TesisEvaluación del Efecto del Cambio Climático Sobre la Disponibilidad Hídrica en la Cuenca del Río Jequetepeque

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TesisEvaluación del Efecto del Cambio Climático Sobre la Disponibilidad Hídrica en la Cuenca del Río Jequetepeque

  1. 1. EVALUACIÓN DEL EFECTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA DISPONIBILIDAD HÍDRICA EN LA CUENCA ALTA Y MEDIA DEL RÍO JEQUETEPEQUE”. Bach. RENNY DANIEL DÍAZ AGUILAR
  2. 2. INTRODUCCIÓN Planteamiento del problema Crecimiento de la población Limitaciones en la disponibilidad hídrica Ausencia de estudios previos Cambios en los patrones del clima ( Precipitación, Temperaturas) Eventos extremos mas frecuentesCual seria el efecto del cambio climático?
  3. 3. HIPÓTESIS El cambio climático en la cuenca del río Jequetepque produciría una disminución en la precipitación y un aumento en las temperaturas Habrá menor disponibilidad del recurso hídrico en la cuenca.
  4. 4. OBJETIVO c) Determinar el impacto del cambio climático sobre la disponibilidad hídrica Realizar un modelamiento hidrológico para la cuenca del río Jequetepeque con el objetivo principal de evaluar el impacto que tendrá cambio climático sobre la disponibilidad hídrica. Objetivos específicos: a) Calibrar y validar el modelo hidrológico SWAT para la cuenca del río Jequetepeque. b) Validar la información climática generada por el modelo regional PRECIS para el tiempo actual. a) Calibración y validación del modelo hidrológico SWAT para la cuenca del rio Jequetepeque
  5. 5. INFORMACIÓN GEOGRÁFICA MATERIALES Cartas Nacionales Modelos digitales de elevación Estudios y mapas de suelo Mapas de uso actual de tierras ONERN 1988, CEDEPAS, 2006http://escale.minedu.gob.pe/descargas/mapa.aspx UBICACIÓN
  6. 6. Temperatura Máxima http://dger.minem.gob.pe/atlassolar/# Temperatura Mínima Precipitación Velocidad De viento Radiación solar Estación pluviométrica Quebrada onda Estación pluviométrica Llapa Estación pluviométrica Asunción Estación pluviométrica San Juan Estación CO Magdalena Estación pluviométrica Contumaza Estación pluviométrica Chilete Estación pluviométrica Huacraruro MATERIALES INFORMACIÓN METEOROLOGICA Estación hidrológica Yonan
  7. 7. Sistematización de la información requerida • Modelo de Elevación Digital Descarga Proyección Geográfica http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp Pendiente en (%) Ligeramente inclinado 0-7 moderadamente inclinado 7-12 Fuertemente inclinado 12-25 Algo Escarpado 25-50 Escarpado a muy escarpado >50 • Mapa de Pendientes Shuttle Radar Topographic Mission la NASA (SRTM)
  8. 8. a. Sistematización de la Información Requerida • Estudio de Suelos Materia orgánica Granulometría (Arcilla, Limo Arena) Permeabilidad Estructura Calicatas Sistematización de la información requerida
  9. 9. Sistematización de la información requerida • Estudio de Suelos Densidad aparente Grupo hidrológico del suelo Rawls et al. 1992. Conductividad hidráulica saturada Factor de Erodabilidad USLE (K) Grupo Hidrológico Conductividad Hidráulica mm/hora A > 110 B 11 - 110 C 1,1 - 11 D < 1,11 Clase Textural del Suelo Densidad Aparente. g/cm3 Arena franca 1.49 Franco arenosa 1.45 Franca 1.42 Franco limosa 1.32 Franco arcillosa 1.42 Arcillo arenosa 1.51 Arcilla 1.39Capacidad de retención de agua disponible (AWC): AWC = (Capacidad de Campo) – (Punto de Marchitez) K = [(2,1*M1,14 *(10)-4 *(12-a)) + 3.25*(b-2) + 2.5*(c-3)]*1.2928/100
  10. 10. Tipo Suelo Código SWAT % Área Tipo Suelo Código SWAT % Área L 52.53 T3T4 0.50 T 25.49 L5 0.38 R 7.43 LR 0.38 H 6.56 L3 0.36 L6 1.27 R2 0.25 T2 1.04 T6 0.09 MC 0.87 T8 0.07 MM 0.75 G 0.07 T5 0.65 L2 0.07 K 0.62 H2 0.05 L4 0.51 T7 0.04 Sistematización de la información requerida • Mapa de Suelos
  11. 11. • Cobertura de tierras y uso actual de tierras Bosques de reforestación Pastos temporales y ganaderos Pastos permanentes y bosque caducifolio Cuerpos de agua y ríos Laderas sin vegetación Sistematización de la información requerida
  12. 12. INFORMACIÓN METEOROLOGICA Precipitación Temperaturas Máximas Registros de 30 años Temperaturas Mínimas Sistematización de la información requerida Estadísticas climáticas
  13. 13. Esquema de Eejecución del modelo ARCSWAT SUB CUENCAS HRUs CALIBRACIÓN CALIBRACIÓN
  14. 14. Eejecución del modelo ARCSWAT DEM Sub-cuencas de unidades de respuesta hidrológica Interfaz del modelo Hidrológico
  15. 15. Interface Land Use/Soils/Slope Definition Eejecución del modelo ARCSWAT Mapa de Cobertura Mapa de Suelos Mapa de Pendiente
  16. 16. Datos meteorológicos Temperaturas Máximas y Mínimas Precipitación Eejecución del modelo ARCSWAT Estadística climática
  17. 17. Análisis de Sensibilidad Tiempo de retardo del agua subterránea Número de Curva Efectos sobre el flujo base de los parámetros hidrológicos El factor alfa del flujo base Ranki ng Parámetro Descripción Rango Calibración final 1 Alpha_Bf El factor alfa del flujo base 0 - 1 0.048 2 Gw_Delay Tiempo de retardo del agua subterránea 0 - 500 0.1 3 Cn2 Número de Curva 1 - 100 90 4 Gw_Revap Coeficiente de aguas subterráneas Revap 0.02 - 10 0.02 5 Gwqmn Umbral de profundidad del agua en el acuífero 0 - 5000 0 6 Slope Pendiente -25% - +25% _ _ 7 Epco Factor de compensación de absorción de la planta 0 – 1 1 8 Esco Factor de compensación evaporación del suelo. 0 - 1 0.95 9 Sol_Awc Capacidad disponible de agua de la capa de suelo. -25% - +25% _ _ 10 Revapmn Umbral de almacenamiento Revap. 1. - 500 1
  18. 18. Calibración y Validación Validación Calibración R=0.9457 R=0.9499
  19. 19. b.- Validar la información climática generada por el modelo regional PRECIS para el tiempo actual. OBJETIVO
  20. 20. SALIDAS DEL MODELO CLIMÁTICO REGIONAL PRECIS
  21. 21. Comparación de salidas del modelo CGCM2 con el periodo interpolado Temperatura mínimaTemperatura máxima Precipitación http://www.ccafs-climate.org/download_sres.html
  22. 22. Comparación de salidas del modelo HADCM3 con el periodo interpolado Temperatura mínimaTemperatura máxima Precipitación http://www.ccafs-climate.org/download_sres.html
  23. 23. Corrección de las salidas interpolando linealmente VALIDACION
  24. 24. VALIDACIÓN DE LAS RECIPITACIONES Observado Simulado PRECIS R2 BIAS (%) Significancia Estación (Latitud : Longitud) r > t α Contumaza (-7.5°S. : -79.5°O.) 0.96 -5.4 0.98 > 0.28 0.001 Chilete (-7°S. : -79.5°O.) 0.90 78.8 0.94 > 0.45 0.001 Llapa (-7°S. : -79.5°O.) 0.97 -0.2 0.98 > 0.25 0.001 Asunción (-7.5°S. : -79°O.) 0.77 -49.3 0.87 > 0.70 0.001 San Juan (-7.5°S. : -79°O.) 0.87 -30.3 0.93 > 0.53 0.001 Magdalena (-7.5°S. : -79°O.) 0.78 -73.1 0.88 > 0.68 0.001 Huacrarucro (-7.5°S. : -79°O.) 0.88 1.2 0.93 > 0.51 0.001 Porcon (-7°S. : -79°O.) 0.56 -27.5 0.74 > 0.66 0.01
  25. 25. Temperatura Observado Simulado PRECIS R2 BIAS (%) Significancia Estación (Latitud : Longitud) r > t α Máxima Talla (-7.5°S : -79.5°O) 0.93 24.8 0.96 > 0.38 0.001 San Juan (-7.5°S : -78.5°O) 0.56 18.9 0.75 > 0.66 0.01 Contumaza (-7.5°S : -79°O) 0.86 -13.28 0.93 > 0.54 0.001 Mnima Talla (-7.5°S : -79.5°O) 0.97 -9.6 0.99 > 0.23 0.001 San Juan (-7.5°S : -78.5°O) 0.54 24.9 0.74 > 0.67 0.01 Contumaza (-7.5°S : -79°O) 0.83 -38.3 0.91 > 0.59 0.001 VALIDACIÓN DE LAS TEMPERATURAS MÁXIMAS Y MÍNIMAS
  26. 26. c.- Determinar el impacto del cambio climático sobre la disponibilidad hídrica. OBJETIVO
  27. 27. Construcción de los escenarios climáticos Lu, X. (2006); Lenderink et al 2007; IPCC-TGCIA, 2007 Escenarios de Precipitación Escenarios de Temperaturas 𝑃2050 = 𝑃𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ (1 + %𝑃2050 100 ) %𝑃2050 = 𝑃2050 − 𝑃𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑃𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ 100 𝑇2050 = 𝑇𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 + ∆𝑇2050 ∆𝑇2050= 𝑇2050 − 𝑇𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒
  28. 28. Escenarios de precipitación A2 B2
  29. 29. Escenarios de temperaturas máximas A2 B2
  30. 30. Escenarios de temperaturas mínimas A2 B2
  31. 31. Concentración de CO2 para los escenarios A2 y B2 AÑO B2 A2 2030 425 ppm 450 ppm 2060 500 ppm 580 ppm 2050 575 ppm 775 ppm Variación del CO2 Para los Escenarios A2 y B2 Un aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 resultará en una reducción de la conductancia estomática de hojas reduciendo su perdida de agua por tanto la evapotranspiración será menor. Ficklin et al., 2009   330/*4.04.1* 22 COggCO 
  32. 32. Eejecución del ArcSWAT Con nuevos escenarios climáticos Precipitación Temperatura máxima Temperatura mínima Simulación del ARCSWAT Escenarios climáticos Análisis de resultados
  33. 33. Impactos del cambio climático sobre los Caudales Caudales proyectados para los escenarios A2 y B2 interpolados linealmente Caudales proyectados para los escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE
  34. 34. Impactos sobre la disponibilidad hídrica al 50% Caudal medio Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE
  35. 35. Impactos sobre la disponibilidad hídrica al 75% Fines Agrícolas Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE
  36. 36. Impactos sobre la disponibilidad hídrica al 90% fines energéticos Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE
  37. 37. Impactos sobre la disponibilidad hídrica 95% fines de consumo humano Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE
  38. 38. • El rendimiento del modelo fue considerado como aceptable, por tanto el modelo hidrológico ArcSWAT logro simular las condiciones hidrológicas de la cuenca. • El modelo PRECIS fue capaz de replicar las condiciones climáticas actuales de la cuenca así como en comportamiento estacional de las temperaturas y la precipitación, por lo que las proyecciones a futuro pueden ser utilizados para estudios posteriores. • En los próximos 90 años el caudal se incrementa hasta en un 122.6 y 96.2%, de la misma manera el flujo base se incrementó hasta en un 213.8 y 118.2% para los escenario A2 y B2 respectivamente por lo que la disponibilidad hídrica para el periodo del 2085-2095 se incrementa. CONCLUSIONES CONCLUSIONES
  39. 39. • Se recomienda que los resultados de este estudio sean tomados como un punto de partida para nuevos estudios. • Generar escenarios de cambio climático a mayor detalle y utilizar diferentes salidas de modelos regionales. • Continuar con el estudio e incluir las variables que se mantuvieron constantes al momento de realizar el estudio, como el cambio del uso de la tierra, el incremento del área foliar de las plantas a fin de mostrar el efecto cambio climático global en toda la cuenca del río Jequetepeque. • Realizar estudios similares a éste en otras cuencas del país en donde se presenten poblaciones importantes, actividades agrícolas o donde se encuentren instaladas hidroeléctricas, cuyo funcionamiento se vea amenazada por los impactos del cambio climático. • Exhortar a las instituciones públicas en la necesidad de mejorar el servicio de medición de datos hidrometeorológicos en las cuencas de todo el país. RECOMENDACIONES
  40. 40. GRACIAS

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