Impactos del Cambio Climático en Grances Cuencas Montañosos: Cuenca del Mar de Aral, Asia Central

619 views
422 views

Published on

Impactos del Cambio Climático en Grances Cuencas Montañosos: Cuenca del Mar de Aral, Asia Central. Simulación Hidrológica y Estrategias de Adaptación

Published in: Education
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
619
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
99
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Impactos del Cambio Climático en Grances Cuencas Montañosos: Cuenca del Mar de Aral, Asia Central

  1. 1. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central IMPACTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN GRANDES CUENCAS MONTAÑOSAS (Cuenca del Mar de Aral, Asia Central) Simulación Hidrológica y Estrategias de Adaptación © Ismael Alonso Sergio Contreras, Johannes Hunink FutureWater Spain Arthur Lutz, Peter Droogers, Water Immerzeel FutureWater Netherlands
  2. 2. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Contexto regional - Localización
  3. 3. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Fue el 4º lago más grande del mundo – Oasis de agricultura y Pesquerías 1950s – 1960s . URSS Estructuras hidráulicas – campos de algodón Sobreexplotación – Salinización secundaria, contaminación de aguas, tormentas de polvo, desertificación 1964 1985 2000
  4. 4. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Historia del Mar de Aral 1960: 4º lago más grande del mundo (68.000 km2, 1.100 km3) - Sup. irrigada: 4.5 Mhas; Vol. riego: 60 km3/año - Expansión agrícola de regadío (cereal, melón, arroz y algodón) - Canales y diques de regulación en ríos Amu Darya y Syr Darya 1980: - Sup. irrigada: 7 Mha; Vol. Riego: 120 km3/año 2010: 10% de la sup. original Sobreexplotación – Salinización secundaria, contaminación de aguas, pérdida de ecosist. deltaicos y pesquerías, tormentas de polvo, impactos sobre clima regional, desertificación Amu Darya Syr Darya
  5. 5. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Contexto regional - Localización
  6. 6. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Octubre 2013 Mar de Aral Desierto de Kara kum Desierto de Kyzyl Kum Desierto de Taklamakán (China) Cordillera de Pamir oasis de riego Syr Darya Amu Darya precipitación deshielo + + - - - - Elementos del paisaje
  7. 7. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Conflictos por el agua (ríos transfronterizos) Octubre 2013 USOS Agricultura (85 - 97%) Energía Urbanismo (63 Mhab, *2 para 2100) 5 PAISES Kazakhstan (Ds) Kyrgyzstan (Us) Tajikistan (Us) Turkmenistan (Ds) Uzbekistan (Ds) Generación Energía vs Mercado Agrícola (algodón) vs Seguridad Alimentaria (trigo)
  8. 8. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central DEPENDENCIA DE LA CUENCA DE RECURSOS PROCEDENTES DEL DESHIELO Extraído de Kaser et al., PNAS, 2010 Acumulación de hielo Ablación (fusión) Contribución escorrentía total ZONA NIVO-GLACIAL RESTO CUENCA Contribución mensual de la escorrentía directa Contribución mensual de la escorrentía por deshielo Índice PIX: MMP * Población (importancia social del deshielo) MMP = % contribución máxima del deshielo a la escorrentía total Introducción Metodología Resultados Conclusiones % Rdeshielo/P
  9. 9. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central DESAPARICIÓN DEL MAR DE ARAL - El mayor desastre natural inducido por la actividad humana - Mala planificación y gestión de los recursos hídricos. El agua ppal recurso limitante ¿ Se puede revertir ? ¿ Cómo afectará el cambio climático ? Introducción Metodología Resultados Conclusiones
  10. 10. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Estrategias de adaptación Supeditada a: 1) Evaluación de los recursos disponibles - Origen - Cantidad y calidad - Dinámica estacional 2) Matriz de alternativas - Garantía (medidas sobre oferta) - Ahorro (medidas sobre demanda) - Asignación (competencia) entre usos Introducción Metodología Resultados Conclusiones
  11. 11. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Evidencias 1. Aumento de temperatura 2. Reducción de superficie y volumen glaciar y balances de masa negativos (ablación > acumulación) Extraído de Unger-Shayesteh et al., Global & Planetary Change, en prensa ↑ Tmin + aumento durante invierno- primavera en montañas + aumento durante verano en valles T media anual ↑ 0.18 – 0.42 ºC/década
  12. 12. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Balance de masa acumulado en glaciares Duración periodo de nieve y espesor Aizen et al., Journal of Climate, 1997 Unger-Shayesteh et al., Global & Planetary Change, en prensa Altitudes > 2000 m  ↓ 8-14 cm Altitudes < 2000 m  ↓ 6-19 cm Introducción Metodología Resultados Conclusiones
  13. 13. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Evidencias Cambios en la descarga anual Syr Darya + 78 m3/s.año Amu Darya + 29 m3/s.año Khan & Holko, Journal of Marine Systems, 2009 Introducción Metodología Resultados Conclusiones
  14. 14. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Objetivos 1. Evaluar el efecto del cambio climático sobre la disponibilidad total de recursos hídricos en la cuenca del Mar de Aral y los patrones de oferta-demanda 2. Estudiar una matriz de estrategias de adaptación para hacer frente a los efectos del cambio climático. Resumen de trabajos de simulación hidrológica y evaluación económica de alternativas
  15. 15. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones PREVISIONES A FUTURO debidas al aumento de temperaturas ● PÉRDIDA DE MASA GLACIAR – DETRACCIÓN DE RESERVAS ESTRATÉGICAS DE AGUA ● AUMENTO TRANSITORIO DE CAUDALES (PRESENTE) // ¿EFECTOS PERVERSOS SOBRE DEMANDAS? ● CAMBIOS EN LA DINÁMICA ESTACIONAL DE CAUDALES (ALTERACIONES HIDROGRAMA) ● REDUCCIÓN PAULATINA DE CAUDALES ● AUMENTO DE DEMANDAS EVAPOTRANSPIRACIÓN AGRICULTURA ● AUMENTO DE COMPETENCIA POR RECURSOS ● AUMENTO ESCASEZ HÍDRICA Y CONFLICTOS TRANSFRONTERIZOS
  16. 16. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Área de estudio Amu Darya Syr Darya DOMINIO S DE MODELIZACIÓN - Domino de cabecera Modelo hidrológico espacialmente distribuido - Domino de piedemontes y oasis regados Modelo evaluación oferta-demanda y asignación de recursos
  17. 17. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Modelo Digital de Elevaciones SRTM (90 m) Temperatura Media Anual Precipitación Media Anual
  18. 18. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central http://www.weap21.org/ http://pcraster.geo.uu.nl/ Introducción Metodología Resultados Conclusiones
  19. 19. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones Modelo criosférico-hidrológico (PCRaster) Simula los principales flujos hidrológicos y procesos criogénicos en el balance de agua de cuencas montañosas ESCORRENTÍA TOTAL Escorrentía directa (“agua de lluvia” – flujo rápido) Escorrentía de base (“subterránea” – flujo lento) Escorrentía nival (“fusión nieve”) Escorrentía de deshielo o glaciar (“fusión hielo”) ¿Cuál es la contribución relativa de cada componente?
  20. 20. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Estructura general Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones
  21. 21. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución actual de la masa glaciar Condiciones iniciales: Base de datos proyecto GLIMS Glaciar “limpio” Glaciar “sucio” (debris glacier, till) % Cobertura glaciar (GLIMS) % Cobertura glaciar “sucio” (GLIMS) Cobertura = f(altitud, pendiente) 3100 – 5500 m // < 13: Amu Darya: 0.16 Mkm2 Syr Darya: 0.02 Mkm2 Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones
  22. 22. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Procesos de fusión y escorrentía por deshielo Factor térmico diario Relación empírica entre T y deshielo n t n t tTDDFM 1 1 M = Vol. agua de deshielo/fusión T+ = temperatura > 0: DDF = degree-day factor deshielo nieve DDFclean = 7.95 mm / :C DDFdebris = 3.98 mm/ :C DDFsnow = 6.36 mm/ :C potencialreal Tcrit = 2 :C precipitación 0.9 Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones
  23. 23. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Escorrentía directa Coeficiente de escorrentía directa Información tabulada Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones
  24. 24. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Escorrentía de base Curva de recesión exponencial )1(0 bfk bf eRQQ Kbf = coeficiente de recesión – determina el retardo en la generación de escorrentía Tránsito y redistribución de flujos A partir de un mapa direcional de flujos obtenidos a partir del DEM Q0 = caudal de base inicial (parametro) R = recarga (fracción no escurrida superficialmente) Calibración del modelo Ajuste de 12 parámetros a partir de hidrogramas observados en 3 estaciones. Calibración mediante PEST. Periodo 2001 - 2010 Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones
  25. 25. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Simulación escenarios futuros Proyecciones climáticas estimadas para un escenario A1B por 5 Modelos Generales de Circulación Escenario A1B Escenario estándar, con nivel de emisión de GEIs intermedio y adopción rápida de tecnología más eficiente. Globalización socio- cultural y reducción de diferencias econ. entre regiones. Desarrollo equilibrado de fuentes de energía EXTENSIÓN DE SUPERFICIE GLACIAR EN ESCENARIOS FUTUROS Modelo de dinámica y evolución de superficie glaciar = f(clima, tamaño de glaciar) [20 tamaños] Curva regional de agotamiento de superficie glaciar Umbral de elevación para distribución de superficie glaciar Introducción Metodología - Balance Resultados Conclusiones
  26. 26. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Contribución escorrentía glaciarContribución escorrentía nival Contribución escorrentía directa Periodo calibración 2001 - 2010 Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  27. 27. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Amu Darya Syr Darya Escorrentía glaciar Escorrentía nival Escorrentía directa (precip.) Escorrentía de base Situación actual (periodo calibración: 2001 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  28. 28. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Ensamble promediado de 5 MGCs (cobertura glaciar) Reducción 46 – 56% (respecto periodo 2001 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  29. 29. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía total (2020 – 2030) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  30. 30. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía total (2040 – 2050) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) TENDENCIA GRAL. A LA REDUCCIÓN DE APORTES HÍDRICOS Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  31. 31. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía glaciar (2020 – 2030) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  32. 32. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía glaciar (2040 – 2050) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  33. 33. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía nival (2020 – 2030) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  34. 34. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía nival (2040 – 2050) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  35. 35. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía directa (2040 – 2050) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Promedio 5 GCMs1: conversión nieve x lluvia; 2: 4/5 MCGs proyectan ↑ Pp Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  36. 36. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía nival (2020 – 2030) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Modelo MIROC Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  37. 37. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Distribución espacial de cambios en escorrentía nival (2020 – 2030) (en mm/año respecto periodo 2000 – 2010) Modelo CCSM3Elevada incertidumbre en las proyecciones de precipitación Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  38. 38. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central ↓ 150 m3/s ↓ 300 m3/s Vulnerabilidad Amu Darya >> Syr Darya Reducción de caudales Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  39. 39. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Aumento Q   Disminución Q 2001-2010 vs 2021-2030 2001-2010 vs 2041-2050 Cuenca alta de Amu Darya Cuenca piedemonte de Amu Darya hielo nieve Disminución Q   Cambio estacionalidad Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  40. 40. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Descenso pronunciados en verano (deshielo) Mayores tasas de descenso en Syr Darya Mayor la reducción del volumen de agua en Amu Darya Cambio a régimen nivo-pluvial Estacionalidad de las descargas Introducción Metodología Resultados - Balance Conclusiones
  41. 41. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología - WEAP Resultados Conclusiones WEAP: Herramienta para gestión integrada del agua
  42. 42. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología - WEAP Resultados Conclusiones WEAP simula para cada unidad de gestión: - Oferta/Demanda de agua - Escorrentía/Infiltración (modelo de FAO) - Requerimientos hídricos de los cultivos - Evapotranspiración real - Flujos - Cambios en almacenamiento de agua Modelo WEAP-ARAL: Resolución temporal mensual
  43. 43. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología - WEAP Resultados Conclusiones Arquitectura conexión-nodo DIAGRAMA TOPOLÓGICO PARA LA REGIÓN DE ESTUDIO cuenca Sitio de demanda
  44. 44. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología - WEAP Resultados Conclusiones Demandas urbanas España: 62.5 m3/año = 171 l/día Solo un 10% es consumo efectivo!!!  20 l/día
  45. 45. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología - WEAP Resultados Conclusiones Demanda potencial de riego = Kc * ETP Kc = Coef. de cultivo ETP = Evapotranspiración Potencial ETP = Comp. Radiativa + Comp. Advectiva Comp. Radiativa = f(temperatura, radiación) Demandas agrícolas
  46. 46. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Demanda total (AGR + DOM) [satisfecha y no satisfecha] Descargas totales al mar de Aral Introducción Metodología Resultados - WEAP Conclusiones
  47. 47. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central ESTRATEGIAS DE ADAPTACIÓN Matriz de opciones 1) Medidas para AUMENTO OFERTA 2) Medidas OPTIMIZACIÓN DEL USO y AUMENTO PRODUCTIVIDAD 3) Medidas para REDUCCIÓN DEMANDA (embalses, mejora prácticas agrícolas, reutilización del agua, reducción superficie regada, riego deficitario, disminución pérdidas en redes domésticas) DEMANDA AGRÍCOLA NO SATISFECHA (PREVISIÓN 2050): 43 KM3 Introducción Metodología Resultados - WEAP Conclusiones
  48. 48. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central APROXIMACIÓN COSTE-BENEFICIO Curva Marginal del coste-efectivo Incluye los Costes Directos de Ejecución NO Incluye los Costes Indirectos (e.j. incentivos para implantación de medidas) Coste Total para Satisfacer 100% Demanda: 1.790 M$/año ~ 1/3 corresponde al esfuerzo marginal para hacer frente al cambio climático Sin cambio climático Con cambio climático Introducción Metodología Resultados - WEAP Conclusiones
  49. 49. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central Introducción Metodología Resultados Conclusiones Conclusiones La toma de decisiones y las estrategias de adaptación DEBEN adoptarse tomando como base los procesos que tienen lugar a nivel de la cuenca hidrológica (UNIDAD DE CUENCA) Todas las cuencas tienen zonas de aportación de agua (montañas) y zonas de demanda (valles). No se puede gestionar estas zonas de manera independiente. Los MODELOS HIDROLÓGICOS permiten evaluar el BALANCE DE AGUA (cómo se distribuye el agua entre los diferentes compartimentos del paisaje), y proyectar los cambios de precipitación y temperatura en términos de demandas de agua. Los modelos hidrológicos pueden acoplarse a MODELOS DE GESTIÓN. El acoplamiento es especialmente útil en sistemas transfronterizos con gran heterogeneidad de paisajes (cadenas montañosas, valles, lagos internos, oasis de riego) La Cuenca del Mar de Aral es un caso paradigmático de Sistema Complejo donde confluyen multitud de procesos físico-naturales e intereses geoestratégicos. Estos sistemas son muy vulnerables a los efectos del cambio global (clima + usos de suelo) y a tensiones políticas.
  50. 50. Curso de Verano UPCT Cambio Climático e HidrologíaCambio Climático e Hidrología en Asia Central s.contreras@futurewater.es Glaciar de Lenin, Asia Central

×