioeconómico. WEAP permite caracterizar y evaluar diversos escenarios de manejo de RRHH, requiere gran volumen de información. WEAP puede considerarse como una herramienta de gestión y/o planificación. Future Water, Página 50 Seite 50

51 Gracias Alex Ovando FAN Bolivia Página 51 Seite 51