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Impactos del cambio climático en los recursos hídricos: estudio de casos

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Academic year: 2022

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Impactos del cambio clim

Impactos del cambio clim á á tico en los recursos h tico en los recursos h í í dricos: dricos:

estudio de casos estudio de casos

Sandra Garc

Sandra Garcíía Galianoa Galiano Grupo de I+D Gesti

Grupo de I+D Gestióón de Recursos Hn de Recursos Híídricosdricos Dpto. de Ingenier

Dpto. de Ingenieríía Ta Téérmica y de Fluidosrmica y de Fluidos Universidad Polit

Universidad Politéécnica de Cartagenacnica de Cartagena sandra.garcia@upct.es

sandra.garcia@upct.es http://www.upct.es/~agua http://www.upct.es/~agua

Colaboración Internacional en Estudios de Cambio Climático y su Interacción con los Recursos Hídricos Regionales

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Contenido

• El Grupo de Investigación en Estudios de Impactos de la UPCT

• Líneas de investigación

– Herramientas de alerta frente a sequías y avenidas

– Gestión de los Recursos Hídricos a escala de cuenca

– Proyecto Europeo AMMA

– Nuevas líneas de investigación a partir de RCM

• Propuestas de Estudios de Impactos en Recursos

Hídricos

(3)

Grupo de I+D Gestión de Recursos Hídricos

• Se enmarca en el Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la Universidad Politécnica de Cartagena (España).

• Nace en el año 2006 como respuesta a una iniciativa de divulgar las actividades que se están realizando en investigación, desarrollo,

docencia e innovación en relación, principalmente, con la planificación y gestión de los recursos hídricos.

• Integrantes:

– Profesores del Área de Ingeniería Hidráulica (Responsable:

Sandra García Galiano) – Estudiantes de doctorado.

• El Grupo colabora con otros centros nacionales y extranjeros.

- Otros Grupos de la UPCT: - Area de Ingeniería Agroforestal (Dpto.

de Ingeniería de los Alimentos y del Equipam. Agrícola

- Otras Instituciones de la Régión de Murcia: - IMIDA (Inv. Manuel Erena), - CEBAS-CSIC (Inv. Víctor Castillo)

- Otras Instituciones Internacionales: en el marco de los Proyectos Europeos en los que participa.

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Líneas de investigación del

Grupo de I+D Gestión de Recursos Hídricos

Orientadas a Extremos Hidrológicos:

• Desarrollo de herramientas de alerta frente a avenidas de rápida respuesta - flash flood - en Ramblas: Sistema de modelización Shyska

2002-2005 Proyecto I+D Plan Nacional. Ministerio de Ciencia e Innovación. REN2002-05. España.

• Desarrollo de herramientas de seguimiento y alerta temprana frente a sequías desde SIG, teledetección y modelización: sistema SORPRESA

2005-2006 Proyecto Ministerio de Medio Ambiente, España. IP. Sandra García

2009-2011 Proyecto Plan Nacional Ministerio de Ciencia e Innovación CGL/BTE. España. IP. Sandra García

• Desarrollo de herramientas de seguimiento dinámico de inundaciones en llanura, desde teledetección y MED: Análisis de subpixel

2005-2009 Proyecto Integrado Europeo AMMA FP6004089. IP. Sandra García

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Estudios de Impactos en Recursos Hídricos debidos al Cambio Global

Orientadas a Evaluación de Recursos:

• Aplicación de herramientas avanzadas de modelización y gestión de recursos hídricos a escala de cuenca, integradas en SIG: impactos del clima y cambios de usos del suelo en el ciclo hidrológico

2006-2007 Proyecto Ministerio de Medio Ambiente. España.

2009-2011 Proyecto Plan Nacional Ministerio de Ciencia e Innovación CGL/BTE. España. UPCT y colaboración IMIDA. IP. Sandra García

Orientadas a Extremos Hidrológicos:

• Análisis de la Variabilidad y Tendencias en la Frecuencia y Magnitud de Eventos de Precipitación Extrema desde Proyecciones de Modelos Climáticos Regionales

2008-2009 Proyecto Fundación Instituto Euromediterráneo del Agua (IEA).

Comunidad Autónoma Murcia. España. Aplicación en la C uenca del Segura.

IP. Sandra García

2009-2011 Proyecto Plan Nacional Ministerio de Ciencia e Innovación CGL/BTE. España. IP. Sandra García

2005-2009 Proyecto Integrado Europeo AMMA FP6004089. Aplicación en Africa Occidental. IP. Sandra García

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Otras Líneas de I+D en colaboración 2009-2012

- 2009-2012 Proyecto Europeo TELERIEG. Aplicación de la teledetección para mejorar las prácticas de riego en el Espacio SUDOE. Unión Europea. Coordinado: IMIDA-CARM. IP. Manuel Erena.

- 2009-2011. Proyecto Fundación Séneca. Aplicación de la teledetección para estimación de evapotranspiración real a escala regional. Comunidad Autónoma de Murcia. España. IP. Alain Baille.

- Proyecto Europeo SIRRIMED. Sustainable Use of Irrigation Water in the Mediterranean Region. Collaborative Project for Specific Cooperation Actions Dedicated to International Cooperation (CP-FP- SICA) Unión Europea. IP. Alain Baille. En Segunda Fase de Evaluación.

Líneas de investigación del

Grupo de I+D Gestión de Recursos Hídricos

(7)

Evaluación de Recursos Hídricos -

Gestión de Recursos Hídricos a Escala de Cuenca-

Motivación:

Cambios significativos en las aportaciones desde la década de los ‘80

(8)

 Variaciones climáticas (tanto P, T, como HR, R y V), y sus efectos en la evaporación, evapotranspiración, y finalmente en el balance hídrico de la cuenca.

 Eventos de sequía y su relación con la recarga a los acuíferos.

 Cambios en los usos del suelo (reforestación, variación de superficies agrícolas, …)

Se requiere un estudio comparativo de los impactos de estos factores en componentes del ciclo hidrológico, considerando incluso futuros escenarios de cambio climático  En el marco del Proyecto del Plan Nacional CGL2008.

Posibles causas en el descenso de aportaciones Evaluación de Recursos Hídricos

-

Gestión de Recursos Hídricos a Escala de Cuenca-

(9)

Escenario 1

IMPACTOS Impacto 1 Escenario 2

Impacto 2 Escenario 3

Impacto 3 Media y rango de

cambio climático

Análisis espacio- temporal de

impactos Interpretación de

la vulnerabilidad Escenario 1

Escenario 2 Escenario 3 Análisis espacio-

temporal

Evaluación de Recursos Hídricos

-

Gestión de Recursos Hídricos a Escala de Cuenca-

(10)

African Monsoon Multidisciplinary Analyses

Afrikanske Monsun: Multidisiplinære Analyser

Afrikaanse Moesson Multidisciplinaire Analyse

Analisi Multidisciplinare per il Monsone Africano

Afrikanischer Monsun: Multidisziplinäre Analysen

Analisis Multidiciplinar de los Monzones Africanos

Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine

(11)

AMMA

-

African Monsoon Multidisciplinary Analyses-

AMMA-EU. FP6-004089.

• Proyecto Integrado Europeo. 6to. Programa Marco de la Unión Europea

• Participan 59 instituciones AMMA International

• Plataforma de Investigación Internacional, que aúna la experiencia Europea con distintas instituciones

Americanas (NASA, NOAA, MIT, entre otras), y un gran número de instituciones africanas.

• 28 países

• Presupuesto: 50 M€. CEE 13 M€

(12)

Fuente: http://go.hrw.com

Zona de estudio Desarrollo de un sistema de

seguimiento dinámico de

inundaciones en el Valle del Río Senegal*

*Desarrollo Tesis Doctoral J.D. Giraldo Osorio

- Análisis de impactos del cambio climático en eventos extremos: Desde las sequías a las avenidas.

- Uso de la teledetección en el seguimiento de inundaciones en llanura: Valle del Río Senegal (Africa). Proy. Integrado

Europeo AMMA

Líneas de investigación del Grupo de I+D Gestión de Recursos Hídricos en Estudios de Impactos en el Marco de AMMA

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Modelos Climáticos Regionales

-

Análisis de Impactos del Cambio Climático en los Recursos Hídricos-

Región de trabajo: D3 Modelo Climático Regional dinámico MM5 (forzamiento con ECHO-G) integración UMU. A2

Modelo integrado en la UMU que cubre parcialmente las cuencas de los ríos Jucar y Segura.

(14)

Análisis de la distribución espacial de la precipitación media anual [mm/año] para el sureste peninsular. Reducción del 14% para el periodo 1991-2050, y del 24%

para el periodo 2051-2099, en contraste con el período de control (1961-1989), en volúmenes de precipitación.

100 334 516

204

126 750

Periodo 1961-1989 Periodo 1991-2050 Periodo 2051-2099

Modelos Climáticos Regionales

-

Análisis de Impactos del Cambio Climático en los Recursos Hídricos-

(15)

Reducción del volumen de precipitación en el Sudeste de la Península Ibérica (en

porcentaje con respecto al periodo 1961-1989)

Dif %= (P9150-P6189)*100/P6189

A pesar que en las zonas costeras la cantidad de precipitación seguirá siendo menor, se pronostica que la reducción más drástica se dará en las cuencas de cabecera del Jucar y el Segura, con reducciones que pueden llegar en algunos puntos hasta el 50% con respecto al periodo base 1961-1989. Se prevé que la reducción de la precipitación será mayor en el largo plazo.

-50%

-20%

-10%

-30%

-40%

0 +10%

Periodo 1991-2050 Periodo 2051-2099

Modelos Climáticos Regionales

-

Análisis de Impactos del Cambio Climático en los Recursos Hídricos-

(16)

Análisis de Distribuciones Espaciales de Frecuencia. Sureste Peninsular.

Período 1961-1989: Umbral 1 Período 1991-2050: Umbral 1 Período 2051-2099: Umbral 1

Período 1961-1989: Umbral 2 Período 1991-2050: Umbral 2 Período 2051-2099: Umbral 2

(17)

Análisis de Distribuciones Espaciales de Frecuencia. Sureste Peninsular.

Período 1961-1989: Umbral 3 Período 1991-2050: Umbral 3 Período 2051-2099: Umbral 3

Aumento de eventos muy fuertes al 2050 y 2100,y mayor concentración en la costa.

Tipología de Eventos Diarios

Eventos Moderados. Umbral 1: 5 ≤ P <50 mm/d Eventos Fuertes. Umbral 2 50 ≤ P <100 mm/d Eventos Muy Fuertes. Umbral 3: P ≥ 100 mm/d

(18)

Análisis de Frecuencia Anual. Todo el Período 1961-2099.

Sureste Peninsular.

Umbral 1: 5 ≤ P(mm) < 50

Umbral 2:

50 ≤ P(mm) < 100

Umbral 3:

P(mm) ≥ 100

U1_19611989

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

6320 8689 11000 10940 11880 19050 U1_19912050

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

3849 6945 8554 8721 9961 16170 U1_20512099

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

3775 5519 6350 6840 7611 12550

U2_19611989

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

0.00 29.00 49.00 75.69 108.00 325.00 U2_19912050

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

0.00 16.75 45.50 86.22 121.50 424.00 U2_20512099

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

0.0 21.0 75.0 126.8 217.0 509.0

U3_19611989

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

0.000 0.000 0.000 2.793 2.000 40.000 U3_19912050

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

0.00 0.00 0.00 10.90 2.25 287.00 U3_20512099

Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.

0.00 0.00 3.00 14.84 15.00 145.00

Estadísticos

Saltos en la media (Σfrecuenciai). Descendente en eventos moderados, y ascendente en eventos fuertes y muy fuertes.

(19)

Distribuciones de probabilidad para las rachas de días consecutivos con precipitación menor a 1 mm/día.

Periodo 1961-1989 Periodo 1991-2050 Periodo 2051-2099

Modelos Climáticos Regionales

-

Análisis de Impactos del Cambio Climático en Rachas Secas-

(20)

ESTUDIOS PROPUESTOS DE IMPACTOS EN RECURSOS HÍDRICOS EN LA REGIÓN

Intercomparación de resultados de RCMs (Modelos Climáticos Regionales), y contraste con información provista por redes hidrometeorlógicas (pluviométricas …).

Aproximacíón Multimodelo  Incertidumbres asociadas

RCMs Proyecto Europeo ENSEMBLES e Integraciones UMU: - REMO; - RegCM3; - CHRM; - CLM; - CRCM; - RCA, - PROMES …

Impactos en Disponibilidad de Recursos Hídricos en la Región

Análisis de variación de volúmenes de precipitaciones, distintos horizontes

Variabilidad espacial de P  PCAs

Análisis de otras variables meteorológicas: Temperaturas, Evapotranspiración …

Impactos en las aportaciones de la cuenca o región (reservas, etc.), impactos en la agricultura …

Impactos en Eventos de Precipitación Extrema  Avenidas

Análisis de frecuencia espacial y temporal

Ajuste de funciones de distribución de extremos: verificación de tormentas de diseño  caudal de diseño  infraestructuras hidráulicas.

Impactos en los Eventos de Sequías Análisis de longitud de rachas secas

Ajuste de distribuciones de probabilidad

Análisis de evolución de indicadores de sequía basados en datos meteorológicos

(21)

PROPUESTA DE ESTUDIOS DE IMPACTOS

Intercomparación de resultados desde RCMs (Modelos Climáticos Regionales), y contraste con información provista por redes hidrometeorlógicas (pluviométricas …).

Aproximacíón Multimodelo

RCMs propuestos: - REMO; - RegCM3; - CHRM; - CLM; - CRCM; - RCA, - PROMES

Impactos en Disponibilidad de Recursos Hídricos en la Región

o Análisis de variación de volúmenes de precipitaciones, distintos horizontes o Variabilidad espacial de P  PCAs

o Análisis de otras variables meteorológicas: Temperaturas, Evapotranspiración … o Impactos en las aportaciones de la cuenca o región (reservas, etc.), impactos en

la agricultura …

Impactos en Eventos de Precipitación Extrema  Avenidas o Análisis de frecuencia espacial y temporal

o Ajuste de funciones de distribución de extremos: verificación de tormentas de diseño

 caudal de diseño  infraestructuras hidráulicas …

Impactos en los Eventos de Sequías o Análisis de longitud de rachas secas

o Ajuste de distribuciones de probabilidad

o Análisis de evolución de indicadores de sequía basados en datos meteorológicos.

Muchas gracias por su atención sandra.garcia@upct.es

http://www.upct.es/~agua

Referencias

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