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