Necesidades para modelizar Necesidades para modelizar impactos del cambio climimpactos del cambio climáático en tico en

recursos hrecursos híídricosdricos

Luis Garrote de Marcos

Departamento de Ingeniería Civil: Hidráulica y Energética Universidad Politécnica de Madrid

TALLER TÉCNICO SOBRE ESCENARIOS CLIMÁTICOS Y REGIONALIZACIÓN

Valsaín, 27-29 de abril de 2011

�Los estudios se centran en la disponibilidad de agua para atender demandas

�La disponibilidad depende:� De las aportaciones naturales� De la infraestructura hidráulica� De la garantía de servicio deseada� De las reglas de operación

�La disponibilidad se estudia con modelos de sistemas de explotación de recursos hídricos

Impactos en recursos hImpactos en recursos híídricosdricos

Cambio climático

Adaptación

Curva de demandaCurva de demanda--garantgarantííaa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12

Reliability (%)

Irrigation demand (km3/yr)

Current PRU-A AverageA AverageB Current Demand Acceptable Reliability

Pérdida de garantía

Reducción de demanda

AdaptaciAdaptacióón al cambio climn al cambio climáático en cuencas reguladastico en cuencas reguladas

Recursos hídricos naturales

Infraestructura hidráulica

Usos del aguaAgua para el medio ambiente

Agua reutilizada

Usos esenciales

Adaptación

Usos económicos

Adaptación

Adaptación

Recursos no convencionales

Adaptación

Disponibilidad de agua

Oferta

Demanda

• Se necesitan series mensuales de aportaciones en régimen natural

• Las series se obtienen con modelos precipitación-aportación (SIMPA), que hay que calibrar

Datos para modelaciDatos para modelacióónn

• Características relevantes para el estudio de la disponibilidad:• Valor medio anual• Estacionalidad• Variación interanual• Autocorrelación

1. Utilización directa de las series de escorrentía de los modelos regionales, tanto en situación de control como en proyecciones

2. Utilización de las series actuales, corregidas en la misma manera en que cambia la escorrentía en los modelos climáticos

3. Generación de series futuras mediante modelación precipitación-escorrentía con proyecciones climáticas (temperatura, precipitación)

Alternativas posiblesAlternativas posibles

PEOR

MEJOR

• Los modelos regionales de clima tienen un sesgo muy grande en escorrentía, de manera que sus resultados no se pueden utilizar directamente en análisis de sistemas de recursos hídricos

EscorrentEscorrentíía en modelos regionalesa en modelos regionales

UNH/GRDC Prudence

Error relativo

Error relativo

Estudios realizadosEstudios realizados

Aportaciones actualesProcedentes del modelo

hidrológico SIMPA(Cedex 2000)

Proyecciones climáticas futuras:Base de datos PRUDENCE (2004)

Análisis hidrológico(UPM 2010)

Proyecciones climáticas regionalizadas para España: Base de datos AEMET (2008)

Simulación hidrológica con el modelo SIMPA

(Cedex 2009)

Alteración de aportaciones en

magnitud y variabilidad

Alteración de aportaciones en

magnitud

A2 PRUDENCE A2 CEDEX

DMI1 KNMI DMI2 MPIDMI3 SMHIETH UCMGKSS PRUDENICTP

CAEAHAPASAUAMedA

CBEBHBPBSBUBMedB

(1) (1) (2)

(1) Corresponden al escenario de emisiones A2 (SRES 2000)(2) Corresponden al escenario de emisiones B2 (SRES 2000)

B2 CEDEX

Proyecciones CEDEXProyecciones CEDEX

• Se propone una alteración de la aportación media anual por cada demarcación hidrográfica

• Se han aplicado 6 metodologías diferentes en tres horizontes

Proyecciones PRUDENCE: TemperaturaProyecciones PRUDENCE: TemperaturaMedias anuales todos los modelosAnimación medias anuales

Animación medias estacionales Promedio de medias anuales de modelos

Cambio de la media

Cambio de la mediaSube más

en verano

Resultados coincidentes

Proyecciones PRUDENCE: EscorrentProyecciones PRUDENCE: EscorrentííaaMedias anuales todos los modelosAnimación medias anuales

Promedio de medias anuales de modelosAnimación medias estacionales

Cambio de la media

Cambio de la mediaBaja más

en primavera y verano

Resultados discordantes

Proyecciones PRUDENCE: EscorrentProyecciones PRUDENCE: Escorrentííaa

Rango estacional

Desviación típica anual Coeficiente de variación anual

Autocorrelación anual

• Serie original

AlteraciAlteracióón de seriesn de series

µ∆+= YY'

YYµ

µµ ∆+='

• Series alteradas

Cambio de media

Coeficiente

Cambio de mediay varianza

Problemas con valores negativos

La varianza se altera igual que

la media

σµ−= Y

y

( )( )µµσσ ∆++∆+= yY'

Se ajusta la media y la varianza

No se altera la varianza

Disponibilidad de agua segDisponibilidad de agua segúún proyeccionesn proyecciones

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000 10000 100000

Ap

ort

ació

n m

ed

ia a

nu

al -

Esce

nar

io A

2

Aportación media anual - Escenario de control

Aportación media anualRelación entre el escenario de contol y el escenario A2 para proyecciones CEDEX

CA

EA

HA

PA

SA

UA

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000 10000 100000

Ap

ort

ació

n m

ed

ia a

nu

al -

Esce

nar

io A

2

Aportación media anual - Escenario de control

Aportación media anualRelación entre el escenario de contol y el escenario A2 para proyecciones PRUDENCE

DMI1

DMI2

DMI3

ETH

GKSS

ICTP

KNMI

MPI

SMHI

UCM

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000 10000

Dis

po

nib

ilid

ad a

nu

al (

hm

3/a

ño

) -

Esce

nar

io A

2

Disponibilidad anual (hm3/año) - Escenario de control

Disponibilidad con embalses. Garantía volumétrica 100%Relación entre el escenario de contol y el escenario A2 para proyecciones CEDEX

CA

EA

HA

PA

SA

UA

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000 10000 100000

Dis

po

nib

ilid

ad m

ed

ia a

nu

al (

hm

3/a

ño

) -

Esce

nar

io A

2

Disponibilidad media anual (hm3/año) - Escenario de control

Máxima disponibilidad potencial con embalses. Garantía volumétrica 100%Relación entre el escenario de contol y el escenario A2 para proyecciones PRUDENCE

DMI1

DMI2

DMI3

ETH

GKSS

ICTP

KNMI

MPI

SMHI

UCM

Proyecciones CEDEX (Proyecciones CEDEX (µµµµµµµµ)) Proyecciones PRUDENCE (Proyecciones PRUDENCE (µ,σµ,σµ,σµ,σµ,σµ,σµ,σµ,σ))AportaciAportacióónn

DisponibilidadDisponibilidad

AportaciAportacióónn

DisponibilidadDisponibilidad

AportaciAportacióón CTLn CTLAportaciAportacióón CTLn CTL

Disponibilidad CTLDisponibilidad CTLDisponibilidad CTLDisponibilidad CTL

Disponibilidad

A2

Disponibilidad

A2

Disponibilidad

A2

Disponibilidad

A2

Aportaci

Aportaci óón A2

n A2

Aportaci

Aportaci óón A2

n A2

Importancia de la variabilidadImportancia de la variabilidad

Aportación

idadDisponibilI S ∆

∆=Índice de sensibilidad

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

Índ

ice

de

sen

sib

ilid

ad

Volumen de regulación relativo a la aportación

Sensibilidad a la reducción de aportación en función del volumen de regulaciónRelación entre el escenario de contol y el escenario A2 para proyecciones CEDEX

CA

EA

HA

PA

SA

UA

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

Índ

ice

de

sen

sib

ilid

ad

Volumen de regulación relativo a la aportación

Sensibilidad a la reducción de aportación en función del volumen de regulaciónRelación entre el escenario de contol y el escenario A2 para proyecciones PRUDENCE

DMI1

DMI2

DMI3

ETH

GKSS

ICTP

KNMI

MPI

SMHI

UCM

Volumen de regulaciVolumen de regulacióónnVolumen de regulaciVolumen de regulacióónn

ÍÍ ndice de sensibilidad

ndice de sensibilidad

ÍÍ ndice de sensibilidad

ndice de sensibilidad

Proyecciones CEDEX (Proyecciones CEDEX (µµµµµµµµ)) Proyecciones PRUDENCE (Proyecciones PRUDENCE (µ,σµ,σµ,σµ,σµ,σµ,σµ,σµ,σ))

ConclusionesConclusiones

• El impacto del cambio climático en los recursos hídricos se puede caracterizar a través del efecto en la disponibilidad de agua– La disponibilidad se calcula con modelos de sistemas de explotación de recursos hídricos

• Se necesitan series temporales de aportaciones a escala mensual– Series disponibles en numerosos puntos a lo largo de la red fluvial

– Mapa de escorrentía mensual, para proceder a su integración espacial

• Es importante caracterizar cómo cambia la variabilidad– Variabilidad interanual– Variabilidad estacional