memorias técnicas

Organización Meteorológica Mundial – OMM
Centro Internacional para la Investigación
del Fenómeno de El Niño – CIIFEN
MEMORIAS TÉCNICAS
Taller Regional para la Integración de los Pronósticos Estacionales con la Información
Hidrológica para los sectores vinculados al agua en el Oeste de Sudamérica
© Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El Niño (2010)
Se permite reproducir y comunicar esta obra siempre y cuando se cite la fuente
de manera correcta y no sea utilizada para fines comerciales.
Grupo Editorial:
Dr. Claudio Caponi
Dr. Affonso Mascarenhas
Oce. Rodney Martínez
Ing. Alexandra Rivadeneira
Concepto e ilustración de portada:
Ing. Alexandra Rivadeneira
Diagramación e Infografías:
Dis. Fabián Cordero / Gráficas Hernández
Impresión:
Gráficas Hernández
Para citar la publicación completa:
Memorias Técnicas del Taller: Integración de los Pronósticos Estacionales con
la Información Hidrológica para los sectores vinculados al agua en el Oeste de
Sudamérica. CIIFEN, 2009.
ISBN: 978-9978-9934-2-2
Estas Memoria Técnicas, han sido elaboradas por el Centro Internacional para la
Investigación del Fenómeno de El Niño, con las contribuciones de los expertos
que participaron en el Taller Regional de Integración de los Pronósticos Estacionales con la Información Hidrológica para los sectores vinculados al agua en el
Oeste de Sudamérica, realizado en Enero del 2010 y financiado por la Organización Meteorológica Mundial –OMM.
La Organización Meteorológica Mundial (OMM) es un organismo especializado
de las Naciones Unidas y su portavoz autorizado acerca del estado y el comportamiento de la atmósfera terrestre, su interacción con los océanos, el clima que
produce y la distribución resultante de los recursos hídricos.
Desde sus comienzos, la OMM ha alentado a la comunidad internacional a que
mejore su comprensión de todo lo relacionado con el tiempo, el clima y el agua.
La OMM dispone de un mecanismo único para el intercambio oportuno de datos,
información y productos.
Contribuye significativamente al desarrollo sostenible, a la reducción de la pérdida de vidas y bienes ocasionada por los desastres naturales relacionados con
el tiempo, el clima y el agua, así como a la protección del medio ambiente y del
clima mundial para las generaciones presentes y futuras.
A través de sus Miembros, la OMM proporciona pronósticos y alertas tempranas
a los países, los sectores económicos y al público en general, que ayudan a
prevenir desastres y atenuar sus efectos, salvar vidas y reducir los daños materiales y medioambientales mediante una mejor gestión de los riesgos.
El Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El Niño (CIIFEN)
contribuye a la reducción de desastres ocasionados por El Fenómeno de El
Niño/La Niña la Variabilidad y el Cambio Climático. Coordinador de diversas
redes científicas a escala regional y extra regional, contribuye en la generación
de pronósticos de Alerta Temprana y herramientas tecnológicas que coadyuven
al fortalecimiento de los servicios de información climática y su aplicación en
Latinoamérica y el mundo.
Su misión es promover, complementar y emprender, proyectos de investigación
científica y aplicada, necesarios para mejorar la comprensión y alerta temprana
del ENOS (El Niño Oscilación del Sur), la variabilidad climática y el cambio climático a fin de contribuir en la reducción de sus impactos socio-económicos y
generar bases sólidas para la generación de políticas de desarrollo sustentable,
ante los nuevos escenarios climáticos existentes.
ÍNDICE
DESCRIPCIÓN
i
Introducción
9
INICIATIVAS EN GESTION DE RECURSOS HÍDRICOS
11
1
La perspectiva de la OMM
13
2
El proyecto regional HYBAM en la Cuenca Amazónica y su extensión a la
Costa del Pacífico. IRD
17
3
Gestión de Riesgo Climático e Hídrico en el IRI
21
4
Contribución del Programa Hidrológico Internacional de UNESCO para el
sector agua en la Región de Latinoamérica
27
5
Contribución del CIIFEN para la Gestión de Riesgo Climático en
Sudamérica
29
6
El Centro de Aguas y Desarrollo Sustentable (CADS) en la ESPOL
35
7
El Niño y su impacto en el sector eléctrico de Colombia. Centro Nacional
de Despacho
39
CAPACIDADES INSTITUCIONALES
47
8
Pronóstico Estacional Hidrológico – Elaboración y Aplicación: La experiencia de Nueva Zelanda
49
9
Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología INAMEH-Venezuela
53
10
Metodología para la elaboración del pronóstico estacional de Venezuela
SEMETAVIA-Venezuela
55
11
Capacidades actuales en el pronóstico hidrológico y la predicción hidrológica a corto y mediano plazo para el territorio Colombiano. IDEAMColombia
61
ÍNDICE
12
Avances en la implementación de modelos numéricos para la elaboración de pronósticos estacionales. INAMHI-Ecuador.
65
13
Pronóstico de caudales de ingreso al embalse Amaluza en la central
hidroeléctrica Paute. INAMHI-Ecuador
71
14
Capacidades del SENAMHI en temas hidrológicos. SENAMHI –Perú
75
15
Servicio Nacional del Meteorología e Hidrología. SENAMHI –Bolivia
79
NECESIDADES DE INFORMACIÓN
83
16
Vinculando las necesidades sectoriales con la disponibilidad hídrica en
la región. ANA - Brasil
85
17
Necesidad de Servicios Hidrológicos para el sector abastecimiento de
agua y saneamiento. GTZ –PROAPAC –Bolivia
97
18
Necesidades de información para la administración del recurso agua en
Chile. Dirección Meteorológica de Chile
103
PLAN DE ACCIÓN REGIONAL
107
Plan de Acción Regional para la Integración de los pronósticos estacionales con la información hidrológica en los sectores vinculados al agua
para el Oeste de Sudamérica
109
ANEXOS
111
Anexo A: Lista de Participantes
113
9
MEMORIAS TÉCNICAS
INTRODUCCIÓN
L
a Tercera Conferencia Mundial del Clima, organizada por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) del 30 de agosto al 04 de Septiembre del 2009, produjo como uno de sus principales resultados,
las recomendaciones clave para la aplicación del Marco Global para
los Servicios Climáticos (GFCS). Una de las recomendaciones solicita medidas para adaptar productos adecuados para los sectores estratégicos
de desarrollo y fomentar las sinergias entre las diferentes comunidades para
lograr este objetivo. El enfoque interdisciplinario es un requerimiento inevitable
para poder alcanzar a los usuarios finales y proveerles con la información de
tiempo, clima y agua, con los cuales se puede llegar a mejores decisiones.
La región del Oeste de América del Sur ha desarrollado a través de los Servicios
Meteorológicos de: Bolivia, Chile Colombia, Ecuador, Perú yVenezuela, y en coordinación con el Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El
Niño (CIIFEN), una red institucional operacional que proporciona servicios climáticos adaptados para los sectores agrícola y gestión de riesgo de la región.
Además ellos están vinculados de manera muy cercana con el Sistema Regional
de Pronósticos, implementado y consolidado a través del Foro de Perspectivas
Climáticas de la Costa Oeste de Sudamérica apoyado por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y coordinado por CIIFEN.
Durante la década de 1990, la predicción estacional ha madurado notablemente, alcanzando un alto nivel de calidad en particular, en áreas influidas por el estado del Pacífico Tropical, basado en predicciones de la Temperatura Superficial
del Mar y la variabilidad del ENSO. En cuanto a los pronósticos climáticos basados en modelación estadística se han logrado mejoras significativas. De igual
forma se ha progresado en la capacidad de previsión a través de modelación
dinámica. Sin embargo, los errores de los modelos y de inicialización, siguen limitando la calidad de las previsiones y el límite de la predictibilidad aún no se ha
alcanzado. A pesar de estos problemas, el pronóstico estacional se ha aplicado
con relativo éxito en escalas de tres meses en la predicción de la temperatura
máxima, mínima y precipitación. Estas predicciones se utilizan para elaborar
mapas de riesgo agro-climático en áreas específicas del Oeste de Sudamérica.
Las predicciones hidrológicas estacionales serán de gran ayuda para la gestión
de recursos hídricos, preparación para las inundaciones, la sequía y sus efectos, la planificación energética y muchos otros sectores relacionados.
Algunas de nuestras experiencias en la Costa Oeste de Sudamérica, nos han
permitido aprender y entender las asimetrías entre las diferentes instituciones
sobre los datos disponibles, su calidad, los actuales sistemas de observación,
las limitaciones institucionales, la falta de recursos humanos, etc. Por otra
parte, las demandas de los gobiernos sobre los Servicios Meteorológicos e Hidrológicos han aumentado con el tiempo como consecuencia de las presiones
10
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
sociales y económicas como la pobreza extrema, la seguridad alimentaria, la
degradación ambiental en las grandes cuencas fluviales, los conflictos del agua,
la competitividad en los sectores de desarrollo etc.
La plataforma institucional existente en la Costa Oeste de Sudamérica, ofrece
una oportunidad muy especial para iniciar con éxito un proceso hacia la integración de estos sistemas operativos zona nivel regional y nacional con otros
componentes estratégicos tales como la predicción hidrológica y la gestión integrada de recursos hídricos.
Las economías de los países de la Costa Oeste de Sudamérica son extremadamente dependientes de sectores tales como agricultura, energía y recursos hídricos. Además, la aparición de eventos extremos severos tiene consecuencias
directas en el acceso hídrico, distribución y uso, produciendo pérdidas económicas y conflictos sociales que conducen a aumentar la pobreza, los problemas
de saneamiento, la malnutrición y la inseguridad alimentaria. Diversos proveedores de servicios en los sectores hídricos se beneficiaran si, sobre la base de
los Foros Climáticos que se desarrollan regularmente en la región, los Servicios
Hidrológicos desarrollan perspectivas hidrológicas en sus respectivas jurisdicciones y cooperan entre ellos en el desarrollo de las predicciones hidrológicas
en los ríos transfronterizos.
Este tipo de esfuerzos demanda un mutuo intercambio de conocimientos entre
las comunidades disciplinarias involucradas. Este taller Regional tiene como
objetivo iniciar el proceso en la región e identificar los socios claves, las necesidades que deben abordarse, las oportunidades y acciones a emprenderse para
lograr la implementación de este nuevo sistema integrado del clima y el servicio
de agua como una contribución regional al Marco Global para los Servicios Climáticos (GFCS).
INICIATIVAS EN GESTIÓN
DE RECURSOS HÍDRICOS
13
MEMORIAS TÉCNICAS
1.1. Introducción
LA PERSPECTIVA
DE LA OMM
Claudio Caponi
Departamento de Hidrología
y Recursos Hídricos
Organización Meteorológica Mundial
[email protected]
La Organización Meteorológica Mundial se ocupa de temas de hidrología
hace más de 50 años y, a partir de
1972, a través del Articulo 2 f) de su
Convenio, entre las finalidades principales se establece: “fomentar las
actividades en materia de hidrología
operativa y proseguir una estrecha
colaboración entre los Servicios Meteorológicos y los Hidrológicos”.
La Organización concentra sus actividades en materia hidrológica a través
del Programa de Hidrología y Recursos Hídricos, cuya implementación
es responsabilidad de la Comisión de
Hidrología (CHi). La CHi constituye
una de las ocho Comisiones Técnicas
de la OMM. Las Comisiones Técnicas
son entidades formadas por expertos
designados por los Servicios Meteorológicos e Hidrológicos Nacionales,
con el fin de estudiar, en su área de
competencia, los adelantos de la ciencia y la tecnología; elaborar propuestas de normas internacionales sobre
métodos, procedimientos y técnicas;
planificar, ejecutar y evaluar las actividades de los programas científicos
y técnicos de la Organización; servir
de foro para el examen y la solución de
los diferentes problemas científicos y
técnicos; y fomentar la formación profesional.
En 1999, reconociendo el potencial de
la Organización para asumir un papel
más amplio en los temas relativos al
agua, el Congreso de la OMM revisó
los términos de referencia de la CHi
para ampliar su alcance, incluyendo
la consideración de cuestiones de
hidrología y recursos hídricos en las
cuales el desarrollo socioeconómico
y la protección ambiental cobraban
mayor significado. A raíz de este cambio, la CHi, que desde aproximadamente treinta años cooperaba con la
Comisión de Climatología y UNESCO
en la ejecución del Programa Mundial sobre el Clima-Agua en temas de
carácter principalmente técnico-científicos, en su más reciente sesión en
Ginebra en Noviembre de 2008, decidió revisar radicalmente sus actividades relativas al Clima y el Agua.
1.2. Programa de Trabajo de la CHi
En un intento de limitar las áreas de
actividades para optimizar los recursos disponibles, la CHi decidió concentrarse para el periodo 2009 -2012
en cuatro esferas temáticas, que
competen al mandato de la OMM. Las
esferas temáticas son enumeradas a
continuación:
1. Marco de gestión de la calidad – Hidrología (MGC-Hidrología)
2. Evaluación de los recursos hídricos
3. Previsión y predicción hidrológicas
4. Agua, clima y gestión de riesgo
Bajo esta última esfera temática, se
identificaron las siguientes actividades prioritarias:
a) Identificar las estaciones sensibles
al clima, analizar los datos (incluida
la obtención de los mismos), en colaboración con del Centro Mundial de
1
14
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Datos de Escorrentía (CMDE), y efectuar estudios sobre la detección de
tendencias;
b) Preparar material de orientación
sobre la posible utilización de las
capacidades actuales en la modelización climática regional para la
evaluación y gestión de los recursos
hídricos;
bozado, los Miembros de la OMM han
solicitado en los últimos años, mayor
apoyo por parte de la Organización
para implementar pronósticos hidrológicos estacionales de forma operativa. Este requerimiento fue expresado
de forma clara en la reciente Tercera
Conferencia Mundial sobre el Clima.
1.3. Clima y Agua en la CMC-3
c) Fomentar actividades de rescate de
datos;
d) Contribuir a la preparación del material de orientación sobre la predicción estacional de caudales, incluida
la cuantificación de incertidumbres;
e) Preparar material de orientación
sobre las necesidades de información
climática de los encargados de la gestión de los recursos hídricos en relación con el funcionamiento, diseño y
planificación a largo plazo;
f) Preparar material de orientación
sobre la predicción y los índices de
sequías, incluida la cuantificación de
incertidumbres;
g) Preparar material de orientación
para incluir los climas transitorios,
la naturaleza no estacionaria de los
conjuntos de datos y el análisis de la
incertidumbre en las estimaciones de
modelos de crecida.
Como se puede observar, la actividad
d) está directamente relacionada con
el tema del taller, mientras que las actividades b), e) y f) guardan una estrecha relación con el mismo.
Adicional al programa de trabajo es-
Una de las sesiones más concurridas
de la CMC-3 fue la dedicada al clima y
el agua. Durante la sesión, varios expertos en gestión de recursos hídricos expresaron con fuerza la opinión
según la cual la atención acordada en
los últimos años a las investigaciones
relacionadas con el cambio climático, habrían desviado a la comunidad
científica de lo que en realidad constituye el área de mayor interés para los
gestores de agua, la reducción de las
incertidumbres de las predicciones
estacionales. La idea expresada no
fue bien acogida por los climatólogos
presentes; sin embargo la idea quedó
plasmada en el reporte final de la sesión, tras un proceso de discusión y
negociación:
“Los participantes en la sesión acordaron las siguientes recomendaciones principales:
...Alianza y comunicación. Una alianza completa y una comunicación continua entre la comunidad climática y
los usuarios finales del sector agua,
tales como los gestores de crecientes, operadores de obras hidráulicas,
gestores de riego, y especialistas
agrícolas y de salud, es una condición
sine qua non para el desarrollo de
un Marco Mundial para los servicios
15
MEMORIAS TÉCNICAS
Climáticos. Bajo este esquema, una
atención particular debe enfocarse a:
• Calidad, accesibilidad e intercambio
de la información;
• Información climática con mayor
resolución espacial y temporal, por
ejemplo a nivel de cuenca y en escalas
temporales mensuales y semanales;
• Mejoras substanciales de las habilidades de predicción de la variabilidad
estacional, interanual y decenal para
un mejor manejo de embalses y preparación ante eventos extremos;
• Reducción y cuantificación de las
incertidumbres y sesgos en las proyecciones futuras;
• Cuantificación de los impactos climáticos (cantidad y calidad del agua),
incluyendo flujos de estiaje, aguas
subterráneas, temperatura del agua,
salinidad, contaminación, transporte
de sedimentos, y efectos en los ecosistemas acuáticos;”
1.4. Un objetivo más ambicioso
En consideración de las demandas
y como consecuencia de reiteradas
solicitudes presentadas en reuniones de seguimiento a la CMC-3, tales
como las del proceso que condujo a la
formación del Equipo especial de alto
nivel sobre el Marco Mundial para los
Servicios Climáticos y al establecimiento de su mandato; la CHi decidió
ampliar el alcance de su programa de
trabajo en esta área y fijarse como
objetivo, además de la preparación
de material de orientación, la implementación en forma operativa a nivel
mundial de mecanismos para la elaboración de Perspectivas Hidrológicas
Estacionales (Hydrological Outlooks),
basadas en los pronósticos estacionales del clima.
Consecuentemente, cuando el CIIFEN
inició conversaciones con el Departamento de Clima y Agua de la Secretaría de la OMM, para explorar vías de
establecimiento de nexos entre los
pronósticos estacionales que ellos
desarrollan para el Oeste de Sudamérica y la información hidrológica de la
región, la OMM decidió prestarle todo
el apoyo necesario.
Para la OMM, y su CHi en particular, el
presente taller, además de constituir
un primer paso a nivel regional, marca
el inicio de un proceso para identificar
las prácticas/metodologías recomendables que puedan ser adoptadas en
otras regiones que quieran desarrollar Perspectivas Hidrológicas Estacionales, identificar las componentes
necesarias para emprender este tipo
de ejercicio, convertirlas en accesibles y desarrollarlas en caso de que
no existan. Es por esto que la presencia de expertos de otras regiones en el
taller, además de permitir el intercambio de experiencias, fue alentada por
la OMM como una forma de asegurar
que la experiencia pueda ser replicada
en otros ámbitos geográficos. Es la
intención de la CHi hacer todo cuanto
sea posible para que en unos años las
Perspectivas Hidrológicas Estacionales sean utilizadas por los tomadores
de decisión de una forma tan rutinaria
como sus predecesoras en el campo
climático.
17
MEMORIAS TÉCNICAS
2.1. Introducción
EL PROYECTO
REGIONAL HYBAM
EN LA CUENCA
AMAZÓNICA Y SU
EXTENSIÓN A LA
COSTA DEL
PACÍFICO
Dr. Luc Bourrel
Investigador del IRD
Hidrólogo – Coordinador francés del
proyecto Hybam en Ecuador
LMTG - IRD, UR 154 - UMR 5563 CNRS
- OMP - UPS – IRD
14 Avenue Edouard Belin, 31400
TOULOUSE - France
1. SENAMHI: Servicio Nacional de
Meteorología e Hidrología.
2. INAMHI: Instituto Nacional de Meteorología
e Hidrología (Ecuador).
El proyecto HYBAM (Hidrogeodinámica actual de la Cuenca Amazónica:
http://www.mpl.ird.fr/hybam) es un
proyecto de investigación científica
sobre la cuenca del río Amazonas, que
comenzó en 1984 en Bolivia, se extendió a Brasil en 1994, en Ecuador en el
año 2000, en Perú a partir de 2003
y en Colombia desde el año 2006.
El proyecto es desarrollado a través
de convenios entre el IRD (Instituto
de Investigación para el Desarrollo Francia) y diferentes universidades
e instituciones nacionales de los países del área de estudio. Por ejemplo:
Agencia Nacional de Aguas- ANA (Brasil), SENAMHI 1 (Bolivia), SENAMHI
(Perú) e INAMHI 2 (Ecuador).
El estudio comienza como PHICAB
(Programa Hidrológico y Climatológico de la Cuenca Amazónica de Bolivia),
entre 1984 y 1995, en relación de colaboración entre ORSTOM (Agencia de
Investigación Científica y técnica para
los países del exterior de Francia), el
SENAMHI de Bolivia y UMSA (Universidad Mayor de San Andrés – La Paz).
A partir del año 2000, continúan las
actividades como proyecto HYBAM y
ORSTOM pasa a denominarse IRD. La
sede de IRD en Francia corresponde
a la Universidad de Toulouse, específicamente el laboratorio LMTG (Laboratorio de Mecanismos de Transferencias en Geología: http://www.lmtg.
obs-mip.fr ).
El Dr. Guyot Jean-Loup, responsable
del ORE-Hybam (Observatorio de Investigación del Medio Ambiente), dio
inicio al proyecto en 2003 en conjunto con el Dr. Seyler Patrick (geoquí-
mico), responsable del programa
Hybam.
El proyecto de investigación incluye
distintas áreas como climatología,
hidrología, flujos de sedimentos y la
geoquímica de las cuencas amazónicas en los correspondientes países.
Actualmente, cuenta con alrededor de
40 investigadores e ingenieros (50%
franceses y 50% de los países involucrados) y un considerable número de
estudiantes (pasantías, graduación
de ingeniería, maestrías y doctorados).
2.2. Interés Científico y Objetivos
La Cuenca Amazónica, considerada
como la mayor cuenca hidrográfica del mundo (6 000 000 Km2, que
corresponde al 5% del territorio continental del Planeta) confluye con la
parte Andina del territorio que cumple
un papel fundamental en los procesos
de generación de escurrimiento, erosión, flujos de materiales y en el proceso geoquímico del agua.
El objetivo general del proyecto
HYBAM es entender el funcionamiento hidro-sedimentológico de la cuenca amazónica y cuantificar los flujos
líquidos, sólidos y geoquímicos desde
los Andes hacia la desembocadura en
el Atlántico, incluyendo los problemas
de erosión en los Andes y sedimentación en los llanos. El conocimiento
científico generado, servirá de base
para la elaboración de un modelo global del funcionamiento integral de la
cuenca, que asociado a un sistema de
información geográfica (SIG), permitirá prever las respuestas de la cuenca
2
18
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
y subcuencas a la influencia de la variabilidad climática y acción antropógena.
2.3. Aspecto Regional
El programa Hybam se desarrolla en
los países que poseen una extensión
de la cuenca Amazónica como parte de
su territorio nacional. Esta información
expresada en porcentajes, se reflejaría
de la siguiente manera: Brasil (63%),
Perú (16%), Bolivia (12%), Colombia
(5,6%) y Ecuador (2,3%).
Considerando el Amazonas como el
mayor río del Planeta, entre los resultados obtenidos, el proyecto Hybam
hizo las primeras evaluaciones del
caudal promedio anual (210 000 m³/s,
correspondiente al 20 % de agua dulce
del planeta) y respecto al flujo de materiales (700 x 106 t/año) son transportados hacia el Océano Atlántico.
El balance de los aportes sedimentarios muestra que la mayor cantidad de
partículas provienen de las cuencas
andinas. Éstas cuencas representan
sólo el 12 % de la superficie total de
la cuenca amazónica y se encuentran
en los territorios de Perú (63%), Bolivia
(25%), Ecuador (9%) y Colombia (3%).
2.4. Datos y Equipos
DATOS: Las actividades de investigación se desarrollan con base en tres
fuentes de datos:
• Las redes de estaciones hidrometeorológicas, existentes en los institutos nacionales de los 5 países.
• Las estaciones de referencia del proyecto HYBAM: son estaciones manejadas por el proyecto y seleccionadas
según los objetivos específicos del
mismo. En las estaciones de referencia, se registran datos hidrológicos
diarios (observadores, limnimétros y
orphimèdes) y se realiza un muestreo
de agua cada diez días, para la elaboración de análisis de laboratorio en
fisicoquímica, hidro-sedimentología
y geoquímica. Se organizan además,
comisiones de campo cada 3 meses
con el fin de recoger datos y efectuar
aforos líquidos (para mejorar las curvas de calibración) y sólidos en las
estaciones de referencia.
• La red del ORE-HYBAM
El ORE–HYBAM es el observatorio
de investigación del medio ambiente (ORE por sus siglas en francés).
HYBAM corresponde a Control Geodinámico, Hidrológico y Bio-Geoquímico
de la erosión/alteración y de las transferencias de materia en la cuenca del
Amazonas. El proyecto HYBAM, operativo desde el año 2003, surge en respuesta a una licitación del Ministerio
Francés encargado de la Enseñanza
Superior y de la Investigación. El Ministerio está destinado a proporcionar a
los investigadores, datos científicos de
calidad, necesarios para comprender y
modelar el funcionamiento de los sistemas y su dinámica a largo plazo.
En adición al personal del proyecto HYBAM, el programa ORE-HYBAM
cuenta con socios locales (agencias
nacionales y universidades) para
garantizar la sostenibilidad de sus
observaciones. La información gene-
rada se encuentra disponible para la
comunidad científica, a través del portal: http://www.ore-hybam.org.
Además de las estaciones repartidas
en la cuenca amazónica, desde 2007,
el ORE-HYBAM ha iniciado la instalación de una red sobre la costa del Pacífico, con la finalidad de comparar los
resultados obtenidos del lado amazónico y estudiar los impactos del fenómeno ENOS. En Ecuador se dio inicio
con 1 estación en 2007, en Perú se
cuenta con 4 estaciones desde 2008
y se espera extender las actividades a
Colombia y Chile.
Las investigaciones realizadas, parten del análisis de imágenes satelitales para crear estaciones hidrológicas virtuales (a partir de la altimetría
espacial), que permitan estimar la
concentración de material en suspensión (a partir del color del agua)
y finalmente el objetivo es el cálculo
de flujos sólidos. De acuerdo con la
resolución espacial de los captores,
este tipo de estudio es aplicable sólo
en grandes ríos (cuenca baja del río
Amazonas en Brasil y Perú).
EQUIPOS: El Proyecto HYBAM cuenta
con equipos de tecnología de última
generación para sus labores en todas
las áreas de trabajo.
En la adquisición de datos hidrológicos en terreno, se utilizan instrumentos como:
• GPS: Sistema de Posición Geográfica
• Ecobatímetro: Descriptor de batimetría
19
MEMORIAS TÉCNICAS
• Orphimedes: Lector limnimétrico
automático
• ADCP: Aforador electrónico (Acoustic
Doppler Current Profilers)
Las ventajas tecnológicas mencionadas permiten un trabajo más dinámico, sencillo, con resultados precisos
y confiables. Se realizan mediciones
In situ de parámetros físico-químicos
(pH, Tº, Conductividad, Turbiedad,
Alcalinidad), mientras que en los
laboratorios nacionales, se mide la
concentración de MES (Material en
Suspensión).
Los análisis geoquímicos (elementos
mayores, COD, trazos, isótopos) se
realizan a partir de las muestras de
agua en los laboratorios del LMTG y de
la UNB (Universidad de Brasilia) con
ICP-AES, cromatografía iónica, espectrometría de emisión de llama, ICP-MS
cuadripolar, entre otros.
En la elaboración de bases de datos
(meteorológica, hidrológica, sedimentológica y geoquímica) y el tratamiento de la data, son utilizados
varios programas que han sido desarrollados por ingenieros del proyecto.
Entre los programas se cuenta con
HYDRACCESS y MESAD.
Resultados de HYBAM en Ecuador
El proyecto HYBAM en Ecuador se ejecuta, desde el año 2000, mediante
un convenio entre IRD y el Instituto
Nacional de Meteorología e Hidrología
(INAMHI) y ha permitido el estudio del
comportamiento hidrogeodinámico de
las cuencas hidrográficas. Ecuador representa una parte importante del ám-
bito Andino dentro de la Cuenca Amazónica (64.500 km2) y drena lo esencial
de las series volcánicas de la vertiente
oriental de la Cordillera de Los Andes.
En Ecuador específicamente, el proyecto trabaja con siete estaciones
de referencia, repartidas en cuatro
cuencas hidrográficas: tres orientales
(Napo, Pastaza y Santiago) y una occidental (Esmeraldas).
Perspectivas: HYBAM Extensión Pacífico
A partir del año 2007, una de las orientaciones de la problemática de investigación del programa HYBAM, es el
estudio de los regímenes, balances
hidrológicos y sedimentológicos de
las cuencas en la vertiente del Pacífico (Ecuador, Perú, Chile). La información obtenida permitirá la comparación entre las cuencas estudiadas,
por un lado la parte Amazónica de la
Cordillera y el lado de la vertiente Pacífico, además se prevé estudiar el
impacto del fenómeno ENOS (El Niño
- La Niña) y su distribución dentro del
Continente.
Se espera mostrar los primeros resultados obtenidos a lo largo de la costa
en Chile y en la cuenca del río Esmeraldas (Norte de Ecuador), que permitirá realizar un análisis comparativo
del comportamiento hidro-sedimentológico de las cuencas amazónicas
(río Napo) y de las cuencas del lado
Pacífico de la Cordillera con una atención particular sobre el impacto del
fenómeno climático de El ENSO sobre
la hidrología (relación: clima – precipitaciones - caudales).
21
MEMORIAS TÉCNICAS
3.1 Introducción
GESTIÓN DE RIESGO
CLIMÁTICO Y AGUA
EN EL IRI
Walter E. Baethgen *
Director, Latin America/Caribbean
Regional Program
International Research Institute for
Climate and Society (IRI)
The Earth Institute at Columbia
University
[email protected]
PALISADES, New York
* Basado en documentos producido en el IRI incluyendo: “Climate Risk Management for Adaptation
to Climate Variability and Change”, W.E.Baethgen
(2010, J. Crop Sci,), “Climate Risk Management and
Water” http://portal.iri.columbia.edu/portal/server.
pt/gateway/PTARGS_0_4993_2009_0_0_18/water.pdf
Más de mil millones de personas,
principalmente de los países en vías
de desarrollo, carecen de acceso a
agua potable y al menos el doble de
este número viven de en áreas que
no cuentan con un saneamiento
adecuado. Uno de los objetivos del
Desarrollo del Milenio es reducir a la
mitad la proporción de personas que
viven en estas condiciones, antes de
año 2015. El éxito de este esfuerzo
extraordinario dependerá de qué tan
bien nosotros comprendamos y administremos los riesgos asociados con
el clima. El suministro de agua dulce
en los países en desarrollo es muy
sensible a los efectos de las fluctuaciones del clima. El crecimiento de la
población, el cambio de los estilos de
vida y el cambio de patrones de uso
de la tierra han incrementado desde
ya las demandas en los sistemas de
agua. Añadiendo a esta combinación
la incertidumbre del comportamiento
del clima, se convierte en algo esencial la necesidad de estrategias para
la administración del agua, que emplee la mejor información disponible
del clima.
La última década ha sido testigo de
los avances en la ciencia hidro-climática, de la compilación de conjuntos
de datos globales, incluyendo los sensores remotos y del incremento de la
capacidad para pronosticar el clima
en muchas partes del mundo. El IRI
reconoce estos avances como nuevas oportunidades para la administración “climáticamente-inteligente” del
agua, para la correcta planificación
de la infraestructura y para mejorar
la gestión del riesgo y desastres. El
Instituto trabaja con socios de investigación, con los administradores de
recursos hídricos y con las partes
interesadas, como las organizaciones
agrícolas, para identificar las vulnerabilidades del sistema frente al clima y para encontrar las estrategias
adecuadas para administrar mejor
el riesgo climático. Este enfoque
ayuda a los países en vías de desarrollo a utilizar los escasos recursos
hídricos más eficientemente y a administrar el riesgo generado por los
impactos de la variabilidad y el cambio climático. El enfoque ha tenido
éxito porque aprovecha la experiencia combinada de los científicos que
estudian el clima, de los ingenieros
de recursos hídricos y de los socios
locales. El trabajo es realizado con
proveedores de agua urbana, con
sistemas de embalses compartidos
y sus partes interesadas, con planificadores regionales y con agencias
de desarrollo.
3.2 Enfoque General del IRI en la
Gestión de Riesgo Climático (GRC)
para la Adaptación al Cambio y la Variabilidad del Clima
El lento y persistente forzamiento
de incremento de gases de efecto
invernadero (GEI), está produciendo
cambios significativos en la media
climática, sobre la que se superpone
la variabilidad de corto plazo. El incremento de la concentración de GEIs
también puede cambiar la magnitud
de la variabilidad a corto plazo, por
ejemplo, mediante el aumento de la
3
22
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
intensidad del ciclo hidrológico. Cambios en las condiciones promedio,
así como la variabilidad climática, o
la combinación de ambos factores,
alteran la distribución estadística
de clima y la meteorología, y probablemente generarán eventos extremos más frecuentes con impactos
socioeconómicos y ambientales devastadores. En consecuencia, una
manera efectiva para ayudar a las
sociedades en la preparación y adaptación ante los posibles escenarios
de cambio climático, es contribuir
con mecanismos para afrontar de
mejor forma la actual variabilidad del
clima.
Un posible enfoque para introducir
el tema de la “adaptación al cambio
climático” en las agendas políticas y
de desarrollo, es considerar las variaciones a largo plazo (“cambio climático”) como parte continuativa de la
variabilidad del clima, de estaciones
a décadas a siglos y generar información a la escala temporal que sea
pertinente y aplicable para períodos
de tiempo particulares o para la planificación de los horizontes de tiempo de las diversas decisiones. Este
enfoque permite considerar al “cambio climático” como un problema del
presente (en contraposición a un
problema del futuro) y tiene como
objetivo informar a los tomadores
de decisión, a los planificadores y a
los generadores de políticas, a fin de
reducir las vulnerabilidades actuales
y las potenciales vulnerabilidades
futuras a la variabilidad y al cambio
climático.
Una de las premisas claves de este
enfoque para participar en la adapta-
ción al cambio climático es que mejorar año a año la planificación de las
actividades y decisiones conduce a
que las sociedades se adapten mejor
al cambio climático a largo plazo. Sin
embargo, existen situaciones donde
las decisiones importantes necesitan
información y proyecciones climáticas en escalas temporales de 10-30
años (por ejemplo, proyectos de infraestructura de transporte, diseño
de embalse de agua, planes de negocio a largo plazo, etc.). Por lo tanto,
el enfoque “a corto plazo” también
es necesario en el trabajo de gestión
de riesgo de clima para la adaptación
al cambio climático, es decir, 10-30
años. Esta “variabilidad decadal del
clima” todavía está planteando importantes retos científicos y el IRI
está invirtiendo esfuerzos en explorar
maneras de mejorar la capacidad para
predecirlo. Mientras tanto, se puede
ganar mucho interpretando y caracterizando las tendencias decadales en
los registros históricos observados
y los métodos para producir las previsiones estacionales con una base
de referencia climática cambiante (en
contraposición a la línea de base “estática”).
Organizaciones de investigación
como el IRI e instituciones colaboradoras están centrándose en este
enfoque y lo han llamdo “Gestión de
riesgo climático”.
3.3 Cuatro pilares del Enfoque Gestión de Riesgo Climático del IRI
El resultado de actividades socioeconómicas (agricultura, administración
de recursos hídricos) afectadas por
el clima puede ser representado por
las curvas probabilísticas “en forma
de campana”. Por lo tanto, unos pocos
años presentan condiciones climáticas muy desfavorables (sequías,
inundaciones, huracanes) y los impactos socioeconómicos son extremadamente negativos (“desastres”).
El daño generado en estos años relativamente poco frecuentes puede
ser tan grande, que la planificación a
menudo está diseñada con la prioridad de evitar o reducir al mínimo tales
daños. Por ejemplo, los administradores de agua con frecuencia prefieren
estrategias muy conservadoras para
minimizar las posibilidades de problemas en el suministro de agua para
todos los usos previstos en los años
muy secos.
Este tipo de estrategias, fuertemente
influenciadas por la versión de riesgo
de los tomadores de decisión, pueden ser eficaces en la reducción de
pérdidas en condiciones extremas,
pero también involucran la pérdida de
oportunidades que pueden ser críticas
para el desarrollo. Por lo tanto, condiciones cercanas a lo normal o favorables, que son mucho más frecuentes
que las condiciones desastrosas,
ofrecen la posibilidad de optimizar
por ejemplo, la renta agraria a través
de una mayor productividad. Años
cercanos a lo normal o favorables son
mucho más frecuentes que años con
condiciones de desastres y por lo tanto, la suma de oportunidades perdidas
pueden tener impactos aún mayores
sobre las economías y el desarrollo.
Sin embargo, considerando que los
impactos de un único evento extremo
23
MEMORIAS TÉCNICAS
negativo pueden ser tan devastadores, los tomadores de decisión, con
razón, adoptan estrategias de precaución para protegerse contra estos impactos. Existe un costo asociado con
este enfoque, es decir, la pérdida de
oportunidades de los años favorables
más frecuentes que podrían ser aprovechadas en la medida que sea posible proteger las personas y los bienes
contra los extremos negativos.
El enfoque de “Gestión de Riesgos
Climáticos” (GRC) entendido por el
IRI busca la administración de toda la
gama de los riesgos climáticos, desde condiciones muy desfavorables
hasta el “riesgo de perder oportunidades”. El enfoque se basa en cuatro
pilares:
i) Identificar vulnerabilidades y posibles oportunidades a causa de la
variabilidad/cambio del clima para
un determinado sistema de agua, la
agricultura o la salud. Este proceso
comienza con el análisis de las partes
interesadas, mediante la identificación de los retos climáticos y luego
se procede con el modelamiento del
sistema que se analiza para identificar otras vulnerabilidades y oportunidades que no pueden identificar las
partes interesadas.
ii) Cuantificar las incertidumbres en
la “información climática” con el fin
de reducir las incertidumbres en esa
información. Una mejor comprensión
de los aspectos climáticos de vulnerabilidades, desafíos y oportunidades, como la capacidad de previsión,
recurrencia esperada y posibles alteraciones a largo plazo requieren: (a)
el entendimiento de la variabilidad
climática a varias escalas de tiempo
y evaluar los impactos socioeconómicos observados en el pasado, (b) la
supervisión de las condiciones actuales de los factores ambientales pertinentes (clima, vegetación, agua, enfermedades, etc.), y (c) suministrar
la mejor información posible del clima
futuro, desde estaciones a décadas,
dependiendo de la relevancia para las
diferentes decisiones y actividades.
iii) Identificar las tecnologías y prácticas que optimicen los resultados
en años normales o favorables, así
como las tecnologías y prácticas
que reduzcan las vulnerabilidades
a la variabilidad y el cambio climático. Algunos ejemplos en la agricultura
incluyen la diversificación de los cultivos, rotaciones de cultivos, sistemas
de labranza mejorada, mayor almacenamiento del agua en el suelo, eficiencia de uso de agua de mejoramiento
de cultivos y sembríos resistentes a
las sequías.
iv) Identificar las intervenciones,
arreglos institucionales y las mejores prácticas que reduzcan la vulnerabilidad a la exposición del clima
y permitan la explotación oportuna
de condiciones climáticas favorables. La reducción de la exposición
puede lograrse a través de, por ejemplo: (a) mejorar la alerta temprana y
la respuesta a la crisis (por ejemplo,
sistemas de emergencias mejorados)
y (b) transferir partes de los riesgos
existentes (por ejemplo, diferentes
modalidades de programas de crédito rural de seguros, supervisado/
diferencial, etc.). Los instrumentos
de transferencia de riesgo requieren de esfuerzos para caracterizar y
cuantificar los diferentes niveles de
riesgo (“Desastres”, “Daños”, etc.)
que pueden variar para los distintos
sistemas de producción y para las
diferentes regiones del mundo. Tal
caracterización y cuantificación de
los niveles de riesgo a su vez es una
aportación clave para las instituciones que diseñan políticas de seguros (y reaseguros).
Normalmente, una cartera de enfoques sería necesaria, por ejemplo,
para seguros ante eventos extremadamente negativos, diversificación
de cobertura ante eventos moderadamente negativos, y uso del escenario previsto para aprovechar las
oportunidades de un buen año (mayor generación de riego o energía hidroeléctrica), para tomar ventaja de
las condiciones climáticas favorables,
dado que el riesgo de desventaja estaría cubierto por otras partes de la
cartera.
Una de las ventajas de este enfoque
es que proporciona asistencia inmediata a los sectores público y privado, mientras que, asiste a las partes
interesadas para prepararse ante
los posibles escenarios climáticos
futuros y se identifican medidas inmediatas necesarias para administrar la variabilidad del clima actual.
Además, los impactos de las acciones adoptadas y las intervenciones
son evidentes y verificables en el
corto plazo, convirtiendo el enfoque
en más atractivo para los generadores de políticas, políticos y los tomadores de decisión.
24
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
3.4 Ejemplos de proyectos de investigación de GRC en administración
de recursos hídricos que se encuentran en ejecución en el IRI 1
i) Operaciones de embalse mejorado, con pronósticos de clima en Ceará, Brasil
La sequía es un gran desafío para
quienes dependen de agua en Ceará,
noreste de Brasil, como por ejemplo, los agricultores e irrigadores, así
como el área metropolitana de Fortaleza. Los científicos del IRI han desarrollado una previsión a largo plazo
(hasta 18 meses de antelación) de
las entradas para el principal sistema
de embalse. Las simulaciones han
demostrado el potencial de mejorar la
confiabilidad de las entregas de agua
para los usuarios cuando los pronósticos se encuentran integrados con
las entradas del embalse. Un nuevo
pronóstico climático estacional con
una escala mejorada dinámicamente
desarrollado por las agencias locales
(FUNCEME, universidades locales)
y el IRI, ha sido integrado a la labor
operacional de organismos locales y
regionales. El trabajo continuo se centra en generar las capacidades con los
sectores locales interesados, con el
fin de convertir en operacional la utilización del pronóstico.
1. Full list at: http://iri.columbia.edu/water
http://iri.columbia.edu/water/reservoir
http://iri.columbia.edu/water/hydropower
http://iri.columbia.edu/water/droughtproof
http://iri.columbia.edu/water/prediction
http://iri.columbia.edu/water/climatechange
ii) Crear estrategias de resistencia
para abastecimiento urbano de agua
en Metro Manila, Filipinas
El embalse que provee de agua a Metro Manila es progresivamente vulnerable frente a la variabilidad hidrológica, debido a sequías e inundaciones.
Una extensa área de riego depende
también del agua del embalse en
este sistema compartido del recurso
hídrico. En tiempos de escasez de
agua, las disputas por cuestiones de
dónde debe ser asignada el agua, se
vuelven críticas y a menudo polémicas. El IRI trabaja con el servicio
de abastecimiento de agua urbana,
irrigadores y las agencias a nivel nacional, para crear estrategias de previsión para la gestión de la crisis de
agua. De forma conjunta se exploran
mecanismos económicos, como opciones de contratos y capacidad de
seguros, así como la construcción de
capacidades para la utilización de la
información climática y los pronósticos.
iii) Administración de Riesgos del
Clima en la Cuenca del Río Berg, Sudáfrica
En los últimos diez años, la progresiva competencia entre los usuarios del
agua y la sequía en Ciudad del Cabo se
ha traducido en escasez de agua frecuente y gestión emergente del agua
como respuesta. En consecuencia, el
Gobierno Sudafricano ha iniciado la
construcción de una nueva presa y ha
desarrollado los mercados de agua.
¿Cómo será la tarifa de estas inversiones frente al cambio climático y el
desarrollo? IRI y sus socios locales e
internacionales se encuentran desarrollando instrumentos económicos
y enfoques para ayudar a los planificadores a comprender las ventajas y
desventajas de estas y otras decisiones de inversión en recursos hídricos,
considerando la incertidumbre del futuro.
25
MEMORIAS TÉCNICAS
iv) Variabilidad Climática y el cambio
en las cuencas hidrográficas de alta
montaña en el Río Claro, Cordillera
Andina Central, Colombia
Los ecosistemas de alta montaña
son considerados entre los entornos
más vulnerables a los cambios climáticos. Poseen un delicado equilibrio
que puede ser alterado por cambios
ambientales, principalmente aquellos inducidos por las actividades
humanas. La investigación realizada
pretende analizar la integridad y el
funcionamiento de los ecosistemas
de alta montaña Andinos (páramos)
ubicados en cuencas estratégicas de
montañas del parque natural de Los
Nevados, en la Cordillera Central de
los Andes Colombianos. Específicamente, el objetivo de la investigación
es analizar las señales de la variabilidad climática y el cambio en el suministro de agua de la cuenca del río
Claro.
3.5 Ejemplos de nuevos proyectos
de GRC en la administración de fuentes de agua
i) Toma de decisiones en el sector
del agua en las etapas de planificación y operación: Etiopía y la cuenca
del Nilo (socios: IWMI, NBI, Min de
Recursos Hídricos)
Etiopía ha iniciado un ambicioso plan
de desarrollo de energía, donde la mayor parte la producción provendrá de
la generación de energía hidroeléctrica. El país es a la vez rico en recursos
de agua superficial y tiene una considerable variabilidad interanual en
las precipitaciones. La combinación
de esta condición hidroclimática y la
dependencia de la energía hidráulica,
puede crear condiciones de vulnerabilidad en el sistema. IRI se encuentra trabajando coordinadamente con
las instituciones que participan en
la operación y planificación de las
represas hidroeléctricas existentes
y propuestas, con el fin de explorar
oportunidades para la inclusión de
información climática en la toma de
decisiones. Este enfoque incluye la
escala estacional (previsiones de
precipitación) para operación y la
comprensión de la información potencial y habilidades del cambio climático a corto plazo para su aplicación en la planificación.
ii) Un sistema de apoyo para la toma
de decisiones para las operaciones
del embalse en la presa Puclaro, río
Elqui, Chile (socios: CAZALAC, Universidad de la Serena, Junta de Vigilancia del Elqui)
El río Elqui se encuentra en una región semiárida de Chile, alimentado
por un glaciar Andino, exhibe una notable variabilidad interanual en flujos.
Un modelo de predicción de flujos
ha sido desarrollado en colaboración
con socios locales, lo cual evidencia
fuertes habilidades en este sentido,
pero la aplicación de ésta información
producida, aún no ha sido presentada
o adoptada. La primera propuesta de
trabajo es publicar el modelo y posteriormente ponerlo a disponibilidad
del público, información de pronósticos del modelo. Actualmente, existe
demanda dentro de la cuenca para
integrar las previsiones de clima con
el sistema de apoyo a la toma de de-
cisión existente para el embalse Puclaro, con el fin de contribuir en las
decisiones relativas a la competencia
de las demandas de los recursos hídricos, es decir, la energía hidroeléctrica y la viticultura.
27
MEMORIAS TÉCNICAS
CONTRIBUCIONES
DEL PROGRAMA
HIDROLÓGICO
INTERNACIONAL
DE LA UNESCO
(International
Hydrological
Programme IHP)
AL SECTOR HÍDRICO
DE LA REGIÓN
LATINOAMERICANA
Maria Concepción Donoso
UNESCO Programa Hidrológico
Internacional (IHP)
[email protected]
David Matamoros
Centro de Agua y Desarrollo
Sustentable,
Escuela Superior Politécnica
del Litoral (CADS-ESPOL)
[email protected]
Las ciencias del agua y las actividades relacionadas con los recursos hídricos han sido un componente integral de la agenda de la UNESCO desde
el primer año de funcionamiento de la
organización. Desde el comienzo del
Programa Hidrológico Internacional de
la UNESCO (IHP), ha progresado mucho con respecto a las metodologías
para los estudios hidrológicos y la formación y la educación en las Ciencias
del Agua. Otro objetivo importante del
IHP es integrar a los países de la región en empresas con capacidad de
investigación y desarrollo de Ciencias
del Agua y sus Tecnologías. Aunque
los objetivos generales siguen siendo
válidos, se concentra mayor énfasis
en el papel de la administración de
recursos hídricos para el desarrollo
sostenible y la adaptación de las Ciencias Hidrológicas para hacer frente al
cambio del clima y de las condiciones
medioambientales esperadas.
El IHP de la UNESCO es un programa a
largo plazo, ejecutado en las fases de
duración de seis años. En la actualidad, el programa está en su fase VII,
cuyo tema general se define como:
“Dependencia del Agua: sistemas bajo
estrés y respuestas sociales”. Han
sido identificados cinco temas principales de la fase VII:
TEMA 1: Adaptación a los impactos de
los cambios globales sobre las cuencas fluviales y los sistemas acuíferos.
TEMA 2: Fortalecimiento de gestión recursos hídricos para la sostenibilidad.
TEMA 3: Ecohidrología para la sostenibilidad.
TEMA 4: Agua y sistemas de soporte
de vida.
TEMA 5: Educación de agua para el desarrollo sostenible.
En la actualidad, es ampliamente
aceptado que el agua en sus diversas
manifestaciones, es el principal motivo de preocupación para la mayoría
de las secciones de las economías
de todos los países y fundamental
para la sostenibilidad global. El éxito
en los resultados de las seis fases
del IHP, mencionadas anteriormente, puede ser resumido por el amplio
reconocimiento del ciclo hidrológico
cuantificado en el interior de la administración integral de recursos hídricos (AIRH). La definición cuantitativa
de los diversos componentes del ciclo hidrológico, el agua congelada, el
agua dulce y las aguas subterráneas,
proporcionan un potente motor que
impulsa todos los procesos en AIRH.
Por lo tanto, el programa reconoce el
cambio en la forma de pensar sobre el
agua, partiendo desde compartimientos fragmentados de investigación
científica a un enfoque holístico más
integral.
Entre las principales formas de ejecución de IHP se encuentran: el trabajo
en grupos, simposios, talleres, publicaciones y proyectos extrapresupuestarios. En Las Américas, el IHP es coordinado a través de la Oficina Regional
de la UNESCO para las Ciencias, bajo la
supervisión y orientación de la Regional
de Hidrología para América Latina y el
Caribe.
4
28
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Actualmente, el IHP apoya la aplicación en los siguientes programas y
proyectos en los Estados miembros
de América Latina y el Caribe:
Programas Globales:
• FRIEND: Régimen de Flujos de la Información Experimental Internacional
y Datos en Red (Flow Regimes from
International Experimental and Network Data).
• HELP: Hidrología para el Medio Ambiente, la Vida y la Política (Hydrology
for the Environmental, Life and Policy).
• ISARM: UNESCO/OEA ISARM América.
Programa transfronterizo de Acuíferos de las Américas.
• ECOHYDROLOGY.
• ISI: Iniciativa Internacional de Sedimentación (International Sedimentation Initiative).
• PccP: Del Conflicto Potencial a la Cooperación Potencial (From Potential
Conflict to Co-operation Potential).
• IFI: Iniciativa Internacional de Inundación (International Flood Initiative).
• GRAPHIC: Evaluación de Recursos
de Aguas Subterráneas bajo las Presiones Antropogénicas y el Cambio
Climático (Groundwater Resources
Assessment under the Pressures of
Humanity and Climate Change).
• Aguas urbanas.
Programas regionales :
• Agua y cultura
• Proyecto/UNESCO-IHP WET Agua y
Educación (Water and Education ) –
Programa para las Américas y el Caribe
• Balance del Agua
• Mapa de Zonas Áridas y Semiáridas
Además, la UNESCO coordina grupos
especializados de trabajo formados
por expertos en las siguientes áreas:
Grupos de trabajo :
• Agua y Género
• Nieve y Hielo
• Técnicas de Aumento del Agua
• Agua y Energía
El IHP es desarrollado y aplicado a través de una asociación de los comités
Nacionales IHP. Aunque son de diferente composición y grado en cada
país, éstos comités se encuentran integrados en su mayoría, por funcionarios del sector hídrico, profesionales
del agua, expertos en hidro-ciencias
e investigadores. En el ámbito regional, los comités dirigen y supervisan
el avance del programa, intercambian
conocimientos, experiencias, y planifican las actividades futuras. Para la
ejecución de actividades individuales
o subprogramas, la asociación se extiende e incluye a instituciones, organizaciones y organismos nacionales y
regionales.
La UNESCO, a través del Programa
Hidrológico Internacional proporciona orientación a los Estados miembros en el desarrollo de estrategias
de adaptación para contrarrestar los
efectos del cambio global en las cuencas hidrográficas y sistemas acuíferos, especialmente en zonas áridas y
semiáridas, mediante el apoyo a las
autoridades nacionales y a los encargados de tomar decisiones, así como
a los equipos conformados por los
países de las Naciones Unidas. La Organización también proporciona asistencia técnica para mejorar la base de
conocimientos para las respuestas
culturales, sociales y científicas, que
sean políticamente pertinentes para
la gobernabilidad del recurso hídrico.
En el marco del Decenio de la Educación para el Desarrollo Sostenible, la
UNESCO apoya programas de educación de agua dulce en el nivel universitario y escolar. De igual forma, el IHP
contribuye a través de los comités
nacionales, en la mitigación de los
efectos causados por eventos hidrológicos extremos y desastres relacionados con el agua, promoviendo
y mejorando los métodos de gestión
integral del agua.
29
MEMORIAS TÉCNICAS
5.1. Introducción
CONTRIBUCIÓN DEL
CIIFEN PARA
LA GESTIÓN DE
RIESGO CLIMÁTICO
EN SUDAMÉRICA
Affonso da Silveira Mascarenhas Jr.
Centro Internacional para la
Investigación del Fenómeno El Niño
CIIFEN
Telf.: (593 4) 2514770
[email protected]
GUAYAQUIL - Ecuador
La misión del CIIFEN se centra en
promover e implementar proyectos
de investigación científica y aplicada
para mejorar la comprensión de El
Niño/La Niña y la variabilidad y cambio climático, a fin de contribuir con el
mejoramiento de la alerta temprana
a escala regional y reducir los impactos sociales y económicos derivados
de la acción del clima. Basado en esa
premisa el CIIFEN es el puente que
conecta los proveedores de productos climáticos y oceanográficos con
los usuarios finales y tomadores de
decisión. De esa forma, la institución
trabaja para y con las instituciones
nacionales relacionadas al clima, al
océano y la prevención a desastres.
Estamos convencidos que la única
manera de enfrentar el fenómeno El
Niño y la variabilidad climática es a
través de la construcción de capacidades nacionales.
En este documento se presenta una
breve síntesis de las contribuciones
del CIIFEN a la gestión de riesgos climáticos en Sudamérica y cómo se
han desarrollado sus actividades en
el cumplimiento de su mandato así
como los futuros planes en la región.
5.2. Los productos de información
del CIIFEN
CIIFEN mantiene en forma operacional un sistema de información que
sirve a una vasta cantidad de usuarios registrados bajo el mecanismo de
suscripción (más de 15.000) en las
Américas, Europa y Asia. De las visitas
a la sección de productos del CIIFEN
el 77% proviene de Latinoamérica,
19,4% de Europa, Estados Unidos y
Canadá y el 3,6% restante de Asia,
África y otras regiones.
Algunos de los productos operacionales del CIIFEN (Figura 5.1) son:
Figura 5.1. Productos de Información de
CIIFEN.
5
30
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
• Mapas de temperatura superficial
del mar para el Pacífico Oriental (semanal).
• Boletín del CIIFEN sobre el Estado
del ENSO con énfasis en los impactos
en Centro y Sudamérica (mensual).
• Pronóstico Estacional para el Oeste
de Sudamérica (mensual).
• Análisis Oceanográfico del Pacífico
Oriental (mensual) donde se muestra
la estructura termohalina de la capa
superior de 200 m basada en un conjunto de boyas oceanográficas TOGATAO.
Los usuarios también pueden tener
acceso a un Sistema de Información
Geográfica (SIG) para obtener mapas
de riesgo agro-climáticos con todas
las capas de información utilizadas
en la elaboración de los mapas.
Los productos de modelación numérica pueden ser visualizados sobreponiendo los resultados del modelo numérico a una interface “Google Earth”.
Adicionalmente existe un sistema de
información de Clima y Salud, donde
el usuario puede encontrar referencias relacionadas a la temática para
Sudamérica. La información se encuentra disponible a través del portal
web: http://ac.ciifen-int.org/
Proyecto “Información Climática Aplicada a la gestión de riesgo agrícola
en los países Andinos”, que contó
con la participación de los Servicios
Meteorológicos Nacionales de Bolivia, Chile, Colombia, Ecuador, Perú y
Venezuela.
El proyecto antes mencionado inició
sus operaciones en Junio del 2007, y
por su naturaleza y alcance es uno
de los primeros con enfoque regional
y centrado en la gestión de riesgo climático. Su objetivo fue contribuir en
la reducción de los impactos socio
económicos derivados de la acción
del clima sobre la actividad agrícola
en los países de la región Andina mediante la creación de un Bien Público
Regional, que consiste en la Implementación de un sistema de información climática, centrado en las necesidades de los agricultores, que facilite
la toma de decisiones y la gestión de
riesgo en el sector agrícola.
Las componentes del proyecto fueron:
i) Sistema de procesamiento de datos
e información climática
ii) Sistema de diseminación de la información
iii) Fortalecimiento institucional
5.3. Implementación de un Sistema
de Información Climática Regional
El CIIFEN gracias al apoyo financiero
del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) bajo la modalidad de Bienes
Públicos Regionales, implementó el
1. SMHNs: Servicios Meteorológicos e Hidrológicos
Nacionales.
Dentro de la primera componente, el
proyecto emprendió en los Servicios
Meteorológicos Nacionales de los 6
países, un complejo proceso de recuperación y conversión de datos de
estaciones meteorológicas para ser
digitalizados y se efectuó un procesamiento de control de calidad. Paralelamente, se trabajó en el diseño de
una base regional de datos climáticos
que finalmente pudo culminarse con
el ingreso de 4´153.000 registros de
precipitación, temperatura máxima y
mínima provenientes de 171 estaciones meteorológicas en la región. Se
construyó una interface digital para
la visualización de los datos históricos que se encuentra disponible en
http://vac.ciifen-int.org, con datos
diarios desde 1960 a 2009. Este gran
paso en el intercambio e integración
regional de datos climáticos es inédito y escribe una nueva historia en la
cooperación de los Servicios Meteorológicos de la región. La base regional
de datos climáticos es administrada
por el CIIFEN y para su funcionamiento fue elaborado un Protocolo que
ha sido aprobado y firmado por los
SMHNs1 de los 6 países y el CIIFEN.
(Figura 5.2)
5.4. Modelación estadística y dinámica
El proyecto realizó un esfuerzo considerable para fortalecer las capacidades de pronóstico climático (1-3 meses) en los 6 países. Considerando,
que uno de los pilares de un sistema
de información climática debe partir
de información confiable y cuyos pronósticos reduzcan la subjetividad e
incrementen su solidez, el sistema
fue trabajado con base en herramientas estadísticas y modelos numéricos cuya concepción se ajuste
lo más posible a las condiciones de
cada país. Esta particular actividad
constituyó todo un desafío para el
CIIFEN y el equipo de proyecto prin-
31
MEMORIAS TÉCNICAS
cipalmente porque las asimetrías
entre los países participantes del
proyecto en este campo eran muy
importantes.
Pese a presentarse variadas y considerables limitantes en la implementación del sistema, fue posible la provisión de estaciones de trabajo para
los SMHNs de los países y se trabajó
en dos frentes de forma paralela. En
cuanto a modelación estadística se
trabajó con los países en el uso de
una herramienta mundialmente reconocida para efectuar “Downscaling”
estadístico y que fue desarrollada por
el IRI y es el “Climate Predictability
Tool (CPT)”. Se combinaron talleres
regionales, con un acompañamiento
de expertos en cada país, se sistematizaron las valiosas experiencias de
los equipos de pronóstico en cuanto a
la selección y empleo de parámetros
predictores tanto atmosféricos como
oceánicos, se trabajó en la validación
de los pronósticos, y luego de un largo proceso, los 6 SMHNs estuvieron
en plena capacidad de generar pronósticos estacionales y en algunos
casos mensuales y bimensuales. Con
ciertas diferencias, durante la vida del
proyecto estos pronósticos estadísticos alcanzaron su fase operacional
en todos los países, proveyendo en la
mayoría de los casos pronósticos en
un horizonte de tiempo inédito.
En esta componente de igual forma se
trabajó muy de cerca con los SMHNs y
se efectuaron dos talleres regionales
de entrenamiento en modelación numérica. Los experimentos numéricos
continúan y en al menos tres países
ya están operacionales.
Base Regional de
Datos Climáticos
Primer esfuerzo de integración entre
los SMHNs Bolivia, Chile, Colombia,
Ecuador, Perú y Vanezuela.
Visualizador de datos.
4´153.000 registros.
171 estaciones 1960 a 2009.
http://vac.ciifen-int.org
5.5. De la alerta temprana climática
a la Gestión de Riesgo
Uno de los más importantes pilares
de las iniciativas del CIIFEN son las
herramientas de apoyo a la toma de
decisiones. Para el sector agrícola en
particular se diseñó un sistema de
información geográfica en el cual se
representaba espacialmente la vulnerabilidad de una serie de cultivos
seleccionados por cada país en las
áreas de ejecución del proyecto y en
donde se incluyó múltiples capas de
información que permitían definir los
niveles de exposición al clima, los
niveles de resiliencia basados especialmente en parámetros sociales,
económicos, políticos e institucionales. La caracterización del territorio
en cuanto a su uso, la capacidad de
retención de agua, su topografía, textura entre otros factores. En el caso
de los cultivos, los ciclos fenológicos
y sus diferentes requerimientos climáticos, fueron estimados con base
Figura 5.2. Base de Datos Climática Regional.
32
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
en información histórica y obtenida
en el terreno. De igual manera para los
cultivos se consideró, la sensibilidad
a plagas y enfermedades más relacionadas con el clima. Las capas de información que permitieron estimar la
vulnerabilidad fueron ponderadas de
acuerdo a la región y el cultivo, posteriormente la información fue cruzada
con capas dinámicas derivadas del
pronóstico estacional de lluvias, temperaturas máximas y mínimas, para
finalmente obtener mapas dinámicos
de riesgo agroclimático por cultivo.
El sistema fue validado en cada país
y trabajado de cerca con los expertos
en cada SMHN. Finalmente, el sistema
es capaz de generar mapas que se actualizan con cada nuevo pronóstico,
proveyendo escenarios de riesgo a
tres meses y en la medida que sean
disponibles los pronósticos. El usua-
rio puede visualizar la capa de vulnerabilidad, el pronóstico y además el
riesgo asociado para la próxima estación en una escala de colores muy
sencilla desplegada en el mapa. (Figura 5.3). Los mapas de riesgo agro-climático se transformaron entonces en
la herramienta básica de orientación
de los agricultores.
5.6. Fortalecimiento de Capacidades
El CIIFEN ha trabajado intensamente,
en el fortalecimiento de capacidades
y articulación de redes. En los últimos
años, hemos desarrollado en el marco de nuestros proyectos numerosos
cursos de entrenamiento debidamente conectados con toda una estrategia
de fortalecimiento de capacidades en
cuanto a la provisión de servicios climáticos (Figura 5.4).
Entre los cursos dictados se encuentran:
• Curso Regional de Modelación Estadística (Maracay-Venezuela, 2007).
• Curso Regional de Modelación Dinámica I (Lima-Perú, 2007).
• Curso Regional de Mapeo de Riesgo
Agroclimático (Guayaquil - Ecuador,
2008)
• Curso Regional de Modelación Dinámica II (Guayaquil-Ecuador, 2008)
Figura 5.3. Mapas de Riesgo Climático Agrícola. Proyecto BID. Iniciativa Bienes Públicos Regionales.
• Curso de análisis y procesamiento
de Datos climáticos (Maracay-Venezuela, 2008)
33
MEMORIAS TÉCNICAS
• Cursos de entrenamiento de expertos en la región en IRI (2007, 2008)
Como resultado más de 150 expertos
de la región han sido entrenados, y se
han consolidado tres redes o Grupos
de Trabajo, que están activas:
• Grupo Regional de Modelación Numérica.
• Grupo Regional para el Pronóstico
Estacional
• Grupo regional de Indicadores de
Cambio Climático.
Especial mención merece el reciente
Taller Iberoamericano de Predicción
estacional 1 (TIPE 1) que contó con la
presencia de 19 países y 52 participantes y su nueva edición TIPE 2, que
se realizó en noviembre del 2009, en
Guayaquil, Ecuador.
5.7. Conectando Productos Climáticos a los tomadores de decisión.
El proyecto destinó un importante
esfuerzo para trabajar en la fase más
crítica del proceso de la diseminación
de información, llegar a los usuarios
finales sin mayores interferencias
o intermediarios, para ello una vez
que todos los sistemas tecnológicos
alcanzaron su etapa operacional, se
trabajó intensamente en las áreas
seleccionadas de cada país para mapear actores, establecer alianzas,
contactar y articular a los medios de
comunicación. Especial esfuerzo se
desplegó para involucrar al sector privado, objetivo alcanzado con bastante éxito por los resultados y sostenibilidad. Se logró el apoyo de compañías
de telefonía móvil para diseminar sin
costo mensajes de alerta climática a
una vasta red de usuarios. De igual
forma se logró incluir los productos
generados por algunos de los SMHNs
en Revistas de amplia distribución en
el sector agrícola y sin costo para los
proveedores de la misma. Se alcanzaron importantes alianzas con radios
comunitarias que inclusive hicieron
posible la diseminación de boletines
climáticos en lenguaje nativo, entre
otros importantes logros que demuestran, la factibilidad de establecer
sistemas efectivos de información climática que atiendan las necesidades
de los usuarios más remotos. (Figura
5.5).
Figura 5.4. Talleres de entrenamiento para
el fortalecimiento de capacidades institucionales.
34
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 5.5. Sistema de Información Operacional para el Oeste de Sudamérica.
5.8. Planes Futuros
El CIIFEN considera que en la AR III
(Sudamérica), podrían desarrollarse
algunas iniciativas que con relativa
facilidad podrían tener una pronta implementación y un gran impacto:
• Aplicaciones climáticas para el recurso agua (Regional).
• Gestión de Riesgo Climático aplicado al sector salud y energía (Piloto)
• Atlas de Riesgos e Impactos Climáticos (Piloto)
• Sistemas de Alerta Temprana Local
(Piloto)
• Indicadores de Cambio Climático de
soporte para las estrategias de adaptación (Piloto).
• Sistema de difusión de información
climática a nivel comunitario (Piloto).
• Sistema Regional para la gestión de
emergencias climáticas agrícolas.
• Proyecto demostrativo de los beneficios económicos y sociales de la información climática. (Piloto).
• Boletín de Perspectivas Pesqueras
para el Pacífico Oriental.
35
MEMORIAS TÉCNICAS
6.1. Antecedentes Históricos
EL CENTRO
DE AGUAS Y
DESARROLLO
SUSTENTABLE
(CADS)
EN LA ESPOL
David E. Matamoros C., Ph. D.
María del Pilar Cornejo de Grunauer, Ph. D.
Centro de Agua y Desarrollo
Sustentable, Escuela Superior
Politécnica del Litoral,
Campus Gustavo Galindo
Tel: (593) 4 2269478; (593) 4 2269468
[email protected]
GUAYAQUIL - Ecuador
En 1999, la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) inició un
programa de Cooperación Interinstitucional con el Consejo de Universidades Flamencas de Bélgica (VLIR)
por el lapso de 10 años. El Programa
VLIR – ESPOL se centró básicamente
en el desarrollo de la investigación en
diversas áreas del conocimiento: educación superior, ambiente y desarrollo
sustentable, biotecnología, acuicultura, materiales, emprendimiento y robótica. Cada uno de estos programas
contribuyó tanto en creación de capacidad investigativa en Ecuador (más
de 15 Ph. D. integrados a la ESPOL)
como en el desarrollo de productos al
servicio del país.
En el caso del Proyecto 4 de dicho Programa, área de Ambiente y Desarrollo
Sustentable, se logró estructurar un
grupo multidisciplinario que instauró
un modo de trabajo transdisciplinario.
Este grupo se inició con especialistas
en el área ambiental, economía agrícola, biología, ingeniería civil, acuicultura, oceanografía, sociología e ingeniería química. Uno de los principales
ejes de investigación del grupo fue el
impacto de la contaminación del Recurso Hídrico (superficial, subterráneo y marino).
Antes de concluir los 10 años de cooperación, fue definida la necesidad
de establecer una estructura sustentable del grupo para la continuación
de la investigación una vez que el Programa VLIR – ESPOL llegara a su fin.
Por tal motivo, las autoridades de la
ESPOL apoyaron la iniciativa del Proyecto 4 en conformarse como Centro
de Investigación desde el 2008, integrándose al proyecto Parque del Conocimiento que agrupará a todos los
Centros de Investigación de la ESPOL.
6.2. Influencia Institucional del CADS
En los primeros años de existencia,
el Centro de Agua y Desarrollo Sustentable ha trabajado con diversas
instituciones públicas del Ecuador en
la propuesta y ejecución de proyectos
relacionados con la temática del Agua
y el Desarrollo Sustentable. Entre los
proyecto se anotan:
• Secretaría Nacional de Planificación
– SENPLADES: Participación en mesas
de trabajo.
• Ministerio del Litoral: Propuestas de
investigación para protección de la
cuenca aportante del embalse Daule
– Peripa.
• Ministerio de Medio Ambiente -MAE:
Gestión de humedales y propuestas
de proyectos.
• Comisión de Estudios para el Desarrollo de la Cuenca del Río Guayas y
Península de Santa Elena -CEDEGE:
Valoración del recurso agua.
• Secretaría Nacional de Riesgos
-SNGR: Proyecto de diagnóstico de
riesgos y vulnerabilidades en la línea
costera ecuatoriana.
• Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología -INAMHI: Cambio climático
y el impacto al recurso agua.
6
36
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
En el ámbito internacional, el CADS
ha logrado posicionarse en diversas
redes de investigación con diversas
instituciones públicas y privadas:
• Universidades: Universidad de Gante
(Bélgica), Universidad Libre de Bruselas
(Bélgica), Universidad de Lovaina (Bélgica), Universidad de Can Tho (Vietnam).
• Organismos Internacionales: UNESCO
(Programas HELP, PCCP y otros), Proyecto Binacional ITAIPU (monitoreo
biótico de ríos, programa Agua Buena),
IRD (propuesta de monitoreo hidrológico y capacitación), Comunidad Europea
(monitoreo de humedales).
6.3. Investigación y Resultados
Acorde con la transdisciplinaridad del
Centro de Agua y Desarrollo Sustentable, se ha realizado investigaciones en
diversas áreas del conocimiento relacionadas con el Recurso Agua.
(EU). El proyecto se llama “MEJORA
DEL ROL DE LOS HUMEDALES EN EL
MANEJO INTEGRADO DE LOS RECURSOS
HÍDRICOS PARA CUENCAS HERMANAS
UBICADAS EN LA COMUNIDAD EUROPEA, ÁFRICA Y SURAMÉRICA EN APOYO
DE LAS INICIATIVAS DEL AGUA DE LA
EU.” La duración del proyecto es de 3
años con un presupuesto aproximado
de 230000. El sitio seleccionado para
el estudio en Ecuador es el Humedal
Abras de Mantequilla, ubicado en la
Provincia de Los Ríos. El proyecto se
enfoca en los siguientes aspectos:
• Análisis de Involucrados/Afectados
(Stakeholders)
• Diagnóstico de línea base ambiental
del humedal
• Análisis Institucional que involucra
los aspectos legales existentes en el
Ecuador y el traslape institucional que
pudiera afectar la gestión del humedal
• Modelación de la contaminación hídrica
• Análisis de la potencial afectación
por cambio climático
• Monitoreo biótico de la contaminación en cuerpos de agua superficial
• Análisis de las brechas de información para poder mejorar la gestión
• Desarrollo de herramientas para la
toma de decisiones en la Gestión de
Recursos Hídricos
• Desarrollo y aplicación de modelos
hidrológicos y de contaminación
• Talleres de capacitación
• Capacitación y extensión de resultados de la investigación
Es importante señalar que desde Noviembre de 2008, el CADS está oficialmente trabajando en un proyecto FP7
financiado por la Comunidad Europea
6.4. Impacto en la Educación y el Conocimiento
El CADS, tiene entre sus objetivos la
transferencia del conocimiento rela-
37
MEMORIAS TÉCNICAS
cionado a la temática del agua hacia la
sociedad ecuatoriana. Para contribuir
con este objetivo, los investigadores
del CADS junto con investigadores
de otras áreas de ESPOL (CICYT, Programa VLIR – ESPOL y FIMCM) están
involucrados en un proyecto para desarrollar programas de Maestría Conjuntas con otras Universidades.
Este proyecto está siendo apoyado
por el Programa de Cooperación Norte – Sur – Sur del VLIR (Bélgica). En
una primera aproximación se plantea
iniciar un Programa de Maestría en
Ciencias del Agua en conjunto con la
Universidad de Cuenca (Ecuador) y
la Universidad de Can Tho (Vietnam).
El Programa ha sido aprobado por
las universidades participantes, y al
momento se espera la aprobación del
Consejo Nacional de Educación Superior (CONESUP). Se prevé el inicio
del primer ciclo académico antes de
fines de año. El proyecto global se ha
sido denominado: “DESARROLLO DE
PROYECTOS INTEGRADOS Y PASANTÍAS
COMO PIEDRAS ANGULARES EN EL DESARROLLO CURRICULAR APUNTANDO A
TÍTULOS CONJUNTOS DE MAESTRÍA EN
CIENCIAS”
Un segundo proyecto del CADS, relacionado con la educación en el área
del Recurso Agua, comprende el desarrollo de Cursos Virtuales. El proyecto cuenta con el financiamiento
de UNESCO dentro del Programa HELP
– LAC (http://portal.unesco.org). El
curso desarrollado versa sobre COSECHA DE AGUA y ha sido implementado
sobre la plataforma virtual SIDWEB de
la ESPOL (http://www.sidweb.espol.
edu.ec). A la fecha se ha iniciado una
versión piloto del curso en la que se
han registrado de manera gratuita
delegados de las cuencas HELP de
Latinoamérica y el Caribe (Ecuador,
Perú, Brasil, Uruguay, Panamá, Puerto
Rico). Dependiendo de los resultados a ser obtenidos al final del curso,
UNESCO usaría este curso dentro de
sus programas de capacitación virtual
en el futuro.
6.5. El Futuro
Las perspectivas futuras del CADS
son prometedoras a medida que se
obtiene más apoyo de parte de las
autoridades de la ESPOL, así como de
organismos internacionales. Se espera que a corto plazo, las instalaciones
definitivas del CADS en el Parque del
Conocimiento – PARCON de la ESPOL
se encuentren terminadas. La infraestructura tendrá capacidad para dar
cabida a más de 30 investigadores
con instalaciones amigables con el
Medio Ambiente. Adicionalmente,
se contará con un auditorio para ser
usado en capacitación y transferencia
de conocimiento / tecnología (figura
6.1).
Figura 6.1. Diseño planificado de las instalaciones del CADS-ESPOL
39
MEMORIAS TÉCNICAS
7.1. Generalidades
EL NIÑO Y SU
IMPACTO EN EL
SECTOR ELÉCTRICO
EN COLOMBIA
Álvaro Ismael Murcia Cabra
Gerente Centro Nacional de Despacho
XM Compañía de Expertos
en Mercados S.A. E.S.P
(574) 317 29 29
[email protected]
MEDELLÍN - Colombia
El Niño se ha definido como una perturbación del sistema océano-atmósfera en el Pacífico tropical, con consecuencias importantes para el estado
del tiempo y el clima en grandes partes del globo terráqueo (NOAA). Esta
perturbación, que junto con la oscilación del sur, hace parte de un complejo fenómeno que abarca todo el
Pacífico tropical, conocido como El Niño-Oscilación del Sur (ENOS), consta
de dos fases bien definidas: El Niño y
La Niña. El primero se caracteriza por
la presencia de aguas superficiales en
el Pacífico tropical más calientes de lo
normal, en tanto que durante La Niña
se observa un enfriamiento generalizado de las aguas en dicha región.
Entre los impactos más relevantes de
El Niño sobre Colombia, se han identificado entre otros, una notoria reducción de las precipitaciones sobre
la mayor parte del territorio nacional,
decaimiento del rendimiento hídrico
estacional en las cuencas hidrográficas, aumento de la temperatura media ambiental y del número de incendios forestales. Por otro lado, estos
impactos varían en extensión y fortaleza durante cada uno de los eventos
analizados, sin llegar a observarse
una función de causalidad lineal entre
El Niño y la respuesta del clima.
Impactos de El Niño en el Sector
Eléctrico Colombiano
Colombia en calidad de país rico en
recursos hídricos, es natural que el
desarrollo de su infraestructura de
generación de energía eléctrica se ba-
sara desde un principio en el aprovechamiento del recurso. Sin embargo,
esta situación colocaría al país en una
situación particularmente vulnerable
ante la ocurrencia del fenómeno de El
Niño por el déficit en lluvias. La aparición de esquemas de remuneración
en el Mercado Eléctrico Colombiano
tales como el Cargo por Capacidad y el
Cargo por Confiabilidad, han fomentado el desarrollo de centrales de generación eléctrica, cuyo funcionamiento
se basa en combustibles fósiles de
diferente naturaleza.
En función de la necesidad de atender
la demanda de energía para el año
2009 (54,679.1 GWh) y de potencia
(9,290 MW) en Colombia, el Sistema
Interconectado Nacional de Colombia (SIN) dispuso de una capacidad
efectiva neta instalada de 13,490.8
MW de los cuales el 96% de ellos son
recursos de generación despachados
centralmente y distribuidos de la siguiente manera:
• Hidráulicos (8,525 MW),
• Térmico a gas (2,757 MW),
• Térmico a carbón (979 MW),
• Térmico a combustóleo (187 MW),
• Térmico a fuel oil (434 MW).
Los recursos no despachados centralmente suman 608.8 MW de los cuales
573.8 MW corresponde a generadores
hidráulicos y el resto corresponde
a pequeñas plantas térmicas (83.4
MW), cogeneradores (35.0 MW) y una
planta eólica (18.4 MW). Los embalses del SIN asociados a las plantas
hidráulicas poseen una capacidad
máxima útil de 15,428.4 GWh. En la
Figura 7.1 se presenta el mapa con la
7
40
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 7.1. Mapa con localización de
centrales de generación
ubicación de las principales centrales
de generación de energía en Colombia.
Existen una gran cantidad de estudios
técnicos y artículos científicos bien
documentados, que presentan el impacto de El Niño en el clima colombiano, y en particular en el Sector Eléctrico Colombiano. Por ejemplo, el IDEAM
ha publicado recientemente mapas
de impacto de un El Niño “promedio”
en las precipitaciones sobre Colombia. La Figura 7.2 permite apreciar las
alteraciones probables de las precipitaciones sobre el territorio nacional
durante el último trimestre del primer
año de ocurrencia de El Niño (para el
evento que actualmente se presenta
sería el período oct-dic/2009). La Figura 6.3, muestra dicha afectación
para el siguiente trimestre, en este
caso ene-mar/2010.
Las figuras 7.2 y 7.3 permiten observar que las áreas en las cuales se encuentran localizados los principales
embalses del SIN, corresponden a las
Figura 7.2. Impacto de El Niño sobre la
precipitación en Colombia durante último
trimestre del primer año de ocurrencia.
Fuente: IDEAM.
Figura 7.3. Impacto de El Niño sobre la
precipitación en Colombia durante primer
trimestre del segundo año de ocurrencia.
Fuente: IDEAM.
áreas de mayor impacto de El Niño,
ocasionando déficit de lluvias. Para
apreciar la influencia del evento actual
de El Niño sobre el comportamiento
de los aportes energéticos al SIN durante 2009, se recurre a la curva acumulada de energía (de manera similar
a como se hace con la precipitación y
su curva de acumulada de masas). La
Figura 7.4 muestra el comportamiento
de los aportes energéticos agregados para todo el SIN durante 2009.
La curva de 2009 (en verde) estuvo
a comienzos de año arriba de la curva
de aportes promedio (en azul), mostrando aportes sobre los promedios
históricos, que reflejaron la fase final
de La Niña 2008-09. A partir de mayo
el gradiente de la curva de 2009 se
fue reduciendo y las curvas se aproximaron paulatinamente. El resultado
es el reflejo de la reducción de aportes
energéticos y el inicio del impacto de
El Niño 2009-10 en gestación.
En septiembre de 2009, por primera
vez se observó un déficit acumulado
anual, con incremento en función del
tiempo. El déficit de aportes energéticos de 2009 fue alrededor del 11%.
Podría no parecer alto el nivel de impacto; sin embargo, hay que recordar
que los aportes energéticos “en exceso” durante la primera parte del año
permitieron atenuar el impacto de los
últimos nueve meses consecutivos
con déficit de aportes energéticos
(ver Figura 7.5).
La figura 7.5 muestra un rango de
aportes deficitarios con nueves meses de duración (mayo/09-enero/10),
que iguala al registro de El Niño 200203. Sin embargo, dadas las proyecciones climáticas de las agencias
41
MEMORIAS TÉCNICAS
nacionales (IDEAM) e internacionales
(NOAA, BOM, etc.) es posible que la actual situación llegue a superar a la de
dicho evento.
El impacto del comportamiento de
los aportes al SIN sobre el precio de la
energía eléctrica en el Mercado Eléctrico Colombiano puede apreciarse
en la Figura 7.6, donde se muestra
que, ante disminución de los aportes,
el precio de la energía aumenta. Por
ejemplo, se observa la variación al incremento en los años 97 – 98 y 2009,
que coinciden con años Niño.
Figura 7.4. Curva de Energía Acumulada
Sistema Colombiano, 2009.
7.2. Información Climática al servicio de la toma de decisiones
Dado el gran impacto que ha tenido El
Niño sobre el Sector Eléctrico Colombiano (SEC) que en 1992 ocasionara
un racionamiento generalizado en
Colombia, la creciente preocupación
de la comunidad internacional por el
evidente cambio climático por el que
viene atravesando el planeta, el calentamiento global y el aumento de la
incertidumbre en el comportamiento
futuro del clima, es fundamental que
sectores como el de acueducto y saneamiento urbano, riego, navegación
y en particular el eléctrico, asuman
con responsabilidad el reto planear el
comportamiento de esta variable y su
impacto en cada sector, para en el corto, mediano y largo plazo. Esto es de
fundamental importancia en países
como Colombia, donde los embalses
para aprovechamiento hidroenergético son principalmente de baja
regulación (estacional o mensual y
algunos que operan a borde de agua),
Figura 7.5. Aportes energéticos agregados al SIN, expresados en porcentaje de la media.
Figura 7.6. Evolución precio de Bolsa y Aportes energéticos agregados al SIN
42
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 7.7. Anomalías del contenido de calor
superficial en el Pacífico Ecuatorial (0-300
m). Fuente CPC-NWS.
Figura 7.8. Resultados de modelos dinámicos y estadísticos de predicción de las
ATSM. Fuente: IRI.
dificultando la posibilidad de almacenar agua durante largos períodos de
tiempo.
Considerando lo expuesto, en Colombia el Sector Eléctrico ha incorporado
en su planeamiento y operación la
información climática (registros históricos y predicción) generada por los
servicios hidrometeorológicos mundiales. Entre las variables climáticas
más consultadas en el Sector Eléctrico se encuentra el contenido de calor
superficial en el Pacífico tropical por
su alta correlación con el clima colombiano, la cual es coherente con las
altas temperaturas ambiente, cielos
despejados, bajas precipitaciones,
etc. La Figura 7.7 muestra la evolución de las anomalías de contenido
de calor superficial durante 2009, en
donde claramente se observa la gestación en el Pacífico occidental y el
desarrollo posterior del actual evento El Niño, cuyo impacto en el Sector
Eléctrico empezó a ser notorio a partir
de mayo de 2009 (véase Figura 7.5).
También se puede ver en la Figura 7.7
la intensificación de las anomalías a
finales del año 2009, que coincidió
con una ola de calor registrada sobre
la mayor parte de Colombia hacia el
mes de diciembre de 2009 y lo que va
de enero de 2010.
Los servicios hidrometeorológicos
más consultados por el Sector Eléctrico incluyen el Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales
(IDEAM) en Colombia e institutos de
investigación climática mundiales,
tales como el International Research
Institute for Climate and Society (IRI,
http://portal.iri.columbia.edu/portal/
server.pt), el Bureau of Meteorology
(BOM, http://www.bom.gov.au/climate/ahead/ENSO-summary.shtml),
Climate Prediction Center adscrito al
National Weather Service de la NOAA
( CPC, http://www.nws.noaa.gov/ ),
el European Centre European Centre
for Medium-Range Weather Forecasts
(ECMWF, http://www.ecmwf.int/), el
Experimental Climate Prediction Center
del Scripps Institution of Oceanography
(http://meteora.ucsd.edu/~pierce/elnino/elnino.html ), entre otros.
Adicionalmente, y en el marco de
conexión institucional entre las empresas asociadas al Sector Eléctrico
Colombiano, existe el Consejo Nacional de Operación (CNO), conformado
por representantes de empresas de
generación, distribución, comercialización de energía y el operador del SIN
(XM). El CNO consta de Comités, ente
los cuales está el Comité de Operación,
que incluye a su vez el Subcomité Hidrológico y de Plantas Hidráulicas
(SHyPH), integrado por expertos de las
áreas técnicas de todas las empresas
con asiento en el CNO (Figura 7.9).
43
MEMORIAS TÉCNICAS
El Subcomité mantiene reuniones
mensuales y analiza temas dentro
de su área temática de acción, que
pueden ser de interés para las empresas. Una de las tareas asignadas
a este Subcomité corresponde al seguimiento de la situación climática
general (océanos Pacífico y Atlántico,
mar Caribe), y el estado actual del clima nacional, para lo cual se asesora
del IDEAM. Así mismo, prepara escenarios hidrológicos determinísticos
para todas las series hidrológicas utilizadas en el planeamiento indicativo.
Estos escenarios se componen del
pronóstico hidrológico del próximo
año y dos escenarios de sensibilidad
adicionales (deficitario y de superávit), o bandas de confianza.
El valor agregado de la información
proveniente de las agencias internacionales, del IDEAM y del CNO, respecto al fenómeno de El Niño radica
en el mejoramiento de los procesos
de planeación operativa y de toma de
decisiones en el Sector Eléctrico Colombiano, enfocando las actividades
en la mitigación del riesgo de desabastecimiento de la demanda. En el
caso particular del actual Fenómeno
del Pacifico, para la primera mitad del
2009, los modelos analizados sugerían una alta probabilidad de ocurrencia del fenómeno durante el segundo
semestre del año, por lo cual, desde
las diferentes áreas organizativas
de XM y en especial del equipo de
Planeación Operativa, se acometió el
desarrollo de los análisis energéticos
considerando diferentes escenarios
con bajos aportes hídricos, apoyados
en la información histórica de eventos anteriores (1991 – 1992 y 1997
Consejo Nacional de Operación, CNO
Generadores Comercializadores Transportadores XM
Comité de Operación, CO
Subcomité Hidrológico y de
Plantas Hidráulicas, SH y PH
IDEAM
Centros de Predicción Climática
NOAA
BOM
ECWMF
IRI
– 1998) y proyecciones de diferentes
modelos matemáticos y heurísticos.
Con los resultados de las simulaciones, se identificaron los riesgos más
relevantes y las acciones que los sectores eléctrico y de abastecimiento
de combustibles deberían adoptar
para mitigarlos. Una vez confirmada
la presencia del fenómeno El Niño
en septiembre de 2009, las señales
hidrológicas de las agencias y los resultados obtenidos por la planeación
operativa sirvieron a los diferentes
actores del Sector para establecer
señales regulatorias y operativas que
han permitido controlar el impacto de
la temporada seca en la atención de la
demanda.
En función de lo anterior, XM involucra los horizontes de Largo, Mediano
y Corto Plazo en los análisis energéticos ante situaciones críticas. En el
Largo Plazo, se realizan simulaciones
estocásticas de los modelos energéticos a 5 años considerando 100 series
hidrológicas y proyecciones de crecimiento alto de la demanda, con reso-
Figura 7.9. Conexión institucional entre el SEC
y el insumo climático.
44
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 7.10. Evolución de la generación
por tipo de combustible
Figura 7.11. Conexión institucional entre
el SEC y el insumo climático
lución mensual. Con los resultados, se
analiza la evolución de las diferentes
variables energéticas observando el
comportamiento de la confiabilidad
en el horizonte de estudio.
Los análisis energéticos de Mediano
Plazo utilizan la función de costo futuro de la simulación de Largo Plazo
con el fin de garantizar la consistencia
con dichos resultados. Estos análisis
consideran hidrologías determinísticas de 2 años, construidas utilizando
la información de fenómenos El Niño
anteriores, tal como se expuso en el
párrafo anterior. En esta simulación
se utiliza una resolución semanal y
se observa en detalle la evolución del
embalse y las diferentes variables
energéticas con el fin de identificar
las medidas necesarias para que el
nivel mínimo de embalse al final del
verano sea consistente con la señal
de Largo Plazo.
En el corto plazo se realizan simulaciones con horizontes de una semana con características similares al
mediano plazo, con resolución horaria. Estas simulaciones tienen como
objetivo lograr una evolución de embalse que permita obtener los mismos niveles que la señal de mediano
plazo al final del horizonte de una
semana. En este caso se obtienen
valores de referencia de generación
térmica e hidráulica en el SEC para la
programación de la operación.
En la Figura 7.10 se evidencia el efecto
de las acciones tomadas en respuesta
a las señales climáticas, es así como
a partir de septiembre de 2009 se observa un incremento en la generación
térmica y una disminución en la generación hidráulica.
El comportamiento de la generación
térmica desde septiembre ha posibilitado que las reservas hídricas en los
embalses disminuyan a una tasa adecuada para asegurar el cubrimiento
de la demanda haciendo uso racional
del recurso agua. Adicionalmente, el
sector eléctrico está adelantando las
siguientes acciones para la optimización del recurso hídrico:
• Monitoreo permanente
• Coordinación efectiva
Gas-Electricidad
• Tener instrumentos legales y
regulatorios que permitan flexibilidad
45
MEMORIAS TÉCNICAS
y agilidad en la toma de decisiones
operativas
• Maximizar la disponibilidad térmica
• Asegurar el abastecimiento de combustibles necesarios para el sector
termoeléctrico
• Racionalizar las exportaciones de
energía
• Adelantar campañas para uso racional de energía
Con el fin de realizar un monitoreo de
la evolución de las reservas hídricas
almacenadas en los embalses del
SIN frente a un fenómeno de El Niño,
el operador del SIN (XM) creó El Índice General Energético (IGE) el cual
plantea la diferencia, en porcentaje,
entre el valor del nivel del embalse
útil esperado en un escenario de referencia critico modelado (que pretende
representar la presencia de un Niño
severo), respecto al valor del embalse real. Siempre que el indicador sea
positivo significa que el valor real está
por encima del valor del escenario de
referencia o nivel de alerta, lo que
representa una ganancia en el nivel
del embalse, o lo que es lo mismo, un
ahorro en el gasto del agua con relación a lo esperado en el escenario de
referencia crítico. En la Figura 7.11 se
muestra la evolución de las reservas
hídricas desde agosto 1 de 2009 y el
valor del IGE al 19 de enero de 2010, el
cual fue de 14.84%, que corresponde
a la diferencia entre el nivel real de los
embalses a la fecha (61.04%) y el nivel de referencia (46.2%).
Finalmente, en la Tabla 7.1 se presenta
el comportamiento de las principales
variables operativas del SIN Colombiano durante 2009, en la que puede ob-
servarse que la generación en 2009
fue principalmente hidráulica, con
una participación del 71%, cuya mayor participación se presentó durante los primeros siete meses del año,
donde existió abundancia del recurso
hídrico.
Variable
2009
Demanda de energía del SIN (GWh)
Generación hidráulica despachada centralmente (GWh)
Generación térmica despachada centralmente(GWh)
Generación menores y cogeneradores (GWh)
Demanda máxima de potencia (MW)
Volumen útil diario (GWh)
Volumen respecto a capacidad útil (%)
Capacidad máxima útil de embalsamiento del SIN (GWh)
Aportes hídricos (GWh)
Aportes respecto a la media histórica (%)
Vertimientos (GWh)
Importaciones (GWh)
Exportaciones (GWh)
Capacidad neta SIN (MW)
54,679.1
38,713.8
14,487.7
2,759.3
9,290.0
10,000
64.8%
15,428.4
43,158.5
88.8%
440.6
20.8
1,358.3
13,490.8
Tabla 7.1. Estado de SIN al 31 de diciembre
de 2009
7.3. Conclusiones
• El comportamiento del clima en
el Pacífico ecuatorial, en particular
la fase positiva del ENOS ejerce un
impacto decisivo sobre el clima en
Colombia y en particular en el Sector
Eléctrico. Las precipitaciones se reducen dramáticamente y en consecuencia el escurrimiento de las cuencas
hidrográficas, utilizadas en la generación de energía eléctrica.
• Variables climáticas como las anomalías de la temperatura superficial
del mar en el Pacífico tropical, el contenido de calor superficial, entre otras
permiten evaluar la fortaleza de un
evento El Niño.
• Los pronósticos climáticos de las
anomalías de la temperatura superficial del mar, provenientes de los centros climáticos, así como la estrecha
colaboración institucional en el sector
eléctrico, han permitido disponer de
información de gran valor para el uso
de los recursos energéticos.
CAPACIDADES
INSTITUCIONALES
49
MEMORIAS TÉCNICAS
8.1 Introducción
PERSPECTIVAS
HIDROLÓGICAS
ESTACIONALES
PRODUCCIÓN
Y USO:
LA EXPERIENCIA DE
NUEVA ZELANDA
Roddy Henderson
NIWA, PO Box 8602, Christchurch
8440, New Zealand
[email protected]
NEW ZEALAND
Por más de diez años (desde julio de
1999), el Centro Nacional de Clima de
NIWA ha realizado predicciones para
los próximos tres meses de lluvias
esperadas, temperatura del aire, niveles de humedad del suelo y de cauces
de agua para seis regiones amplias
de Nueva Zelanda. Las predicciones
se publicaron originalmente a través
de un boletín mensual “The Climate
Update” y actualmente, se encuentran a disposición del público a través
de Internet y versiones de medios de
comunicación. Los usuarios de las
predicciones de humedad de suelo
incluyen a los sectores agrícolas y
hortícolas. Los usuarios de las predicciones de flujo de los cauces de agua
incluyen empresas hidro-eléctricas y
responsables regionales y distritales
de la administración de recursos hídricos y de suministro de agua.
El método utilizado para proyectar las
predicciones de clima en los pronósticos de la humedad del suelo y del
caudal de los ríos se basa en la comunicación entre el centro climatológico
(ubicado en Wellington y Auckland)
y los hidrólogos (basados en Christchurch). En diez años de operaciones rutinarias mensuales, una mayor
comprensión entre las dos áreas de
la ciencia ha sido desarrollada con
mayor conciencia de las disciplinas
científicas y la terminología de las
respectivas contrapartes. Un aspecto
central del enfoque es una teleconferencia mensual que llevan a cabo los
climatólogos, durante horas de la mañana, para llegar a un consenso sobre
las perspectivas del clima. La telecon-
ferencia cuenta con la participación
de un hidrólogo, para transferir por la
tarde la información a los hidrólogos,
con el fin de realizar el pronóstico hidrológico.
En agosto de 2001, las predicciones de humedad y flujos de los cauces de agua pasaron de ser simples
predicciones “sobre el promedio”,
“promedio” o “bajo el promedio” para
una determinada época del año, a
pronósticos probabilísticos cuantitativos. Estos se presentan como una
posibilidad de que cada variable se
encuentre en la parte inferior, media
o superior del tercil de la distribución
experimentada durante un período
histórico normal. Debido a que las
predicciones son cuantitativas, la
precisión puede evaluarse en comparación con los resultados de flujos. La
evaluación de exactitud de predicción
de humedad de suelo aún debe de
ser desarrollada. Los usuarios han
sido relativamente lentos en adoptar
las predicciones, debido en parte a la
gran incertidumbre existente y a una
falta de sofisticación de los usuarios.
8.2 Predicción del Clima y Resultados
La información climática se produce
a partir de registros de datos climáticos de buena calidad y de la oportuna
conversión de los datos en información sobre el estado de las actuales
condiciones. Muchas de las estaciones climáticas de Nueva Zelanda son
automatizadas, con transferencia diaria de datos a la base de datos centralizada de clima (CLIDB). Los modelos
ejecutados con estos datos proporcio-
8
50
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
nan cobertura nacional de variables
que son claves, como la lluvia, la temperatura y la humedad del suelo. Técnicas de interpolación espacial y modelado de la serie de tiempo permiten
la evaluación de los resultados de los
últimos tres meses dentro de un día o
dos al final de cada mes. Información
tabular y cartográfica puede ser producida para ser utilizada en el proceso de predicción estacional y para la
difusión a varios clientes. Además de
las variables utilizadas en el proceso
de predicción estacional, también se
incluyen heliofanía, radiación solar,
temperatura de la superficie del mar y
presión barométrica.
La predicción del estado del clima de
los próximos tres meses se basa en
las señales globales como el estado
de la El Niño Oscilación del Sur, (ENOS
interanual), la Oscilación Interdecadal
del Pacífico, entre otras, y las consecuencias que tienen estos eventos a
escala local y nacional (obtenida de
registros anteriores y estudios científicos). El conocimiento científico
local sobre la circulación, las estaciones y las herramientas de predicción
estadística desarrolladas en base a
situaciones similares ocurridas en el
pasado y regímenes de regresión, son
utilizados para predecir las variables
climáticas con uno a tres meses de antelación. Más de diez modelos de clima
mundial ofrecen predicciones sobre el
estado de la Temperatura Superficial
del Pacífico y del comportamiento del
ENOS en los próximos nueve meses.
Normalmente, los climatólogos de
NIWA consideran toda la información
disponible para formar un consenso
para predecir las perspectivas esta-
cionales de variables como la temperatura del aire y la lluvia.
8.3 Predicción Hidrológica y Resultados
Similar al proceso con la información
climática, es posible generar información hidrológica de buena calidad con
datos oportunos provenientes de las
redes de vigilancia hidrológica. Una
base importante para la elaboración
de las perspectivas hidrológicas de
cualquier tipo, consiste en una red
de monitoreo hidrológico adecuada.
Es necesario conocer el estado inicial
de los flujos de los cauces de agua y
de los recursos hídricos represados
antes de realizar las predicciones.
En Nueva Zelanda, los datos utilizados para la evaluación de resultados
hidrológicos son derivadas más o
menos de la misma manera que la
red nacional y registros de flujo de
la compañía hidro-eléctrica administrada por NIWA y de otros registros
de flujo administrados por los 14 gobiernos provinciales. La diversidad de
fuentes de datos permite cierto grado
de comprobación por escrutinio de
gráficos hidrológicos y los por los resultados de las anomalías de la asignación de calidad. Debido a que las
regiones hidro-climáticas no siguen
los límites administrativos, es muy
importante que, en la medida de lo
posible, se presente la cobertura total
como una sola imagen completa. Sin
un modelo hidrológico nacional regularmente aplicado, los datos de flujo
de la cuenca son actualmente la única
forma para evaluar el resultado hidro-
lógico y realizar comparaciones con
las predicciones anteriores.
Un debate entre los climatólogos y los
hidrólogos que existió en la década de
1990 reveló una diferencia fundamental. En Nueva Zelanda la distribución
de las precipitaciones a intervalos
mensuales y a intervalos trimestrales
es aproximadamente normal, por lo
que la lluvia ‘media’ y ‘normal’ son similares. Sin embargo, los flujos de corrientes de agua en las regiones más
secas de Nueva Zelanda (parte central de la isla South y la costa oriental
de ambas islas) no están distribuidos
de manera normal, incluso a intervalos de tres meses (por ejemplo el flujo
promedio puede ser superado sólo
del 10% al 20% del tiempo). De esta
forma, en agosto de 2001 la humedad
de los suelos estacionales del centro
y las predicciones de flujos pasaron
de ser simples predicciones “sobre el
promedio” , “promedio” y “bajo el promedio” para una determinada época
del año, a predicciones probabilísticas cuantitativas de los valores de los
próximos tres meses de los niveles
de humedad del suelo y del flujo de los
ríos, ubicándolos en la parte superior,
central o inferior de los terciles de las
distribuciones (detalles adicionales
se proporcionan en Pearson, 2008).
Al mismo tiempo, las predicciones de
la temperatura de aire y las precipitaciones, fueron también publicadas en
la forma de probabilidades de terciles.
Normas particulares han sido desarrolladas para la predicción hidrológica estacional. Un ejemplo, es comprobar que la lluvia, la humedad del suelo
y las predicciones de flujo de cauces
de agua de una región son compati-
51
MEMORIAS TÉCNICAS
bles, con la regla de que las predicciones son más secas conforme se
pasa a través del ciclo hidrológico en
la secuencia que va de la lluvia, al flujo hídrico y la humedad del suelo. Por
ejemplo, una predicción de un 80% de
posibilidad de temporada normal o
por debajo del nivel de humedad del
suelo normal es compatible con una
predicción del 90% de normal o por
debajo de lo normal de los de flujos de
agua, pero no viceversa.
El periodo “normal” con el que se evalúan las anomalías de precipitación
y temperatura es actualmente desde 1971 a 2000. Los hidrólogos se
encuentran cambiando los procesos
para utilizar el mismo período para
evaluación de anomalías de flujo hídrico. Esto es particularmente importante considerando la influencia de
fenómenos tales como la Oscilación
Interdecadal del Pacífico en diferentes
partes de Nueva Zelandia.
La exactitud de las predicciones probabilística de los flujos de corrientes
de agua ha sido evaluada. El nivel de
habilidad en las predicciones de flujo
es mejor que el de la “climatología” (la
predicción nula de prorratear el 33%
de las probabilidades a cada tercer/
tercil). Los sesgos en las predicciones de flujo han sido examinados.
Predicciones de flujos “normales” o
“por debajo de lo normal” predominaron sobre las predicciones de por
“encima de lo normal”. Los sesgos se
asociaron con la dificultad de hacer
predicciones climáticas de tormentas
extremas con una estación de antelación, las mismas que generan los desbordes de los ríos. Sin embargo, las
predicciones han tenido éxito entre el
35% y el 60% de las ocasiones en diferentes regiones y estaciones. Este nivel
de precisión corresponde al mismo orden que la tasa de éxito de las predicciones de lluvias, lo cual no causa sorpresa,
debido a que la lluvia que fluye luego por
el suelo es el mecanismo dominante en
las cuencas de captación de Nueva Zelanda (sólo existen una o dos partes del
país donde el almacenamiento de agua
en el suelo y posteriores retrasos en su
movimiento a través de la zona de captación, es un componente significativo
del ciclo del agua).
Los resultados de las estimaciones de
humedad del suelo, aún no han sido
bien desarrollados. En primer lugar la
red de sensores de humedad del suelo (unos 50 o más a través de Nueva
Zelanda) se han encontrado emplazados por menos de 10 años y, en segundo lugar, existe un sesgo de la red
de seguimiento hacia las zonas agrícolas. Esta segunda limitación implica
que al momento de realizar una evaluación nacional de la humedad del
suelo sea más complicado realizarlo
para la lluvia o la temperatura; variables para las cuales existe mayor número de sensores y el modelamiento
espacial está más desarrollado.
8.4 Aplicaciones de Predicciones Hidrológicas
Un sistema principal de abastecimiento urbano de agua utiliza las predicciones hidrológicas y la temperatura estacional para anticiparse a los
problemas de suministro (poca lluvia
y flujo escaso) y el aumento de la demanda (alta temperatura). Aspectos
de este proceso se describen en Ibbitt y Williams (2009) e Ibbitt y Woolley (2006a y b). Las predicciones
hidroclimáticas son utilizadas para
ponderar las entradas a un modelo de
análisis en red del sistema de abastecimiento de agua, de tal forma que los
riesgos del déficit (el resultado más
serio desde el punto de vista económico y social) son modificados por la climatología estándar. Las predicciones
modificadas son incluidas en el proceso de decisión para la aplicación de
las restricciones del uso del agua. Las
fases de la Oscilación Interdecadal del
Pacífico, El Niño y el cambio climático
pueden ser tratados de forma similar.
Una de las principales empresas de
electricidad de Nueva Zelanda recibe
una evaluación mensual de las implicaciones de la predicción hidrológica para los principales embalses de
agua. Esto es importante para evaluar
la vulnerabilidad ante las fluctuaciones del precio futuro en el volátil
componente del mercado eléctrico.
Otras empresas no parecen emplear
técnicas particularmente sofisticadas para hacer las predicciones. Un
ejemplo es el reciente evento La Niña
(2007/08). Un análisis de las secuencias de los flujos hídricos de entrada
en anteriores eventos La Niña demostró que los flujos presentados fueron
precisamente los que se esperaban
(por debajo de lo normal en los lagos
de almacenamiento hidroeléctrico del
sur). Sin embargo, anuncios emitidos a
través de medios de comunicación por
las compañías de energía y por diversos
órganos del Gobierno no lo reconocen,
incluso cuando NIWA había advertido
públicamente acerca de esto en “The
52
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Climate Update” (www.niwa.co.nz/ourscience/climate/publications/all/cu).
NIWA se encuentra trabajando actualmente en la ampliación de las técnicas
desarrolladas para el abastecimiento
de agua y los flujos de electricidad
para la industria de riego, a través de
acuerdos de asociación con una empresa privada de riego. Los irrigadores
están más interesados en la posibilidad de interrupción del suministro debido a una mayor probabilidad de flujo
de los caudales de los ríos.
En los ejemplos, la variación de la climatología estándar prevista puede
ser bastante pequeña. Esta situación,
se debe en primer lugar porque la confianza en la capacidad de predicción
de un resultado particular en terciles
no es aún excelente (probabilidades
de más del 60% para un tercil particular son poco comunes) y en segundo
lugar debido a que la división en terciles es relativamente cruda.
Las aplicaciones actuales de las predicciones hidrológicas estacionales
son limitadas. Sin embargo, pueden
existir otras que no hayan sido identificadas, especialmente en áreas como
el mercado de la electricidad, donde
la competencia es intensa, y las presiones comerciales, propician que no
toda la información sea compartida
entre los participantes de la industria.
8.5 Investigación a Futuro
Una gama de herramientas de modelamiento hidrológico se encuentra en
desarrollo (por ejemplo, Sorooshian
et al. 2005) para modelar de mejor
manera los procesos hidrológicos en
un rango apropiado de escalas temporales y espaciales, paralelamente al
desarrollo de los modelos climáticos
globales/regionales/mesoescala. Vínculos entre el clima y los modelos hidrológicos pueden facilitar la información, predicciones climatológicas e
hidrológicas a corto y mediano plazo,
basadas en aspectos físicos y científicos, que posean una aplicación más
práctica para los administradores de
los recursos hídricos. Actualmente,
son utilizados modelos climáticos
idénticos basados en aspectos físicos
que van de escalas temporales a corto
plazo para la predicción del clima hasta la modelización del cambio climático
para un siglo. De la misma forma, modelos hidrológicos basados en aspectos
físicos (por ejemplo, Bandaragoda et
al. 2004), vinculados con los modelos
de clima, están siendo probados para
la previsión y predicción en un rango de
tiempo futuro. Este tipo de ensamblaje
de varios modelos y las técnicas de mejoramiento de escala podrían mejorar
las habilidades de predicción y reducir
las incertidumbres actuales dentro de
los próximos 25 años.
Para la industria de la hidroelectricidad, otro componente del ciclo hidrológico que es de interés, corresponde
a la medición y predicción del almacenamiento de nieve y su derretimiento
para los grandes lagos de almacenamiento de hidroeléctricos de la Isla
Sur. Ésta es un área de desarrollo en
investigación y aplicación. Para validar
los modelos climáticos e hidrológicos,
debe ser mantenidos, al menos en los
niveles actuales: una vigilancia constante, almacenamiento de datos, aseguramiento de la calidad y análisis.
8.6 Referencias
• Bandaragoda C., Tarboton D.G., Woods R.A. (2004). Application of TOPNET in the Distributed Model Intercomparison Project. Journal of Hydrology
298(1-4): 178–201.
• Ibbitt, R.P. and Williams, G. (2009).
“Climate change adaptation options for Greater Wellington Regional
Council’s wholesale water supply”.
Submitted to Weather and Climate,
May 2009.
• Ibbitt, R.P. and Woolley, K. (2006a).
“Karaka model, a seasonal water
availability model”, proceedings of
the IPENZ Annual Conference, Wellington, New Zealand. 23 March 2006.
• Ibbitt, R.P. and Woolley, K. (2006b).
“Seasonal predictions of supply and
demand for a dynamic water supply
system”. Proceedings of the 3rd APHW
conference, “Wise water resources
management towards sustainable
growth and poverty reduction”, Bangkok, Thailand. 16.18 October 2006.
• Pearson C.P. (2008). Short and
medium-term climate information for
water management. World Meteorological Organization Bulletin 57 (3),
173-177.
• Sorooshian S., Lawford R., Try P., Rossow W., Roads J, Polcher J., Sommeria G., Schiffer R. (2005). Water and
energy cycles: Investigating the links.
World Meteorological Organization Bulletin 5
53
MEMORIAS TÉCNICAS
9.1. Introducción
INSTITUTO
NACIONAL DE
METEOROLOGÍA
E HIDROLOGÍA
(INAMEH)
Ing. Rafael Navas
Instituto Nacional de Meteorología
e Hidrología –INAMEH
Telf.: +58(212) 5353001
[email protected]
CARACAS-Venezuela
En Venezuela se tienen experiencias lamentables relacionadas con el
agua, dado que en los últimos años
ocurrieron dos grandes eventos meteorológicos que trajeron mucho dolor
al pueblo venezolano (Vargas 1999 y
Mocotíes 2005). Un factor muy peligroso al enfrentar estos fenómenos,
es la falta de herramientas operativas
de pronóstico hidrológico. En consecuencia, al momento se realizan investigaciones que buscan desarrollar
e implementar herramientas para la
elaboración de un pronóstico hidrometeorológico fiable y oportuno.
Por iniciativa de las universidades y
de los principales centros de investigación, se encuentra en desarrollo
una revisión de los modelos existentes, con el fin de seleccionar los más
prometedores en cuanto al uso y
adaptación a las condiciones físicas
de las cuencas y la disponibilidad de
datos. Los primeros modelos evaluados fueron: WinHSPF, HEC-HMS,
EVENTO, TETIS, HBV, SUSHI, KINEROS,
TOPNEW, MM5, BRAMS.
9.2. Modelos meteorológicos
En la producción de un pronóstico
oportuno para cuencas, los modelos
meteorológicos surgen como una necesidad para la alimentación de los
modelos hidrológicos. Para el efecto,
se han investigado los modelos MM5
y BRAMS, a fin de lograr el funcionamiento de un grupo de modelos para
tiempo y clima. El MM5 es el primer
modelo meteorológico mesoescalar,
estableciendo dos (2) dominios anidados, un domino madre a 90 Km
y otro domino interno a 30 Km con
ingesta de datos del modelo global
GFS a 1º de resolución. El modelo fue
ajustado en un equipo de memoria
compartida, que permite trabajar el
dominio madre a 30 Km y el dominio
interno a 10 Km.
La corrida del modelo sólo hasta el
segundo nivel de anidamiento, tiene
una duración de tres horas y media.
Considerando el factor operativo, se
ha convenido la corrida del modelo a
partir de las 4:30 A.M. HLV, coincidente con el ingreso automático de los
datos de entrada del modelo global
GFS, que son descargados vía Internet. De esta forma es posible disponer del pronóstico para los próximos
tres días, con paso temporal de 3 horas, aproximadamente a las 8:00 A.M
HLV. Posteriormente, una hora más
tarde es posible disponer de las salidas gráficas generadas con el GRADS,
y de esta forma los pronosticadores
pueden utilizar los resultados como
apoyo para el pronóstico elaborado
en el Instituto.
De forma parcial se puede mencionar
que los índices de estabilidad atmosférica se ajustan. Para el presente
año, se prevé la instalación del modelo WRF para tiempo, ETA (CPTEC),
PRECIS para clima y CALMET-CALPUFF
para dispersión de contaminantes.
9.3. Modelos Hidrológicos
En la República Bolivariana de Venezuela, la capacidad de modelación se
encuentra limitada principalmente
9
54
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
por la escasa información de las cuencas. La recopilación de datos hidrometeorológicos para la modelación de
eventos, se encuentra limitada debido
a la falta de instrumentación en las
cuencas hidrográficas o ausencia de
registros de datos históricos. Actualmente, se encuentra en desarrollo el
Proyecto “Subsistemas de Observación en Superficie y Comunicación
GOES/DCS”, con el objetivo de buscar,
recuperar y ampliar la red de estaciones hidrometeorológicas del país. De
forma paralela se desarrolla el “Proyecto de Recuperación Escaneo y
Vectorización de Bandas” con el fin de
revisar, recuperar y vectorizar la data
histórica contenida en bandas.
Los proyectos “Evaluación, Selección
e Implantación de Modelos Numéricos
para el Pronóstico Hidrometeorológico”, e “Implementación de Modelos
Hidrológicos con Fines de Prevención de Desastres”, se desarrollan en
conjunto entre varias instituciones:
Departamento de Ingeniería Hidrometeorológica (DIH), el Instituto de Mecánica de los Fluidos (IMF) de la Universidad Central de Venezuela (UCV),
Centro Interamericano de Desarrollo
Ambiental y Territorial (CIDIAT), el
Ministerio del Poder Popular Para El
Ambiente (MINAMB), Electrificación
del Caroní (CVG EDELCA), Fuerza Aérea Venezolana (FAV) y el Instituto
Nacional de Meteorología e Hidrología
(INAMEH).
El modelo hidrológico KINEROS ha
sido revisado y agregado. El modelo
posee orientación hacia la descripPrograma disponible en: www.hec.usace.army.mil/
software/hec-hms/
ción de procesos de intercepción,
infiltración, escorrentía superficial y
erosión (www.tucson.ars.ag.gov/kineros/). La calibración del modelo se
ha realizado para la cuenca del río Cabriales y del río Cancamure, llegando
a producir resultados aceptables.
El modelo WinHSPF tiene la capacidad
de simular la cantidad y la calidad
de agua de una cuenca, incluyendo
transporte de sedimentos y movimiento de contaminantes. De igual
forma, el modelo trabaja en simulación de eventos de forma global
o semi-distribuida. WinHSPF ofrece
una interfaz gráfica de usuario para
Windows, que es distribuido de forma gratuita como parte del BASINS
(Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources)
de la EPA. El programa que enlaza el
Sistema de Información Geográfica
MapWindow con diferentes modelos
hidrológicos e hidráulicos. (www.epa.
gov/waterscience/basins), ha sido
calibrado en la microcuenca la Valencia y en la cuenca del río Boconó.
El programa de simulación hidrológica HEC-HMS1 (Hydrologic Engineering
Center’s Hydrologic Modeling Syste),
permite realizar estimaciones de hidrogramas de salida en una cuenca a
partir de condiciones de lluvias conocidas. El programa posee una interfaz
gráfica visualmente atractiva y amigable con el usuario y ha sido probado
en las cuencas de los ríos Manzanares, Cabriales, Boconó, La Valencia,
Acarigua y San José de Galipán.
Las investigaciones en Venezuela han
sido orientadas al estudio del riesgo
por inundación; sin embargo, en la actualidad el país enfrenta un problema
por déficit de precipitaciones que ha
originado un episodio de sequía que
afecta a los sectores de desarrollo,
especialmente la generación de energía hidroeléctrica. En consecuencia,
la implementación de modelos hidrológicos que permitan elaborar pronósticos de corto y mediano plazo, se
convierte en una necesidad imperiosa
para la gestión hídrica y la operación
de embalses.
55
MEMORIAS TÉCNICAS
10.1. Introducción
METODOLOGÍA PARA
LA ELABORACIÓN
DEL PRONÓSTICO
ESTACIONAL DE
VENEZUELA
Carlos Enrique Ojeda Espinoza
Meteorólogo
Ministerio de la Defensa Aviación
Servicio de Meteorología de
la Aviación Militar Bolivariana
SEMETAVIA
Teléfono: (58) 243 237 8297
[email protected]
Venezuela
En el proceso de elaboración del Pronóstico Estacional Trimestral de Venezuela, para las variables precipitación
y temperatura, se utiliza la herramienta Climate Predictability Tool (CPT).
El software fue desarrollado por el
Instituto Internacional de Investigación para la Predicción Climática y la
Sociedad (IRI) Instituto de la Tierra de
la Universidad de Columbia (Estados
Unidos). La herramienta CPT permite
la construcción de un modelo de pronóstico climático estacional, validación del modelo y la elaboración del
pronóstico con datos actualizados,
mediante el uso de aplicaciones estadísticas de Análisis de la Correlación
Canónica (CCA), Regresión de los Componentes Principales (PCR) y Regresiones Lineales Múltiples (MLR); aplicados
sobre conjuntos de datos y con diversidad de aplicaciones. (Ver Figura 10.1)
En SEMETAVIA, la metodología de
Regresiones de Componentes Principales ha sido utilizada para la elaboración del pronóstico del clima
estacional. La metodología aplicada
ha permitido la construcción del modelo de pronóstico, que incorpora los
archivos de datos en calidad de Predictor o variable (X) y el Predictante
o Variable (Y). El procedimiento en la
elaboración del Pronóstico Estacional Trimestral de Venezuela se define
en:
• Preparar los datos que alimentan al
modelo, tanto el predictor o predictores como el predictante.
• Seleccionar la Metodología a utilizar
según las opciones que nos ofrece el
modelo y correr el modelo.
• Verificar los resultados una vez corrido el modelo.
Figura 10.1 Ventana de inicio del programa.
10
56
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
• Generar la tabla de los Terciles y el
mapa de Pronóstico Nacional.
10.2. Preparación de los datos que
alimentan al CPT:
El modelo se alimenta con dos archivos que reciben el nombre de: Predictor y Predictante.
Tabla 10.1. Formato de datos para la variable
utilizada.
Tabla 10.2 Formato y estaciones disponibles
para las variables Precipitación y Temperatura.
• El Predictor o Variable (X): en la elaboración del pronóstico trimestral de
Venezuela, la variable utilizada es la
Temperatura de la Superficie del Mar
(TSM) del mes anterior al trimestre
que se va a pronosticar. Los datos son
obtenidos de la librería del IRI a través
de su portal web: http://iridl.ldeo.columbia.edu. La librería virtual permite
acceder, manipular y seleccionar datos con variedad de formatos. Entre
la información disponible, se encuentra la data en formato que modelo CPT
procesa.
• El Predictante o Variable (Y): corresponde a la variable que se prevé
pronosticar. Los parámetros considerados son precipitación, temperatura
mínima y temperatura máxima. Las
variables como predictor o predictante deben organizarse en formato reconocible por el modelo (Tabla 10.1). En
la elaboración del pronóstico de precipitación se utilizan 30 estaciones.
(Ver Tabla 2). Se considera una serie
de datos continua y con registros mayores o igual a 25 años. Para el pronóstico de temperatura, el registro de
datos utilizado es igual o mayor a 30
años correspondientes a 11 estaciones. (Ver Tabla 10.2).
57
MEMORIAS TÉCNICAS
De forma previa al procesamiento de
datos y con la finalidad de minimizar
errores de transcripción, los datos
son sometidos a un proceso de control de calidad. Un aspecto de relevancia en la elaboración del pronóstico,
se enfoca en la división del país en
ocho regiones (Ver tabla 10.3), considerando factores como la ubicación
de estaciones meteorológicas, comparación de las series climatológicas y el
relieve. Mediante la utilización del método estadístico de conglomerados se
realiza la agrupación de series, comparación y determinación de mínima
variación, con la finalidad de reflejar
comportamientos semejantes entre
series. Finalmente, son generados
archivos por regiones, que de forma
ordenada son cargados para la corrida
del modelo CPT.
10.3. Metodología utilizada
La metodología estadística utilizada para la generación del pronóstico
estacional, corresponde a la Regresión de los Componentes Principales
(PCR). Figura10.1. La metodología fue
seleccionada en función de la utilidad
para tomar un conjunto completo de
predictantes como un todo, que permite realizar regresiones múltiples y
sobre todo considerando su aplicabilidad para áreas pequeñas con pocas
estaciones. La regionalización de los
datos permite alcanzar mayor exactitud en los pronósticos.
La utilización de Multipredictores,
es útil en la medida que permite el
uso de varios predictores a la vez, y
correlacionar éstos con un solo pre-
Tabla 10.3 Clasificación de datos de estacio-
dictante. La confluencia de varios
fenómenos simultáneos en Venezuela, ha motivado la utilización de ésta
metodología, considerando que en
este caso, las precipitaciones poseen
buena correlación simultánea con las
Temperaturas de la Superficie del Mar
en el Caribe, Región del Niño 3, Atlántico Norte y Sur.
10.4. Verificación de los resultados
del modelo
nes por regiones para el uso del programa.
realizan de forma previa a la corrida
del modelo. En cuanto al predictor se
colocan las coordenadas del predictor
y se corre varias veces cambiando
las coordenadas hasta conseguir el
área acorde más adecuada. Las áreas
predictoras utilizadas para elaborar el
pronóstico Estacional trimestral son:
Caribe, Región del Niño 3, Atlántico
Norte y Sur (Ver figura 10.2).
¿Cómo se seleccionan estas áreas?
El ingreso de los datos del predictor
(Archivo TSM) y el predictante (Archivo de precipitación por región), se
La calidad del pronóstico responde en
buena parte a la selección del área. La
58
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
elección de las zonas predictoras, en
Venezuela, son el resultado de investigaciones realizadas con el modelo
durante los últimos cuatro (4) años.
Entre los resultados se destacan los
siguientes aspectos:
• Al correr el modelo, el Índice de Bondad del área predictora con respecto
al Predictante o Región de Venezuela, es positivo y el más alto entre las
áreas predictoras exploradas (Ver Figura 10.3).
• Los Índices de correlación por estación, son los más altos acorde con las
pruebas realizadas (Ver Figura 10.4).
Figura 10.2. Selección del área predictora.
• En la Validación que presenta el modelo por estaciones, los resultados
muestran el mayor porcentaje de ROC.
Los valores equivalen al porcentaje
de pronósticos acertados por el modelo (Ver Figura 10.5).
10.5. Generación de la tabla de terciles y mapa de pronóstico nacional
Figura 10.3. Índice de bondad del área
predictora
Una vez seleccionada las áreas predicatoras, y posterior a la corrida del
modelo, se obtienen los resultados
que permiten la generación de tablas
de terciles. Tabla 10.4.
Los resultados (terciles) son utilizados para generar el mapa o Pronóstico
Estacional Nacional, como se muestra
la Figura 10.6.
59
MEMORIAS TÉCNICAS
Figura 10.4. Áreas Predictoras Seleccionadas
Figura 10.5. Validación del modelo CPT.
60
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 10.6. Resultado de la elaboración
de mapas de pronóstico, basados en los
terciles obtenidos con el modelo.
Tabla 10.4. Resultados y tablas de terciles
obtenidas con el modelo.
61
MEMORIAS TÉCNICAS
CAPACIDADES
ACTUALES EN EL
PRONÓSTICO
HIDROLÓGICO Y
LA PREDICCIÓN
HIDROLÓGICA A
CORTO Y MEDIANO
PLAZO PARA EL
TERRITORIO
COLOMBIANO
Oscar Martínez
Christian Euscategui
Instituto de Hidrología, Meteorología
y Estudios Ambientales –IDEAM
Carrera 10 No. 20-30 Piso 6º Bogotá
D. C. PBX. 3527160 Ext. 2019.1907
Fax: 3500111
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Colombia
El Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia –IDEAM, es una institución de
orden nacional adscrita al Ministerio
de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. -MAVDT, cuya misión, visión,
objetivos y actividades se enmarcan
en cuatro áreas técnicas principales:
Subdirecciones de Hidrología, Meteorología, Ecosistemas y Estudios Ambientales.
El complemento operativo del Instituto se concentra en otras divisiones de
área como:
i) Laboratorio de Aguas: encargado de
la toma de muestras y análisis de calidad de agua en los principales cursos
de agua del país;
ii) Oficina de Operación de Redes,
encargada de la instalación y mantenimiento de las estaciones hidrometeorológicas a nivel nacional, con 11
oficinas regionales en diferentes partes del país;
iii) Oficina de Meteorología Aeronáutica, la cual presta un servicio especial
de pronóstico del tiempo al servicio
de la Aeronáutica Civil y la cuál opera
en los principales aeropuertos del territorio nacional;
iv) Oficina de Pronósticos y Alertas,
donde confluyen todas la áreas temáticas, para la elaboración de pronósticos diarios del tiempo y monitoreo de
las condiciones de amenaza por eventos extremos de origen hidrometeorológico, como heladas, sequías, oleaje,
inundaciones y deslizamientos.
En la Oficina de Pronósticos y Alertas
se elaboran los productos de especial
interés para la comunidad. Los productos de información involucran el
pronóstico del tiempo y el monitoreo
de fenómenos con potencial de afectación para la infraestructura socioeconómica del país. Los productos de
información generados en la oficina
de Pronósticos y Alertas incluyen el
pronóstico diario de tiempo a nivel
nacional y regional para 24, 48 y 72
horas. Se elabora además un seguimiento de altura de oleaje, vientos,
y comportamiento del tiempo para
el Mar Caribe y el océano Pacífico
Colombiano. Entre los servicios se
incluye el monitoreo de temperatura
para el seguimiento y pronóstico de
heladas, así como los servicios de pronóstico de amenaza por incendios de
la cobertura vegetal y deslizamientos
de tierra.
El área de hidrología, presta servicios
de monitoreo diario de los niveles del
cauce de los principales ríos y afluentes; informando de forma oportuna
a la población sobre la amenaza por
inundaciones o en su defecto, amenaza por niveles de estiaje que representen restricción para la navegación
fluvial.
La Oficina de Pronósticos y Alertas
realiza de forma diaria una reunión
para la exposición del pronóstico de
tiempo y el estado de las amenazas
de origen hidrometeorológico presentes sobre el territorio. La información
es consolidada en un informe llamado
“Informe Técnico Diario”, que es publicado en la página web de la institución, con la finalidad de comunicar
11
62
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 11.1. Salida gráfica del sistema de
monitoreo de niveles en algunos sitios de
los principales ríos del país.
a la comunidad sobre el estado de las
amenazas, en los 3 niveles establecidos: Boletín, Aviso y Alerta. De forma
simultánea el informe es remitido vía
Fax y Correo Electrónico a las principales instituciones que forman parte
del Sistema Nacional de Prevención y
Atención de Desastres: Presidencia de
la República, Ministerios de Interior,
Hacienda, Salud, Ambiente, Comunicaciones y Transporte, Defensa Civil
Colombiana). La Dirección General de
este grupo de entidades la encargada
de activar los comités de prevención
y atención de desastres, así como de
la toma de decisiones necesarias para
prevención o mitigación del riesgo.
Adicionalmente, al “Informe Técnico
Diario” y bajo condiciones especiales
de amenaza, la Oficina de Pronósticos
y Alertas realiza un seguimiento especial al fenómeno amenazante y elabora informes especiales de acuerdo
con la evolución del evento.
El IDEAM, acorde con sus funciones
de producción, suministro de datos
e información ambiental, tiene entre
sus responsabilidades la instalación
y operación de la red de estaciones
hidrometeorológicas a nivel nacional.
La red cuenta con más de 1400 estaciones pluviométricas, 520 estaciones climatológicas y más de 800 estaciones hidrológicas. En promedio, el
Instituto cuenta con series históricas
de datos cercanas a los 50 años de registro. La información se encuentra a
disposición del público a través de la
oficina de Archivo Técnico.
Los pronósticos hidrológicos realizados en IDEAM son de carácter cualitativo. Al momento, no se dispone de
un modelo hidrológico operando que
genere resultados cuantitativos. La
modelación Hidrológica no es nueva
en el Instituto, las limitantes en el
pasado correspondieron a la cantidad
de información requerida y el nivel
de detalle en la información geográfica. Sin embargo, en la actualidad
se cuenta con data no menor de 30
años. La Subdirección de Hidrología,
en los 2 últimos años, ha logrado la
consecución de recursos financieros
y técnicos, que permitirán el levantamiento de información para la implementación de un modelo hidrológico,
aplicado para la parte media y baja de
la principal cuenca hidrográfica de Colombia (cuenca de los ríos Magdalena
y Cauca), cuya extensión es cercana
a los 1500 kms de longitud, con una
área de 280.000 kms2 y con aportes
promedios de caudal al Mar Caribe en
la ciudad de Barranquilla del orden de
7000 m3/s.
Entre las funciones de la Subdirección
de Hidrología se encuentra la elaboración de pronósticos hidrológicos.
Para el efecto, el Instituto dispone de
80 de estaciones en tiempo real y 90
estaciones de tipo convencional, distribuidas en las principales cuencas
hidrográficas del país. Los datos son
transmitidos de forma diaria a las
oficinas centrales del IDEAM por vía
telefónica, fax e internet, durante las
primeras horas de la mañana (Figura 11.1). Adicionalmente, el Instituto
dispone de herramientas de ayuda y
referencia, como las cotas de desbordamiento y los tiempos de viaje de
ondas entre estaciones, que permite
estimar los tiempos de llegada de una
onda de creciente en los ríos principales, y su posible afectación a la infraestructura socioeconómica aledaña.
El Comité Técnico revisa el estado de
los niveles de cada estación hidrológica de transmisión diaria. Los gráficos
desplegados muestran el nivel de la
cota de inundación y los niveles medios, máximos y mínimos mensuales
multianuales; que permiten monito-
63
MEMORIAS TÉCNICAS
rear y evaluar la situación del nivel del
río con respecto a su climatología. Es
indispensable anotar que, diariamente se realiza el seguimiento al nivel de
los ríos, sin embargo no se realiza un
seguimiento diario de caudal, pese a
que en la mayoría de las estaciones
se cuenta con las curvas de calibración o curvas de nivel-caudal, que
permite conocer en cualquier momento la magnitud del caudal de una creciente registrada.
La Institución cuenta con un inventario de los lugares y poblaciones que
históricamente se han sido afectadas
por eventos de crecientes: súbitas
(“Flash Flood”) o lentas. La información es utilizada como soporte al momento de realizar el pronóstico hidrológico.
La Subdirección de Hidrología desde
el año 2008 monitorea dos zonas piloto con áreas menores a 30 km2 (micro-cuencas), localizadas en zonas de
alta montaña. Las zonas de estudio se
ubican entre 3.000 y 4.800 metros
sobre el nivel del mar; la finalidad se
enfoca en determinar una posible
incidencia de la variabilidad climática
en los aportes de glaciares y ecosistemas frágiles como los páramos.
Continuando con el trabajo de modelación, durante el año 2009, se instaló y calibró el modelo Danés hidrodinámico Mike 11, para un trayecto
de 250 kilómetros de longitud en la
parte media de la cuenca del río Magdalena (principal río de país) (Figura
11.2). Para efectos del trabajo se realizó el levantamiento de la batimetría
de 200 secciones transversales en
el cauce del río; cada transepto fue
georeferenciado. Para el año 2010, se
ha programado ejecutar la fase II del
proyecto de Modelación Hidrológica,
con la finalidad de la elaboración de
pronóstico para inundaciones.
El IDEAM dispone de una base de datos en Oracle que almacena datos en
diferentes niveles de agregación (horarios, diarios, mensuales, anuales,
multianauales). Los datos provienen
de las estaciones hidrológicas operadas por la institución; incluyen diferentes variables miden (niveles)
y calculan (caudales). En el cumplimiento de una política gubernamental
e internacional de reducción de gasto
en el estado, EL IDEAM ha sido afectado con la reducción del personal de
planta. Una de las consecuencias de
esta medida se refleja en la desactualización de bases de datos disponible
para usuarios externos o público en
general. La información en las bases
se encuentra disponible hasta el año
Figura 11.2. Modelación Mike 11.
Trayecto entre Punto
Salgar-Barrancabermeja.
2007; sin embargo se espera para
finales del año 2010, actualización,
calibración y procesamiento de los
datos a 2009.
Respecto al trabajo que IDEAM realiza
en forma conjunta con los sectores
socioeconómicos del país, el método
utilizado para las relaciones interinstitucionales del Instituto se basa en
Convenios y Acuerdos de mutua cooperación.
La generación de energía en Colombia
proviene en 75 % del sector Hidroeléctrico. El país cuenta con un sistema
interconectado y las empresas generadoras de energía pertenecen en
casi en totalidad al sector privado. La
empresa generadora de energía más
grande del país, cuenta con su propia
red hidrometeorológica de monitoreo.
El IDEAM aporta al sector energético
64
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
con la información referente al estado
de los niveles de las cuencas aportantes al sistema hidroeléctrico. La Subdirección de Meteorología realiza de
forma mensual una presentación de
las proyecciones climáticas a corto y
mediano plazo, con la finalidad de incluir la información en los modelos de
oferta y demanda del sector.
El país cuenta con una serie de distritos de riego que son operados por
usuarios y propietarios de los predios.
Los usuarios cuentan una red básica
de monitoreo de sus canales de riego
y adicionalmente buscan apoyo en
la información general que provee el
IDEAM.
El Ministerio de Ambiente Vivienda y
Desarrollo Territorial de Colombia, al
cual está adscrito el IDEAM, cuenta
con un inventario de fuentes de agua
que abastecen a los acueductos municipales, que en su mayoría corresponden a cursos menores de agua.
La mayor parte de acueductos no
cuentan con un sistema de monitoreo
y medición de sus cursos de agua, lo
que puede derivar en problemas de
abastecimiento en condiciones de
niveles de estiaje. El IDEAM, por su
carácter de entidad de orden nacional
no puede atender el problema a ese
nivel y consecuentemente, la tarea recae en las corporaciones autónomas
regionales.
En cuanto a la predicción hidrológica,
el IDEAM no dispone de un modelo
estacional que permita estimar el probable comportamiento de los ríos en
el corto y mediano plazo. Sin embargo; con base en el seguimiento diario
que se lleva de los principales cauces
del país, y sumado a la predicción
climática que realiza la Subdirección
de Meteorología, se estiman los probables escenarios. La información es
plasmada en un documento mensual
(Boletín de Predicción Climática y
Alertas), que es enviado a diferentes
Organismos gubernamentales con la
finalidad de convertirse en una herramienta para la toma de decisiones. El
documento en mención, es además
publicado en la página web institucional. El informe proyecta las condiciones climáticas previstas a corto, mediano y largo plazo a nivel regional y el
probable comportamiento de los ríos.
65
MEMORIAS TÉCNICAS
AVANCES EN LA
IMPLEMENTACIÓN
DE MODELOS
NUMÉRICOS PARA
LA ELABORACIÓN
DE PRONÓSTICOS
ESTACIONALES
INAMHI ECUADOR
12.1. Generalidades
12.2. Modelos
En el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador INAMHI y
el Grupo de Trabajo de Modelación, se
encuentran en proceso de implementación efectiva de los modelos numéricos de mesoescala WRF y MM5 en los
modos tiempo y clima. Los modelos se
encuentran en fase de validación.
El modelo MM5 de mesoescala, utiliza
coordenadas sigma para predecir la
circulación atmosférica. El software
es distribuido de forma gratuita y ha
sido sostenido por NCAR (The National
Center for Atmospheric Research). El
modelo WRF es el nuevo modelo manejado por NCAR y corresponde a una
Oscar Chimborazo
Instituto Nacional de Meteorología
e Hidrología -INAMHI
Iñaquito N36-14 y Corea
Telf.: (593-2) 3971100
[email protected]
QUITO - Ecuador
Figura 12.1 Resultados del modelos correspondiente a Enero- Marzo 2010 para
la variable precipitación.
12
66
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Figura 12.2. Resultados de pronóstico de
precipitación para la cuenca hidrográfica
del Paute.
versión mejorada del modelo MM5.
Ambos modelos han sido implementados y puestos en marcha de forma
reciente en Ecuador, razón por la que
se encuentran en etapa de evaluación
y ajuste a la realidad del país.
En el modo clima, los modelos son
inicializados con datos que son procesados a partir del modelo global
CAM, junto con información adicional
de condiciones de borde para los períodos a ser pronosticados, principalmente la temperatura de la superficie
del mar, obtenida a partir de las salidas de un modelo global que es el CFS.
Paralelamente se utiliza el método
llamado análogos construidos CA_SST,
logrando de esta forma dos métodos
de obtención de datos que servirán
para la inicialización de los modelos.
Además para cada método se ejecutan dos miembros, entendiéndose por
miembro a una realidad físicamente posible, por la tanto con esta metodología
se cuenta con 4 miembros o cuatro realizaciones distintas de los datos, que son
procesados a fin de ser posible la lectura
por parte de los modelos MM5 y WRF.
Para efectos de corridas de los modelos, fue seleccionado una región grande o dominio 1, que comprende gran
parte de los países vecinos a Ecuador,
el Océano Pacífico y el territorio insular (Islas Galápagos). La resolución de
la grilla es de 36 km, el dominio hijo o
dominio 2 comprende al Ecuador continental con una resolución de 12 km.
Los dominios son iguales para los modos tiempo y clima. Adicionalmente, en
el modo tiempo se tienen dos dominios
más pequeños que están incluidos en
el dominio 2, con una resolución de 4
km. Cabe indicar que en la etapa inicial
del proceso se realizaban corridas en
modo clima con un tercer dominio de
4 km; sin embargo algunos resultados
indican que no existe mayor diferencia
entre los resultados obtenidos con un
dominio de 12 km y uno de 4 km, aunque el costo computacional es mayor.
12.3. Capacidad de cómputo
Los modelos se ejecutan en un clúster compuesto por dos servidores,
que poseen dos procesadores de
cuatro núcleos cada uno; es decir se
tiene ocho procesadores por servidor
67
MEMORIAS TÉCNICAS
o nodo. El sistema operativo instalado se denomina Rocks version 5.1 y
se basa en la distribución de Linux
llamada Centos. El primer nodo es utilizado diariamente para las corridas en
modo tiempo; mientras que el segundo
nodo es utilizado para las corridas en
modo clima y los diferentes análisis
dedicados a los modelos, utilizando
programas de post-procesamiento.
12.4. Periodos de pronóstico
En modo clima los períodos de tiempo de pronóstico para las diferentes
variables corresponden a 3 meses,
con generación de salidas cada 24 horas. En el modo tiempo el periodo de
pronóstico es de 72 horas con salidas
cada 3 horas.
12.5. Trabajos
Las corridas en modo tiempo son
realizadas de forma diaria, mientras
que las corridas en modo clima se las
realiza en forma mensual. Con las salidas del modelo GRADS, se trabaja en
el post-procesamiento de datos, con
el fin de obtener imágenes de pronóstico de precipitación para el país y
de forma local para la cuenca del río
Paute.
La data de climatología de Ecuador es
utilizada en el cálculo de anomalías
de precipitaciones. La data cuenta
con datos de registro de estaciones
del períodos 1971- 2000. El método
de Cressman permite realizar un análisis objetivo a través de la función
Oacres del programa GRADS. Finalmente, se realiza una comparación
con los resultados obtenidos en los
pronósticos en modo clima.
12.6. Resultados obtenidos para
Enero 2010
En la figura 12.1 se presentan las
imágenes resultantes de las corridas
Figura 12.3 Pronóstico de precipitación
con análisis de Cressman.
68
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
para los cuatro miembros definidos
en el período Enero, Febrero y Marzo
del 2010. Se puede apreciar que los
dos miembros correspondientes a los
análogos construidos CA muestran
una acumulación mayor de precipitación en la parte sur del Ecuador, que
los miembros obtenidos con las salidas del CFS para la temperatura de la
superficie del mar.
En la figura 12.2 se presentan cuatro
imágenes con la región que comprende la cuenca del río Paute, de igual
forma mostrando cuatro miembros,
dos correspondientes a los análogos
construidos o CA y dos correspondientes a CFS.
En la figura 12.3 (superior derecha)
se muestran los resultados del análisis objetivo de Cressman correspondientes a los valores climatológicos
de estaciones. Las imágenes permiten evidenciar la existencia de zonas
donde la información para realizar los
estudios es insuficiente. En la imagen superior derecha, se presenta el
ensamble de los cuatro miembros corridos con el modelo, el ensamble se
lo hace realizando una media aritméFigura 12.4. Análisis para la cuenca
hiidrográfica del Paute.
Figura 12.5. Análisis utilizando la climatología CRU para Ecuador.
69
MEMORIAS TÉCNICAS
tica normal entre los 4 miembros. En
la parte inferior izquierda se muestra
la diferencia entre las dos representaciones que están en la parte superior, mientras que en la parte inferior
derecha se indica en porcentaje la
variación de la anomalía. Este mismo
esquema es presentado en la figura
12.4 pero para la región de la cuenca
del Paute.
La figura 12.5 muestra la comparación similar a los casos anteriores
usando la climatología CRU en lugar
de datos históricos de las estaciones.
El trabajo fue realizado para el área
de Ecuador conforme la resolución de
CRU de 0.5 grados.
12.7. Referencias
• Doty Brian, “The Grid Analysis and
Display System”, 1995.
• NCAR, “ARW Version 3 Modeling System User’s Guide”, 2009.
• NCAR, “PSU/NCAR Mesoscale Modeling System Tutorial Class Notes and
User’s Guide:MM5 Modeling System
Version 3”, 2005.
71
MEMORIAS TÉCNICAS
PRONÓSTICO DE
CAUDALES DE
INGRESO AL
EMBALSE AMALUZA
DE LA CENTRAL
HIDROELÉCTRICA
DE PAUTE
Fernando García C.
Instituto Nacional de
Meteorología e Hidrología
INAMHI
Iñaquito N36-14 y Corea
[email protected]
QUITO-Ecuador
13.1. Resumen
13.2. Introducción
La elaboración de pronósticos de caudales de ingreso al Embalse Amaluza
se realiza con ventanas de predicción
a corto y mediano plazo. El pronóstico a corto plazo se lo realiza con
base en la información de precipitación cuantitativa generada del pronóstico meteorológico para la zona,
y de los datos hidrológicos en tiempo
real, obtenidos de las estaciones de
observación e ingresados a los modelos hidrológicos seleccionados,
entre ellos el del ajuste en Redes
Neuronales, técnica de última generación, cuyos coeficientes de correlación entre los valores calculados
y observados están en el orden de
0.95. El desempeño del modelo es
examinado mediante medidas del
error de pronóstico en el horizonte
de validación (independiente del horizonte de calibración).
El pronóstico a mediano plazo es
efectuado con base en el análisis de
tendencias. La información estadística es utilizada para el análisis de
frecuencias de los eventos históricos y son definidos los parámetros
que determinan el patrón general
de comportamiento de la variable.
Con los parámetros establecidos y la
aplicación de la teoría de la probabilidad, se realiza el pronóstico de los
probables escenarios futuros, dentro
de cierto nivel de incertidumbre. La
bondad de los pronósticos es cuantificada a partir del Error Cuadrático
Medio, dependiendo del mes de inicio en la predicción y la ventana de
predicción.
En Ecuador, la demanda de energía
eléctrica supera los 15.000 GWh por
año; de éste valor, el 43% depende de
la generación termoeléctrica. Acorde
con la condición geográfica, debido a
la presencia de la Cordillera de los Andes, los recursos hídricos de Ecuador
han sido categorizados como estratégicamente importantes a pequeña,
mediana y grande escala, en el marco
de los programas de energía renovable existentes.
La capacidad del embalse Amaluza de
la central Paute, requiere de consideraciones de regulación a nivel semanal. Esta limitación provoca dificultades en el abastecimiento eléctrico en
época de estiaje. La central Agoyán y
San Francisco prácticamente no poseen regulación y la central Pucará
(79,7 GWh) no cuenta con un embalse de importancia, dada la limitada
capacidad instalada.
Conforme los análisis de datos registrados en el período 1964-2009, la
tendencia histórica de los caudales
del Río Paute, en el sitio de la Presa
Daniel Palacios, es decreciente. Se
evidencia la aparición de ciclos repetitivos con caudales bajos, tal como
se reflejó en mayo de 2009 y es mantenido hasta la presente fecha.
13.3. Necesidad de la modelación hidrológica
La previsión de las posibles condiciones futuras de una variable a través
del pronóstico, es una actividad im-
13
72
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
13.4. Breve resumen metodológico
Figura 13.1. Relación caudal simulado
versus caudal real.
Una estimación de los caudales a
mediano plazo, solamente, puede ser
efectuada estadísticamente a través
de modelos probabilísticos. Una previsión de caudales a corto plazo o
tiempo actual, también denominada
tiempo real, es realizada a lo largo
de la ocurrencia de los procesos, con
base en el conocimiento de algunas
variables y a la previsión de la precipitación o niveles de la parte superior
del río afluente del Embalse.
i) Pronóstico a mediano plazo
Figura 13.2. Tendencia de Caudales
Medios Diarios Febrero 2009.
portante en el ámbito socio-económico y toma auge en el área ambiental,
siendo fundamental los pronósticos
hidrológicos dentro del Sector hidroenergético, con la finalidad de orientar
la programación del aprovechamiento
del agua a corto y mediano plazo. La
necesidad de información radica en
prever la dinámica de caudales para
un determinado sitio y de esta forma
generar la mejor estrategia de aprovechamiento en situaciones de crisis de
agua para el sector hidro-energético
a través de las empresas de servicios
públicos.
La operación de una central hidroeléctrica depende de dos variables
principales: el volumen de agua almacenado en el embalse y el caudal
afluente a dicho embalse. Debido a la
incertidumbre asociada a los caudales afluentes, es necesaria la adopción de modelos de previsión que
simulen de una manera eficiente el
comportamiento de la hidrología del
sistema.
La proyección del comportamiento
futuro de las variables, se basa en la
combinación de estadística y la teoría
de la probabilidad. Con la estadística
se realiza el análisis de frecuencias
de los eventos históricos y se definen
los parámetros que determinan el patrón general de comportamiento. Con
estos parámetros y con la aplicación
de la teoría de la probabilidad se hace
el pronóstico de lo que puede esperarse en el futuro, dentro de cierto
nivel de incertidumbre.
ii) Pronóstico a corto plazo
La elaboración del pronóstico de caudales que ingresan al embalse Amaluza, operativamente, considera dos
componentes: una meteorológica y
otra hidrológica. El proceso inicia con
la cuantificación de la precipitación
(pronóstico meteorológico), como
elemento esencial de la producción
del agua de escurrimiento.
Los fenómenos hidrológicos son ex-
73
MEMORIAS TÉCNICAS
tremadamente complejos, de alta no
linealidad y exhiben un alto grado
de variabilidad espacial y temporal.
Consecuentemente, la modelación hidrológica se convierte en una importante herramienta para planificación,
operación y control en proyectos de
gestión del recurso hídrico.
Partiendo de la información de pronóstico meteorológico y los datos hidrológicos en tiempo real, se obtienen
los valores de caudal diarios de ingreso al embalse. Ver figura 13.1. Los datos son obtenidos de las estaciones
de observación y posteriormente ingresados a los modelos hidrológicos
seleccionados, entre ellos el del ajuste
en redes neuronales, técnica de última
generación cuyos coeficientes de correlación entre los valores calculados y
observados están en el orden de 0.95.
13.5. Pronósticos realizados para la
compañía de generación eléctrica
Hidropaute
i) Pronóstico a mediano plazo:
Tendencia de los caudales medios
diarios
MES
ENERO
FEBRERO
MAEZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
Valor Unidad (%) probabilidad Intervalos de confianza Valor Q. Medio
Pronos.
real Multianual
de ocurrencia
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
m3/S
62
94
63
82
162
173
190
117
77
72
40
41
56
41
86
89
48
57
48
69
82
75
90
88
53
82
49
62
146
152
175
103
64
61
28
32
Tabla 13.1. Tendencia de caudales medios
mensuales año 2009
MES
%
Valores fuera
de rango
Fallas
Aciertos
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ENERO
FEBRERO
8
8
9
9
5
9
6
10
7
4
4
4
25.81
25.81
29.03
29.03
16.13
29.03
19.35
32.26
22.58
12.90
12.90
12.90
74.19
74.19
70.97
70.97
83.87
70.97
80.65
67.74
77.42
87.10
87.10
87.10
PROMEDIO
7
22.31
77.69
El producto de los análisis de caudales es enviado de forma mensual y
muestran el caudal real observado,
los caudales extremos (máximo y mínimo) y el caudal de tendencia diaria,
para los 30 días del siguiente mes. Ver
Figura 13.2.
Tabla 13.2: Porcentajes de error en el pronóstico diario marzo 2008 – febrero 2009
Tendencia de los caudales mensuales.
ii) Pronóstico a corto plazo
El pronóstico es enviado durante los
primeros 10 días de cada mes y con-
Los boletines de pronóstico de caudales de ingreso al embalse son envia-
tiene información técnica relativa a la
tendencia (estacional) de los caudales medios para los siguientes 3 meses. Tabla 13.1.
71
106
77
102
178
194
205
131
90
83
52
50
113
100
83
186
148
156
162
119
71
64
41
46
64
86
105
145
159
185
187
140
112
94
80
69
74
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
MES
Error de
Tendencias %
Error de
Pronóstico %
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
45.19
4.02
25.96
55.84
9.83
11.11
16.54
1.54
7.78
13.22
1.36
10.39
1.59
2.40
2.45
13.36
3.21
13.11
6.67
1.65
0.54
10.90
6.86
0.38
PROMEDIO
16.9
5.59
Tabla 13.3. Evaluación de los caudales
pronosticados.
dos de forma semanal los días lunes,
miércoles y viernes. El boletín contiene valores de los caudales pronosticados y valores reales observados, con
el respectivo cálculo de error en porcentaje. Se adjunta además, el “rango
de validez”, que corresponde al 20%,
conforme el compromiso de acuerdo
entre las partes. En la Tabla 13.2, se
incluye un resumen del número de
días cuyos valores de pronóstico es-
tán “fuera de rango”, para el periodo
marzo 2008 a febrero 2009.
13.6. Evaluación de los caudales
pronosticados
De la estadística realizada hasta la
presente fecha se determina un 78%
de pronósticos de caudales acertados, de acuerdo con a la franja de confianza del 80%. Ver tabla 13.3. El promedio de error, entre errores relativos
mensuales del caudal total observado y del caudal total pronosticado fue
del 5% y con relación a la tendencia
total pronosticada para treinta días es
del 17%.
75
MEMORIAS TÉCNICAS
14.1. Introducción
CAPACIDADES DEL
SENAMHI-PERÚ
EN TEMAS
HIDROLÓGICOS
Waldo Sven Lavado Casimiro,
Juan Julio Ordoñez,
Wilmer Pulache
Servicio Nacional de Meteorología
La Dirección General de Hidrología y
Recursos Hídricos (DGH) del Servicio
Nacional de Meteorología e Hidrología
de Perú, ha determinado sus actividades en hidrología de acuerdo a la
siguiente clasificación:
• Vigilancia hidrológica de los principales ríos del Perú;
• Monitoreo de la calidad de agua;
• Alerta hidrológica nacional;
• Balance hídrico de las cuencas del
Pacífico;
• Atlas hidrológico del Perú – cuencas;
• Monitoreo de calidad de aguas.
14.2. Vigilancia y Monitoreo Hidrológico (VMH)
La figura 13.1 describe el proceso de
VMH, que inicia con la actividad del
Servicio Hidrológico, y considera los
procesos de:
e Hidrología – SENAMHI
Jr. Cauhide 785, Jesús Maria.
• Monitoreo de la sequía hidrológica;
Casilla 11 1308, Lima 11, Perú.
[email protected]
[email protected]
LIMA-Perú
• Investigación en hidrología y recursos
hídricos (glaciares y cuenca amazónica);
• Asesoramiento técnico científico en
hidrología;
• Participación en comisiones técnicas y científicas en hidrología.
Conforme las actividades detalladas
anteriormente, es posible derivar los
siguientes productos de información:
• Boletín hidrológico de los principales ríos del Perú;
a) Recolección de datos en las estaciones operacionales de la red del
SENAMHI (redes convencionales y
automáticas),
b) Elaboración de la predicción hidrológica, evaluación y difusión a los
usuarios de información. Los productos generados en el proceso son los
siguientes:
• Boletín de Vigilancia Hidrológica Nacional
• Boletín de Vigilancia de Sequías Hidrológicas
• Alerta Hidrológica Nacional
• Guía de hidrometría de aguas superficiales;
• Boletín Hidrológico Estacional
• Alerta hidrológica nacional;
• Situación Hidrológica Nacional
• Monitoreo de la sequía hidrológica;
• Partes hidrológicos diarios
• Impacto hidrológico de los eventos
el Niño la Niña;
14
76
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
de la institución, se realizó una actualización con la finalidad de brindar
al usuario información para la planificación socioeconómica, protección y prevención frente a eventos
adversos, diseño hidráulico, abastecimiento de agua y saneamiento,
navegación, turismo, investigaciones
científicas y educación. La Fig. 14.2
describe el proceso seguido para la
elaboración de los AH.
INICIO
SERVICIO
HIDROLÓGICO
Recolección
de datos
Transmisión
de datos
Automatización y
procesamiento de datos
Evaluación
y Supervisión
de productos
Almacenamiento primario
(Control cronológico)
Análisis de
datos
buena
Sistema de
Información
Hidrológico
¿Calidad
de Análisis?
SIH
14.5. Impacto hidrológico de los
eventos El Niño y La Niña.
mala
Predicción
hidrológica
Evaluación
Difusión
Alerta
Hidrológica
Parte Diario
Boletín
Vigilancia
Sequía
Boletín
Estacional
Situación
Nacional
Usuarios
Figura 14.1. Esquema del proceso de Vigilancia y Monitoreo Hidrológico.
14.3. Balance Hídrico (BH)
La importancia del balance hídrico radica en la determinación de la disponibilidad de agua en cualquier punto de
la cuenca, así como la distribución en
el tiempo y espacio. Esta información
es básica para el diseño, conducción,
operación, mantenimiento y administración de los recursos hídricos, con
la finalidad de suministrar agua para
diferentes usos como el poblacional,
agrícola, hidroeléctrico, y para contribuir en el mejoramiento de su gestión
enfocada en la consecución del desarrollo sostenido.
La DGH está a cargo de la elaboración
de los balances hídricos de las cuencas hidrográficas de la vertiente del
Pacífico. Al momento han sido cubiertos los estudios en 46 cuencas hidrográficas en Perú.
14.4. Atlas Hidrológico (AH)
Entre 1974 y 1979, la DGH elaboró el
atlas hidrológico con las herramientas disponibles en aquella época. En
la actualidad, mediante la aplicación
de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y la capacidad de cómputo
El Niño, considerado como el conjunto
de procesos que se dan en el océano,
en su fase cálida, genera impactos
sobre la parte continental logrando
cambiar los patrones de lluvias y caudales de los ríos. En la fase opuesta, la
Niña, la temperatura de la Superficie
del Pacífico Tropical central y oriental
es más baja que la media climatológica. En consideración de los eventos
mencionados, se planteó la realización de estudios para la evaluación de
los impactos del ENOS en el régimen
de caudales y precipitaciones a nivel
de Perú. Los estudios correspondientes a las vertientes del lago Titicaca,
Atlántico y parte de la vertiente del
Pacífico han sido concluidos.
14.6. Vigilancia de la sequía hidrológica.
La vigilancia de la sequía hidrológica
se enfoca en la caracterización del
comportamiento espacial y temporal
del estado hídrico de las cuencas me-
77
MEMORIAS TÉCNICAS
diante la metodología del SPI (Índice
de Precipitación Estandarizado), para
la implementación de un sistema de
vigilancia y previsión hidroclimática
de sequías en Perú.
Recolección de
datos históricos e
información de
aspectos generales
de la cuenca
Determinación de
parámetros
fisiográficos
Tratamiento de
datos: HR, EVA,
HSOL y Q
Análisis
temporal
de Q
Estimaqción de
datos incorporando
DEM 90 m y
grillado de 10 Km.
Información de
campo para
determinar Kc
14.7. HYBAM SENAMHI.
El proyecto HYBAM realiza la vigilancia y monitoreo, control geodinámico,
hidrológico y bio-geoquímico de la
erosión/alteración y de la transferencias de materia en la cuenca del río
Amazonas, destinado a proporcionar
a los investigadores, datos científicos
de calidad, necesarios para comprender y modelar el funcionamiento de
los sistemas y su dinámica a largo
plazo, utilizando correntógrafos ADCP
(Acustic Doppler Current Profiler).
Análisis especial:
Mapas temáticos
HR, EVA, HSOL y Kc
Edición del Estudio
Evaluación y
Supervisión de
los productos
Figura 14.2. Esquema del proceso de elaboración de los Atlas hidrológicos.
14.8. GREAT ICE – SENAMHI.
SENAMHI realiza estudios sobre la dinámica de los glaciares y recursos hídricos tropicales, para intentar conocer su evolución futura dentro de un
contexto de cambio climático, natural
y antrópico, aparentemente acelerados, y de esta manera lograr prever el
futuro del recurso agua y los sectores
vinculados.
14.9. Segunda Comunicación Nacional Cambio Climático –SCNCC.
La institución trabaja en la Segunda
Comunicación Nacional del Perú conforme la CMNUCC, a través del proyecto “Determinación de la relación entre
el cambio climático, retroceso glaciar
y los impactos en la disponibilidad del
agua en el Perú”. El proyecto abarca
el estudio del impacto del cambio climático global en el comportamiento
hidrológico de las cuencas con áreas
de glaciar en base a datos medidos
por aforo de vadeo y suspensión.
USUARIOS
79
MEMORIAS TÉCNICAS
15.1. Introducción
SERVICIO NACIONAL
DEL METEOROLOGÍA
E HIDROLOGÍA DE
BOLIVIA – SENAMHI
Gualberto Carrasco Miranda
Luís Noriega Flores
Servicio Nacional de Meteorología
e Hidrología – SENAMHI
Calle Reyes Ortiz No. 41 2do piso.
Telf.: 591-2-2355824
[email protected]
[email protected]
LA PAZ – Bolivia
El presente trabajo tiene por objetivo
dar a conocer de forma sintética las
actividades que realiza la Dirección
de Hidrología del SENAMHI – Bolivia.
Para alcanzar el desarrollo socioeconómico de un país y conservar la calidad del medio ambiente, se requiere
de información exacta sobre la condición y la evolución de los recursos
hídricos. El uso de información sobre los recursos hídricos es diverso
y aplicable a casi todos los sectores
de la economía de un país, contribuyendo en la planificación, desarrollo
y aplicación de objetivos prácticos. El
agua es un recurso de valor inestimable para las naciones, y en función del
incremento de la competencia por el
recurso, la utilidad de la información
hidrológica se hace evidente.
15.2. Uso de la información hidrológica
La misión principal del SENAMHI a través de la Dirección de Hidrología, es
suministrar información a los tomadores de decisión sobre el estado y
evolución de los recursos hídricos del
país. La información puede ser aplicable para:
• La evaluación de los recursos hídricos de un país (cantidad, calidad,
distribución temporal y espacial), el
potencial para el desarrollo de este
recurso y la capacidad de gestionar la
oferta actual y futura demanda.
• La planificación, diseño y ejecución
de proyectos hídricos en las diferen-
tes cuencas: Amazónica, Del Plata y
Cerrada.
• La evaluación de los efectos ambientales, económicos y sociales de
las prácticas de gestión, actuales o
previstas, de los recursos hídricos,
así como la adopción de políticas y
estrategias adecuadas.
• La evaluación de las repercusiones
en los recursos hídricos de las actividades de otros sectores, como la
urbanización o la explotación forestal
entre otros.
• La seguridad de personas y bienes
frente a los riesgos relacionados con
el agua, en particular las inundaciones y las sequías.
De acuerdo con la creciente preocupación por los efectos del cambio
climático y el impacto del desarrollo
urbano sobre el medio ambiente, se
evidencia mayor demanda de información hidrológica fiable que permita
planificar un desarrollo sostenible de
los recursos hídricos.
A partir de la década de los 60’s en
Bolivia, se empieza a contar con estaciones hidrométricas instaladas en
Tolomosita, sobre el río San Jacinto en
el departamento de Tarija. El número
de estaciones incrementó de forma
paulatina y a partir de 1970, la red
hidrométrica alcanza 109 estaciones
instaladas en gran parte de los ríos
principales del país. El incremento de
estaciones tuvo su mejor momento
en la década de años 1980, con alrededor de 165 estaciones instaladas. A
partir de ese año empieza la reduc-
15
80
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
ción progresiva de estaciones en la
red hidrológica, por razones de índole
económica; llegando a 65 estaciones
en el año 2000. El número de estaciones ha tenido una fluctuación entre
65 y 99 hasta el año 2008, alcanzando a un total de 90 a nivel nacional
distribuidas de la siguiente manera:
medios diarios entre otros. En la actualidad el software es utilizado por el
SENAMHI – Bolivia, para el manejo de
la base de datos hidrológicos del país.
El programa cuenta con 3 menús importantes que son:
• Administradas por el SENAMHI: 38,
• Digitalización de bandas limnigráficas. Los resultados se encuentran
disponibles en forma gráfica y planillas de EXCEL, todo generado de forma
automática.
• Otras instituciones 44,
• Proyectos internacionales 8 estaciones hidrométricas
A pesar de las limitaciones descritas,
al momento se cuenta con información de 319 estaciones, en formato
analógico (papel). En el marco de
un acuerdo firmado el año 1982 con
el Instituto Francés de Investigación
Científica para el Desarrollo en Cooperación (ORSTOM actualmente IRD),
fue establecido el Programa Hidrológico de la Cuenca Amazónica Boliviana
(PHICAB), posteriormente se integraron el Instituto de Hidráulica e Hidrología de la Universidad Mayor de San
Andrés (UMSA) y el CONAPHI.
En el año 1983 empieza la utilización
del programa HYDROM, con fines de
tratamiento y almacenamiento de información hidrométrica. Un segundo
programa desarrollado por ORSTOM,
actual IRD, es el PLUVION, que es utilizado para el manejo de la información
pluviométrica.
El programa HYDRACCES, desarrollado por F. Vauchel – IRD, es utilizado
por SENAMHI a partir del año 2002,
para el cálculo de aforos, generación
de curvas de calibración, caudales
• Módulo para el procesamiento de intensidad de lluvias.
El SENAMHI - Bolivia cuenta con 8 Direcciones Regionales que recopilan
información generada en las estaciones hidrométricas. Es importante destacar que en las Direcciones de Tarija
y Chuquisaca se realiza el tratamiento
de información, que posteriormente
es enviada a la Oficina Nacional para
su validación. Las demás Regionales
se encargan de la recopilación, verificación primaria y envío de datos a la
Oficina Nacional, ubicada en la ciudad
de La Paz. La información recopilada
es introducida en la Base Nacional de
Datos Hidrológicos, con la utilización
del programa HYDRACCESS.
La base de datos hidrológica ha sido
actualizada con información digitalizada de bandas pluviográficas, datos
a nivel diario, validación de la información, revisión y en algunos casos
recálculo de antiguos aforos y/o detección de errores groseros (introducción por teclado, unidades no correspondientes).
• Módulo para el análisis de eventos:
lluvia – caudal.
15.4. Otras actividades
HIDROMETRÍA
• Procesamiento y cálculo de caudales sólidos.
• Módulo calibra, para la generación
de curvas de calibración H – Q.
PLUVIOMETEO
UTILITARIOS
• Módulo de funciones avanzadas,
que cuenta con los submódulos:
Análisis frecuencial, Vector Regional
y Cálculo de valores espaciales en
cuencas.
• Módulo CORMUL.
15.3. Metodología de obtención,
transmisión y recepción de información hidrológica
Conforme la componente hidrológica
institucional, se realiza la validación de
datos por comparación de estaciones,
correspondientes a la cuenca analizada (correlaciones, vector regional, dobles acumuladas), relleno de series,
operaciones de mantenimiento y ampliación de la red.
La base de datos en la dirección de hidrología del SENAMNHI cuenta con registros digitales de niveles y caudales
a partir del año 1963.
El SENAMHI mantiene convenios interinstitucionales con:
81
MEMORIAS TÉCNICAS
• IHH Convenio y adenda.
• ALT y adenda.
• Convenio y adenda.
• SHN Alto Paraguay.
• SNC (hoy ABC) información, cuidado
de estaciones.
• Plan Maestro de la cuenca del río Pilcomayo, convenio y adenda.
• Prefecturas.
• ONG’s.
El estudio Balance Hídrico Nacional
a nivel anual, publicado en 1992, corresponde al trabajo realizado en el
marco del proyecto PHICAB, con la
participación de la Universidad Mayor
de San Andrés (UMSA), el Instituto de
Hidráulica e Hidrología (IHH), el Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD) y el SENAMHI.
A partir de septiembre de 2008 funciona el Sistema de Alerta Temprana
- Riberalta, ubicado al noreste del territorio nacional en el departamento
del Beni; fue instalado e implementado por el SENAMHI y FUNDEPCO (Fundación para el Desarrollo Participativo
Comunitario). El SENAMHI monitorea
los caudales de ríos, arroyos y algunos parámetros meteorológicos.
El sistema de monitoreo es complementado con el sistema de comunicación (radios banda corrida).
Dentro de las actividades de modernización de la institución, fueron ins-
taladas estaciones automáticas satelitales. Las estaciones forman parte
de este Sistema de Alerta Temprana
(SAT) de SENAMHI.
La Dirección de Hidrología ha trabajado los últimos meses con la Dirección
de Meteorología para la integración
de pronósticos de tiempo y de clima.
La finalidad del trabajo conjunto, es la
elaboración de boletines con avisos y
alertas, con enfoque de prevención,
en el área de Gestión de Riesgos.
La Dirección de Hidrología trabaja en
el monitoreo permanente de los ríos
más importantes del país. El SENAMHI
publica a través del portal web
institucional, boletines informativos
semanales y boletines diarios en
el caso de eventos puntuales de
tipo local. La información publicada
está dirigida para instituciones y
autoridades relacionadas con la
actividad hidrológica, además de los
tomadores de decisión, como el caso
del CONARADE (Consejo Nacional de
Reducción y Atención de Desastres), a
través del Vice Ministerio de Defensa Civil.
Los pronósticos de tipo estacional
son realizados de forma mensual y
muestran el escenario más probable
del comportamiento de las precipitaciones y temperaturas. Los resultados son de tipo cualitativo; sin
embargo, se busca convertirlos en
cuantitativos, a través de la utilización de la misma metodología con el
software Climate Predictability Tool
(CPT), considerando predictores de
tipo Oceánico, en virtud del mayor
periodo de relajación que tiene respeto a los predictores atmosféricos. La
institución ha realizado pruebas con
resultados no validados dentro de la
predicción.
En los pronósticos de tipo dinámico,
han sido empleados los modelos MM5
y el WRF en modo clima, con ligeros
problemas en la instalación del Software y el Hardware. Actualmente, la
actividad se encuentra paralizada;
sin embargo, se planea en un futuro
cercano hacer uso de ambas herramientas tanto en modo clima como en
modo tiempo y elaborar Scripts que
permitan automatizar los procesos y
disponer de resultados de forma diaria y mensual, según corresponda.
NECESIDADES
DE INFORMACIÓN
85
MEMORIAS TÉCNICAS
16.1. Introducción
VINCULANDO LAS
NECESIDADES
SECTORIALES CON
LA DISPONIBILIDAD
HÍDRICA EN
LA REGIÓN
Marcos Airton de Souza Freitas
Agencia Nacional de Aguas – ANA
[email protected]
BRASILIA-Brasil
El artículo presenta la utilidad de las
predicciones estacionales de precipitaciones para los sectores energía,
agricultura y abastecimiento de agua,
relacionando esas necesidades sectoriales con la disponibilidad hídrica
de la región. En ese sentido, es necesario la incorporación de información
en los diferentes subsistemas de
análisis hidrológico a nivel de cuencas hidrográficas, que permita trabajar en modelos lluvia-caudal, modelos
de generación sintética de caudales,
modelos para el monitoreo de sequías, modelos de alocación múltiple
de agua, modelos de optimización de
la operación de sistemas de reservorios, etc. Actualmente, existe la predisposición para la incorporación de
algunos de estos modelos al Sistema
Nacional de Información sobre Recursos Hídricos – SNIRH.
En adelante, se mostrarán ejemplos
de aplicación de estas metodologías
en algunas cuencas brasileñas, especialmente, en regiones semiáridas del
Nordeste de Brasil, así como en la región Amazónica. Por ejemplo: para el
análisis regional integrado del fenómeno de las sequías en el Nordeste de
Brasil, fueron desarrollados y aplicados diversos métodos y modelos, que
posteriormente fueron incorporados
a un Sistema de Soporte para Toma
de Decisiones. Para la previsión de
sequías fueron empleados modelos
estadísticos y sistemas neuronales
a partir de los patrones de las condiciones atmosféricas y oceánicas en
las áreas tropicales del Atlántico y del
Pacífico.
En cuanto a la gestión de los recursos hídricos, durante los periodos
de sequía fueron utilizados modelos
lluvia-caudal, modelos estocásticos
para generación de caudal y modelos de optimización de la operación
de los sistemas de almacenamiento.
Mientras que para la región amazónica fueron desarrollados modelos
estadísticos y modelos de previsión
de crecidas usando redes neuronales.
16.2. Sistema de Gestión de Sequías
(SIGES)
16.2.1. Escenarios de sequías en
tiempos de cambios climáticos
En diversas áreas del territorio brasileño, como la Amazonia, el Nordeste,
Pantanal y la cuenca del Río de la Plata, han sido desarrollados estudios
de los impactos del cambio global del
clima, que han permitido evidenciar
las anomalías de la precipitación y
temperatura, así como en el balance
hídrico para el siglo XXI. El semiárido
Nordestino que presenta en la actualidad una estación lluviosa corta, y por
consiguiente, de crucial importancia
para el clima, podría en el futuro, cambiar sus condiciones por un clima más
caluroso, en una región árida (Marengo, 2006; Salati et al., 2007).
La sequía es un fenómeno natural
que se diferencia del resto de eventos
adversos (inundaciones, huracanes y
terremotos), básicamente por el tiempo de aparición y el área de impacto.
Bryant (1991), analizó 31 desastres
(climáticos y geológicos), huracanes,
inundaciones, terremotos, tsunamis,
16
86
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
volcanes etc., a partir de parámetros
característicos y efectos causados,
tales como duración de la catástrofe,
área de actuación, número de víctimas fatales, pérdidas económicas,
duración de los efectos, consecuencias sociales, etc. y concluyó que de
todos los eventos adversos, las sequías son las más graves.
La sequía es un fenómeno conocido
desde tiempos remotos; sin embargo, en los últimos años, las influencias antrópicas han intensificado su
impacto. Ejemplos evidentes son el
sobrepastoreo, técnicas agrícolas
inadecuadas, incendios, deforestaciones y una excesiva explotación
de las aguas subterráneas. Con la
pretensión de minimizar los impactos derivados, en general, se adoptan
medidas de emergencia para combatir el hambre y la escasez de agua (Li
& Makarau, 1994). Directamente relacionado con los perjuicios, también
se cita la degradación de los suelos.
El proceso de desertificación en las
regiones semiáridas se ha acelerado
nítidamente durante los periodos de
sequía.
Las pérdidas económicas debidas a la
sequía de 1988, en los Estados Unidos de América, fueron estimadas por
Wilhite (1993), en 40 mil millones de
dólares. Para llegar a esa cifra, fueron
contabilizados los costos directos
e indirectos, tales como las ayudas
financieras y la reducción del crecimiento económico. En Australia, la
sequía de 1982 a 1983 ocasionó una
reducción del 18% en la producción
agrícola, la cual representa un 3% del
total de las exportaciones del país.
Esto equivale en términos financieros
a una pérdida de divisas del orden de
7.500 millones de dólares (White et
al., 1993).
La sequía es un fenómeno llamado
recurrente en regiones semiáridas.
Definición y
clasificación de
sequías
Previsión
de
sequías
Monitoreo
de
sequías
Análisis
de los
efectos
Plan de
mitigación de
los efectos
Figura 16.1. Sistema de Gestión de
Sequías (SIGES) para el Análisis Regional
Integral de Sequías.
Los efectos de un prolongado periodo
de sequía en una determinada región
dependen, sin embargo, no solamente de la duración e intensidad de la
sequía, sino también de las condiciones socioeconómicas y culturales de
la población afectada. Las sequías,
especialmente en regiones donde la
demanda de agua es mayor que su
disponibilidad o donde hay grandes
cambios en la oferta de agua, casi
siempre conllevan consecuencias en
gran escala. Grandes proyectos de
irrigación y concentraciones urbanas
densamente pobladas están expuestos a una enorme vulnerabilidad en
lo que se refiere al abastecimiento de
agua.
El Nordeste de Brasil es considerado
una región problemática debido a los
constantes períodos de largo estiaje y a la estructura socioeconómica
reinante. Además de las tradicionales
medidas de emergencia (distribución
de comida y agua por medio de camiones cisterna y creación de cuadrillas
de trabajo temporales subvencionadas), durante los periodos de sequía,
fueron construidos a lo largo del último siglo innumerables reservorios
tanto subterráneos como en superficie. Sería, sin embargo, de suma importancia la adopción de medidas de
racionalización del uso del agua para
la agricultura, por medio de acciones
de optimización. De forma adicional,
es imperioso el desarrollo de modelos
de previsión a largo plazo de sequías,
que serviría para señalar la plantación de cultivos compatibles con la
disponibilidad de agua existente (o
prevista).
De acuerdo con Yevjevich et al. (1978),
87
MEMORIAS TÉCNICAS
existen tres estrategias frecuentes en
el ámbito de la gestión de sequías: i)
medidas para el aumento de la oferta
de agua; ii) reducción de la demanda
de agua e iii) mitigación de los efectos de las sequías. La mayoría de las
instituciones estaduales y federales,
que directa o indirectamente tienen
relación con las acciones estratégicas
y tácticas de planificación, aplica una
o más de estas acciones.
Como medidas típicas de aumento
de la oferta de agua, por ejemplo, se
pueden citar la búsqueda de nuevas
fuentes (aguas fósiles e instalaciones
de desalinización), el uso conjunto de
aguas subterráneas y en superficie,
así como trasvases de aguas de otras
cuencas.
Para la reducción de la demanda de
agua normalmente se adoptan restricciones legales (medidas de racionamiento) y campañas de información, instalación de dispositivos de
ahorro para la reducción del consumo
de agua, además del uso de sistemas
de reciclaje o reutilización del agua.
Como ejemplos frecuentes de acciones de mitigación de los efectos de
la sequía, son implementados sistemas de alertas de sequías, el uso de
plantas que demandan poca agua, o
el empleo de sistemas de protección
y contratación de seguros, así como
programas de emergencia.
Freitas (1996), presentó un Sistema
de Soporte a Decisiones, de aquí en
adelante Sistema de Gestión de Sequías (SIGES), para el análisis regional integrado de sequías, que se compone de los siguientes apartados: i)
definición y clasificación de sequías;
ii) previsión de sequías; iii) monitoreo
de sequías; iv) análisis de los efectos
y v) plan de mitigación de los efectos
de sequías (Figura 16.1).
16.2.2. La complejidad del fenómeno de la Sequía y las condicionantes
climáticas del Nordeste de Brasil
El análisis de sequías abarca diversas áreas de conocimiento como la
meteorología, hidrología, agronomía,
climatología, recursos hídricos, entre
otras. La región Nordeste de Brasil, se
caracteriza por poseer un clima típico
semiárido, en el área denominada
“Polígono de las Sequías”. La región
semiárida se prolonga, en términos
de latitud, desde la costa norte del
Nordeste de Brasil hasta el norte de
Minas Gerais, pasando, en términos
de longitud, desde la Costa Oeste hasta Piauí (Figura 16.2).
Figura. 16.2. Nordeste de Brasil y la
Región Semiárida.
El Polígono de las Sequías sufre periódicamente de sequías extremas,
que ocasionan en la región efectos
catastróficos a la frágil estructura
agraria e industrial. A pesar de los
avances registrados en los últimos
años en las actividades industriales
y turísticas, en términos de empleo
de mano de obra, la economía de esta
región todavía depende mucho del
sector agrario, con el agravante de
que menos del 3% del total del área
cultivable de la región es de regadío,
y, por lo tanto, muy susceptible a un
posible déficit en las precipitaciones.
En consecuencia, durante la época
de sequías moderadas a extremas,
existe un alto flujo de emigrantes, en
dirección al sur del país (décadas de
los 70 y 80 del siglo pasado) y en dirección a los centros económicos de
la región Nordeste (Salvador, Recife
y Fortaleza).
88
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Figura 16.3. Alternancia entre periodos
húmedos y secos, entre 1911 y 1988, en el
Estado de Ceará (NE-Brasil) y los años ENSO,
según Rasmusson & Carpenter (1983).
La migración interna por efectos de la
sequía, conlleva a un enorme aumento de la población en las metrópolis
(cada una con cerca de 2 millones de
habitantes), lo que acarrea una creciente necesidad de suministro de
agua de buena calidad, tratamiento
de aguas residuales, generación de
empleo y renta, combate a la criminalidad, entre otros problemas.
El Nordeste brasileño es un ejemplo
típico de región, donde la mayoría
de la población es muy sensible a los
cambios del clima. Esta zona posee
una agricultura dependiente de la
estacionalidad de las precipitaciones.
Por lo tanto, la determinación lo más
precisa posible del inicio del periodo
lluvioso en la región, es de vital importancia. Considerando que el inicio del
periodo lluvioso tiene una variación
de un año, y para otro de incluso más
de un mes, esta variación estacional
de las precipitaciones, así como una
errónea determinación de este inicio
puede significar grandes pérdidas en
agricultura para la región.
En el Nordeste de Brasil la precipitación media anual varía entre 400 y
1200 mm. Con frecuencia, ocurren en
la región sequías con una duración
entre 4 y 9 años. Frente a los 400 y
1200 mm de media anual de precipitaciones, existe frecuentemente un
índice de evapotranspiración potencial anual de más de 2000 mm. Consecuentemente, existe un déficit de
agua durante la mayoría de los meses
del año (junio a diciembre). En este
sentido, los reservorios son necesarios para el suministro de agua a los
sistemas de abastecimiento de las
ciudades, así como para los proyectos de irrigación existentes. Incluso
con estas medidas de mitigación, en
los periodos de sequías extremas de
larga duración, es posible un agotamiento total de los reservorios.
La Figura 16.3 presenta una alternancia en periodos húmedos y secos,
entre 1911 y 1988, para el Estado de
Ceará (NE-Brasil) y los años ENSO
(El Niño Southern Oscillation), según
Rasmusson & Carpenter (1983). El índice de precipitaciones utilizado fue el
LRDI (Lamb Rainfall Departure Index),
que expresa en términos regionales,
la desviación de las precipitaciones
respecto a la media, como desviación
estándar (Lamb et al., 1986).
Es fácil evidenciar que regularmente
se presentan años de sequía, posterior a la aparición del fenómeno de El
Niño, como en los años 1914, 1918,
1930, 1941, 1951, 1953, 1957, 1965,
1969, 1971, 1982 y 1986. Sin embargo, el año siguiente a un año Niño,
no siempre es un año seco, como
por ejemplo 1912, 1924, 1926, 1940
y 1977. En contaraparte, se han pre-
89
MEMORIAS TÉCNICAS
sentado años secos que no fueron
precedidos por años Niño, como por
ejemplo, 1936 y 1979.
En la Figura16.4 se presenta, en forma
de flujo, un esquema del Sistema de
Gestión de Sequías (SIGES), que entre
otras acciones sirve para realizar un
análisis regional de sequías. El esquema se apoya básicamente en una
base de datos hidroclimatológicos,
compuesta de variables, tales como
temperatura de la superficie del mar,
presión, dirección e intensidad de los
vientos, precipitaciones, caudal, entre
otros. Los datos junto con imágenes
satelitales y herramientas de análisis
gráfico y estadístico, tienen relación y
comunicación en el sistema principal.
El Sistema de Gestión de Sequías (SIGES) puede ser construido en módulos, para facilitar su implementación
y expansión. El uso de Sistemas de
Información Geográfica (SIG) e imágenes satelitales proporcionan mayor
detalle en el análisis regional, particularmente en lo referente al monitoreo
agrícola o al monitoreo del área de la
superficie de pequeños y medianos
estanques de almacenamiento. Los
tres tipos de sequías (meteorológica, hidrológica y agrícola) pueden ser
caracterizados por medio de índices
y analizados en cada componente (o
subsistema) específica del modelo
general.
La Figura 16.5 presenta una concepción esquemática del subcomponente del Sistema de Gestión de Sequías
(SIGES) responsable del análisis de
sequías meteorológicas. Este subcomponente o subsistema incluye el
uso de métodos estadísticos (análisis de correlación y tablas de con-
Imágenes
satelitales
Base de datos
hidroclimatológico
Análisis de
sequía regional
Análisis gráfico
y estadístico
Sequías
meteorológicas
Sequías
hidrológicas
Sequías
agrícolas
Análisis de los
efectos (diferentes
escenarios)
Aplicación
de medidas de
mitigación
Análisis
“ex-post”
Figura 16.4. Flujo del Sistema de Gestión
de Sequías (SIGES).
tingencias), así como del empleo de
redes neuronales, en especial, para la
previsión de sequías.
El subcomponente del Sistema de
Gestión de Sequías (SIGES), responsable del análisis de sequías hidrológicas (Figura 15.6) se compone básicamente del uso asociado de modelos
lluvia-caudal y de modelos de generación sintética de caudales, empleados
en la simulación de la operación de reservorios.
Para un amplio análisis de las sequías
hidrológicas, se debe aplicar una configuración del agua subterránea (acuíferos) en los periodos de sequías y
de crecidas. En el Nordeste de Brasil,
éste tipo de análisis es complicado,
por un lado, debido a la pequeña dis-
ponibilidad de datos relativos al agua
subterránea, y, por otro lado, debido a
la dificultad de estimar los principales
parámetros usados en el cálculo de la
disponibilidad de agua subterránea.
En el subcomponente del Sistema de
Gestión de Sequías (SIGES), responsable del análisis de sequías agrícolas, deben ser evaluados el inicio
y el fin efectivos de los periodos de
sequías, para los diversos cultivos
agrícolas de la región. De ésta forma
es posible determinar con mayor precisión la necesidad de una irrigación
complementaria. Debido al alto índice
de evapotranspiración y a la reducida
capacidad de campo de los suelos, el
90
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Imágenes
satelitales
Base de datos
hidroclimatológico
Análisis de
sequía regional
Análisis gráfico
y estadístico
Sequías
hidrológicas
Sequías
agrícolas
Análisis de los
efectos (diferentes
escenarios)
Aplicación
de medidas de
mitigación
Figura 16.5. Concepción esquemática del subcomponente de Sistema de Gestión de Sequías (SIGES)
responsable del análisis de sequías meteorológicas.
Datos: caudal,
precipitación, etc.
Modelo agua
subterránea
Monitoreo de la
superficie de reservorios
Modelo
lluvia - caudal
Modelo de
generación sintética
Análisis de
sequías
Operación de
reservorios
Restricciones legales
y ambientales
Escenarios de
mediano y largo
plazo
Medidas
de
Mitigación
Figura 16.6. Concepción esquemática del subcomponente de Sistema de Gestión de Sequías (SIGES)
responsable del análisis sequías hidrológicas.
inicio y la duración de la precipitación
efectiva son factores de suma importancia para la productividad agrícola.
Una siembra muy anticipada o muy
tardía puede provocar unas pérdidas
económicas enormes o, incluso, la
pérdida total de los cultivos.
16.2.3. Previsión de Sequías.
De aquí en adelante serán presentados los resultados de estudios realizados por Freitas (1996; 1999; 2008;
2009), en el desarrollo de modelos de
previsión de sequías en el Nordeste
de Brasil. Para el efecto, fueron empleados métodos estadísticos y redes
neuronales. En una primera aplicación, para treinta puestos pluviométricos en el estado de Ceará, fueron
elaborados diagramas de contingencia y tablas de probabilidad condicional para un modelo de previsión de
sequías, utilizando únicamente datos
del Océano Pacífico. Se realizo una verificación en forma de previsión para
otros 6 puestos pluviométricos. En el
proceso, fueron implementadas tablas
de probabilidad con los valores medios
de todas las tablas (puestos) para periodos de 9, 6 y 3 meses, antes del periodo a ser previsto (DEF – Diciembre/
Enero/Febrero). La Figura 16.7 representa el resultado de esta aplicación
para el Puesto de Mombaça.
Posteriormente, fueron probados diferentes procedimientos de previsión
de sequía para el Nordeste Brasileño, aplicando modelado de series de
tiempo de precipitaciones por redes
neuronales en estaciones de referencia seleccionadas y, por medio
91
MEMORIAS TÉCNICAS
de sistemas de análisis neuronales,
para la identificación de patrones de
la temperatura de la superficie del
mar (SST – sea surface temperature),
tanto para el océano Pacífico, como
para el Atlántico tropical. De las 30 estaciones de monitoreo seleccionadas
del Estado do Ceará, fue calculado un
índice de precipitación regional, de
acuerdo a Lamb et al. (1986), para la
estación lluviosa y relacionado con el
SST del Atlántico. En el modelo neuronal, fueron utilizados sólo los datos
de la temperatura de la superficie del
mar (SST) de la región, donde la correlación encontrada era mayor que 0,3.
Entre diversos métodos de aprendizaje, el más conocido es el denominado Standard_Back propagation
(Zell, 1996). Una versión modificada
de este método con un coeficiente
de aprendizaje η, con un coeficiente
de “momentum” y “flat spot elimination” fue probado. Los algoritmos
QUICKPROP y BPTT (Back Propagation
Through Time) también fueron aplicados. Todos los datos fueron normalizados (intervalo de 0,0 – 0,9) y la
función logística fue utilizada como
función de activación.
En las estaciones pluviométricas, las
redes neuronales fueron aplicadas
para prever el nivel de precipitaciones
mensual basado en los patrones de
temperatura de la superficie del mar
(SST) en el Océano Pacífico. La Figura
15.8 muestra el resultado del análisis
en la estación Ipaguassu, utilizando
los algoritmos BPTT. Redes de cuatro
capas fueron aplicadas en este caso.
Los datos empleados para el entrenamiento se ubican entre los años 1911
y 1940, mientras que para la verifi-
Figura16.7. Diagramas de Contingencia y
de las Tablas de Probabilidad (Puesto de
Mombaça).
cación se utilizó el período de 1941 a
1988. La aplicación de esta metodología generó una distribución regional
de la previsión de lluvia, clasificando
los años como húmedos, normales y
secos. Como resultado, un aviso previo puede ser lanzado a los agriculto-
Figura 16.8. Precipitación mensual normalizada en la estación Ipaguassu usando el
algoritmo BPTT (sin proceso adaptativo).
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res con hasta 6 meses de antecedencia al inicio del periodo de lluvias en la
región.
En esta aplicación fueron probados
dos procedimientos: el modelado de las
propias series de precipitación de cada
puesto pluviométrico y el uso de los
SST´s de los océanos Pacífico y Atlántico, por medio de redes neuronales.
En el Estado de Ceará, fue calculado
un índice de sequía: el Lamb Rainfall
Departure Index (LRDI), de acuerdo
Lamb et al. (1986), para el semestre
lluvioso (enero a junio) y correlacionado con el SST del Atlántico. Con la
aplicación de esta metodología en
los puestos pluviométricos de un estado, de una región o de una cuenca
hidrográfica, es posible presentar una
distribución regional de las precipitaciones, así como una clasificación en
rangos: húmeda, normal y seca. Como
consecuencia, se podría implantar un Sistema de Alertas de posibles sequías, con
cerca de seis meses de antecedencia.
16.2.4. Optimización de la operación
de reservorios en situaciones de escasez
Para la operación de reservorios es
necesario contar con diversidad de
información, entre otras: i) caudales
afluentes a los reservorios; ii) índices
de evaporación; iii) usos consuntivos
y no consuntivos en la cuenca; iv)
criterios de alocación (atendimiento)
a los diversos usos (generación de
energía, navegación, regulación de
crecidas, abastecimiento humano, industrial y agropecuario, caudal ecológico, irrigación, etc.).
En innumerables cuencas hidrográficas, debido a la falta de datos fluviométricos, en ocasiones, es necesaria
la obtención de una serie de caudal
afluente al reservorio por medio del
empleo del modelado lluvia-caudal o
de modelos de generación sintética
de caudal. Para regiones semiáridas
Taborga & Freitas (1987) presentaron
el modelo CN-3S.
Para la generación sintética de caudales en ríos intermitentes típicos de
regiones semiáridas, Freitas (1995)
presentó el sistema SAGE – Stochastische AbflussGEnerierungsmodelle,
compuesto de los siguientes modelos:
i) PAR-Model (Thomas/Fiering) con
modificación de CLARKE(1973);
ii) PAR-Model (Thomas/Fiering) con
transformación de MATALAS(1967);
iii) Two-tier model (PAR(1)/AR(1) con
distribución log-gama);
iv) Two-tier model (PAR(1)/AR(1) con
distribución log-normal);
v) Two-tier model (PAR(1)/GAR(1) de
FERNANDEZ & SALAS; 1990); Fragment method-AR(1) con distribución
log-gama;
vi) Fragment method-AR(1) con distribución log-normal; vii) Fragment-GAR(1);
vii) Disaggregation model/AR(1) by
VALENCIA & SCHAAKE(1973).
Posteriormente, Freitas (1996), presentó aplicaciones del modelo ARRF
(Alternating Reneward Renewal –
Fragment) en diversas cuencas del
Nordeste de Brasil.
16.2.5. Planificación y acciones mitigadoras
En lo que se refiere a los llamados “criterios de otorgamiento”, Lopes & Freitas (2007) analizaron diversas experiencias de Alocación de Aguas, en
cuencas brasileñas. Los criterios de
otorgamiento indican el nivel máximo
de comprometimiento de los cuerpos
de agua y los caudales remanentes
mínimos que deben ser mantenidos
en los cuerpos de agua.
Aunque los mecanismos de alocación
de agua adoptados históricamente
en Brasil estén caracterizados por la
fuerte intervención del poder público;
las políticas estaduales y nacionales
de recursos hídricos han posibilitado
la implementación de modelos alternativos, de carácter participativo.
Basados en conceptos y clasificaciones de estudios sobre alocación
de recursos con escasez, Lopes &
Freitas (2007) analizaron diversas
experiencias brasileñas de aplicaciones de mecanismos de alocación de
agua y sistematizaron los principales elementos conceptuales y metodológicos. Este análisis mostró la
importancia de la adaptación de los
mecanismos de alocación de agua a
cada realidad regional, en sus aspectos conceptuales y metodológicos y
en la definición de múltiples objetivos
estratégicos.
Se considera como ejemplo, la propuesta de alocación de aguas en el
plan de la cuenca hidrográfica del río
93
MEMORIAS TÉCNICAS
San Francisco, donde son definidos
los valores máximos de consumos
medios anuales en cada área de
contribución de la cuenca y en cada
trecho del río San Francisco, para un
horizonte de diez años, como muestra
la Figura 16.9.
La propuesta posee poca previsibilidad en relación a la alocación de agua
entre sectores usuarios, debido a que
en cada área de contribución o trecho
del río, la alocación de agua entre los
diferentes sectores, depende de las
tendencias definidas por las políticas
sectoriales y por los procesos económicos existentes.
Drought Index), el HSI (Herbst Severity Index), así como el LRDI (Lamb
Rainfall Departure Index). Una ventaja
práctica en el uso de estos índices es
el seguimiento casi simultáneo (diario, semanal o mensual, dependiendo
de la disponibilidad de los datos) del
grado de severidad y duración de los
periodos secos, que permite tomar
medidas efectivas y en tiempo hábil, en procura de mitigar los impactos ocasionados por una sequía. La
Figura 16.10 presenta la aplicación
del BMDI (Bhalme & Mooley Drought
Index) para el Estado de Ceará, en el
Nordeste de Brasil.
16.2.6. Monitoreo de Sequías por
medio de índices
La Gestión de Recursos Hídricos en
regiones semiáridas, como el Nordeste de Brasil, es de capital importancia
disponer de instrumentos prácticos
de ayuda a la toma de decisiones,
especialmente en los periodos de
sequías. Freitas (1999), propuso la
implementación de un Sistema de
Soporte para la toma de decisiones,
considerando los índices meteorológicos. Diversos índices fueron adaptados e incorporados a un sistema de
seguimiento de las características básicas de los períodos de sequía, que
consideraban la duración, severidad e
intensidad, de modo que diferentes acciones mitigadoras pudiesen ser implementadas, de acuerdo con los valores
alcanzados por los parámetros.
En el monitoreo de las precipitaciones,
los índices meteorológicos empleados fueron: el RAI (Rainfall Anomaly
Index), el BMDI (Bhalme & Mooley
Figura 16.10. Valores de BMDI en el Estado
de Ceará.
16.2.7. Análisis de los impactos de
sequías en la agricultura
Las consecuencias de un periodo
de sequía resultan de una compleja interrelación de efectos entre los
sistemas físicos y sociales, de difícil
cuantificación (Wilhite, 1993). Los
efectos de una sequía pueden ser
clasificados, según Kates (1985), en
Figura 16.9. Propuesta de alocación de agua
en la cuenca del río São Francisco.
94
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
efectos directos o indirectos, o incluso, en efectos de 1º, 2º o 3º orden. La
pérdida de una cosecha debido a una
sequía puede ser clasificada como
efecto directo o de primer orden; sin
embargo, la emigración, la reducción
de ingresos, el establecimiento de cuadrillas de servicios temporales subvencionados y los seguros contra las
sequías pueden ser considerados impactos de segundo o de tercer orden.
El uso de métodos de evaluación de
los impactos de las sequías tuvo origen en los métodos de evaluación de
los efectos del cambio climático, a mitad de la década de los 70. De acuerdo a Kates (1985), los métodos de
evaluación de impactos pueden ser
agrupados en dos clases: los métodos directos (impact approach) y los
métodos de interrelación (interaction
approach). Los métodos directos se
basan en la suposición de la existencia de una relación directa entre una
causa-efecto. Por ejemplo, cuando
ocurre un evento climático (sequía),
provoca una acción resultante de esta
causa (reducción de la producción
agrícola).
Como ejemplo de método de evaluación directa, Freitas & Barros (1999)
demostraron la influencia de la reducción de las precipitaciones, por
medio del índice LRDI - Lamb Rainfall
Departure Index, en la producción de
los 17 principales cultivos permanentes y los 17 principales cultivos de
temporada, en el Estado de Ceará, en
el período de 1975 a 1984. La Figura
16.11 presenta, a título de ejemplo, la
relación entre el índice LRDI y la producción de arroz de secano, expresada como la desviación en relación a la
media total, en el Estado de Ceará.
16.3. Sistema de Gestión y Alerta de
Crecidas (Cuenca Amazónica)
Considerando el problema del modelado de crecidas en la cuenca amazónica, en especial, la previsión de
crecidas en la ciudad de Manaos. Se
intentó en este artículo hacer una
verificación de las crecidas históri-
Figura 16.11. Precipitaciones versus Producción de
Arroz – Estado de Ceará (NE-Brasil).
cas ocurridas y presentar modelos
de previsión de crecidas en Manaos.
Se emplearon modelos basados en
regresiones lineales y no lineales,
así como modelos fundamentados
en redes neuronales artificiales. Los
modelos pueden hacer un pronóstico
con un mes de antecedencia de una
posible crecida en Manaos (Freitas &
Gondim Filho, 2005).
Los modelos aplicados se mostraron
efectivos para la previsión de crecidas en la ciudad de Manaos con una
antecedencia de hasta 75 días. En el
caso de los modelos de redes neuronales fue utilizado el periodo entre
1903 y 1977 para la calibración del
modelo, mientras que el periodo desde 1978 a 2003 fue manejado para la
validación. Diversos modelos fueron
aplicados para realizar previsiones en
el año 2005.
16.4. Conclusiones y Recomendaciones
Sequías extremas ocurren con frecuencia en el Nordeste de Brasil,
ante la presencia del evento ENOS.
Las teleconexiones, entre los índices
del ENOS (Pacífico) y la precipitación
interanual en el Nordeste de Brasil
pueden, como se ha demostrado, ser
utilizadas, a pesar de los pocos valores de correlaciones encontradas, en
modelos de previsión de sequías, con
base en las tablas de probabilidades
condicionadas.
Las sequías en el Nordeste brasileño
pueden ser previstas, con la aplicación de tablas de probabilidades condicionales de precipitación, asociadas
al índice-SST del océano Pacífico. Las
95
MEMORIAS TÉCNICAS
probabilidades de “por debajo de”,
“normal” y “encima” de la precipitación media (o mediana) en cada estación pueden ser calculadas. La utilización de los datos del océano Atlántico
mejora la previsión de lluvias gracias
a la aplicación de sistemas de redes
neuronales. Los modelos propuestos
presentan, por lo tanto, una perspectiva práctica de previsión de las precipitaciones con casi 6 meses de antecedencia al inicio del periodo de lluvias.
El uso de los métodos descritos arriba
para la previsión de sequías, así como
de los diversos índices de sequía, junto
con modelos de generación de caudales
para ríos intermitentes (Freitas, 1995),
abren una nueva perspectiva para la
gestión y optimización de los sistemas
de recursos hídricos en regiones semiáridas, como el Nordeste de Brasil.
Los efectos de periodos de sequías
y crecidas pueden ser mitigados con
una operación apropiada de los reservorios (Lecher et al., 1994; Freitas,
1996), de modo que un pronóstico es
de gran valor para la optimización de
la operación de sistemas de reservorios, así como para la determinación
del tipo de cultivos, época de siembra,
alerta de inundaciones, entre otros
aspectos.
Para la evaluación de los riesgos implicados, modelos lluvia-caudal (Taborga & Freitas, 1987; Freitas & Porto,
1990; Freitas, 1991; Freitas, 1994) y
modelos estocásticos de caudal (Freitas, 1995; Freitas, 1996) pueden, en
este caso, ser utilizados, los modelos
que simulen las condiciones de intermitencia de los ríos típicos de esta
región, de modo que se estimen los
efectos de eventos extremos (Frei-
tas, 1995; Freitas & Billib, 1997). Es
aplicable la generación sintética de
caudal y análisis de Monte-Carlo (simulación estocástica), para la determinación de los criterios de vulnerabilidad, confiabilidad y elasticidad de los
sistemas de recursos hídricos.
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• SILVA, L. M. C.; FREITAS, M. A. S.; SILVEIRA, P. B. M. Aplicativo para Operação de
Reservatório en Situações de Escassez
- Fase II. In: XV Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2003, Curitiba. Anais
do XV Simpósio Brasileiro de Recursos
Hídricos. Porto Alegre: ABRH, 2003. v. 1.
• SILVA, L. M. C.; FREITAS, M. A. S. Aplicativo para Operação de Reservatórios
en Situações de Escassez. In: VI Simpó-
sio de Recursos Hídricos do Nordeste,
2002, Maceió. Anais do VI Simpósio de
Recursos Hídricos do Nordeste. Porto
Alegre: Editora de la ABRH, 2002. v. 1.
• SILVEIRA, P. B. M.; FREITAS, M. A. S. Políticas de Operação de Reservatório
Visando Minimizar os Impactos Socioeconômicos en Situações de Escassez.
In: Seminário Internacional sobre Represas y Operación de Embalses, 2004,
Puerto Iguazú. Anais do Seminário Internacional sobre Represas y Operación
de Embalses. CACIER, 2004. v. 1.
• TABORGA, J., M. A. S. FREITAS. Simulação de la Lâmina de Escoamento
Mensal. In: III Simpósio Luso-Brasileiro
de Hidráulica e Recursos Hídricos, 1987,
Salvador. Anais do III Simpósio Luso Brasileiro de Hidráulica e Recursos Hídricos, 1987. v. 2. p. 558-570.
• WILHITE, D.A.: Planning for Drought: A
Methodology, In: Drought Assessment,
Management, and Planning: Theory
and Case Studies, D.A. Wilhite (Orgs.),
Kluwer Academic Publishers, Boston,
1993.
• YEVJEVICH, V.; HALL, W.A.; SALAS, J.D.:
Drought Research Needs, Water Resources Publications, Fort Collins, Colorado,
1978.
• ZELL, A., 1994: Simulation Neuronaler
Netze, Addison Wesley.
97
MEMORIAS TÉCNICAS
17.1. Breve reseña del sector Agua
Potable y Saneamiento Básico en
Bolivia
NECESIDAD DE
SERVICIOS
HIDROLÓGICOS
PARA LOS SECTORES
DE ABASTECIMIENTO
DE AGUA Y
SANEAMIENTO
GTZ-PROAPAC – Bolivia
Dr. Miguel Ontiveros Mollinedo
PROAPAC - GTZ
Programa de Agua Potable
y Alcantarillado Sanitario
en Pequeñas y Medianas Ciudades
PROAPAC
Telf.: + 591 (2) 2421354
[email protected]
LA PAZ - Bolivia
Bolivia es el tercer país con menor
Índice de Desarrollo Humano en la
región de América Latina y El Caribe,
situación reflejada en el bajo nivel de
cobertura de los servicios básicos.
Los datos oficiales indican que el
abastecimiento de agua potable cubre el 74,5% de la población, mientras
que sólo el 47,7% tiene saneamiento
(2007); aún sin considerar la casi
generalizada deficiente calidad de los
servicios.
Un enfoque más allá de las estadísticas, que por un lado ocultan profundas desigualdades, y por el otro
reafirman la necesidad de seguir trabajando en el sector, se presentan
ciertas tendencias que merecen especial atención:
• La cobertura de agua potable ha
decrecido del 87,7 al 87,5 % entre el
2001 y 2007 en el área urbana, lo
que significa que el avance en la expansión de redes no ha logrado cubrir
el incremento poblacional, sobre todo
de las zonas periurbanas de las áreas
metropolitanas.
• Existen notorias brechas entre el suministro de agua potable, recolección
y tratamiento de las aguas servidas,
provocando problemas de contaminación y amenaza para la salud pública.
• Existe rezago de cobertura en el
área rural, principalmente en las zonas dispersas y regiones indígenas
en relación con el área urbana.
• Insuficiencia e ineficacia de las inversiones.
• Escasa visibilidad de los Operadores
comunitarios y autogestionarios.
• Bajo nivel de respeto con relación a
los usos y costumbres de las comunidades indígenas y originarias.
• Dificultades técnicas e institucionales en la elaboración y ejecución de
proyectos.
• Limitaciones en administración,
operación y mantenimiento de los
sistemas.
• Las fuentes de agua se encuentran
amenazadas por el manejo inadecuado, contaminación y la variabilidad
climática.
• Marco institucional incompleto y no
congruente con el cambio político del
país.
• Ambigüedades en los esquemas de
participación social.
La Pobreza, desigualdad y políticas
públicas deficientes, provocan la exclusión de algunos sectores de la
población, en cuanto a la provisión de
servicios de saneamiento básico. No
contar con estos es un evidente impedimento para el desarrollo humano, debido a que además de generar
condiciones de salud desfavorables
las familias pobres terminan pagando
más por agua de mala calidad y deficiente aprovisionamiento o dedican
mucho tiempo en su transporte y re-
17
98
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
colección, particularmente las mujeres y niños. (PROAPAC, 2009).
institucionales en la planificación y
ejecución de proyectos.
17.2. Situación Actual y Problemática
del sector de Agua Potable y Saneamiento Básico
• Limitaciones en la capacidad institucional para la administración, operación y mantenimiento de los sistemas.
En el Plan Nacional de Agua Potable
y Saneamiento Básico (PNAPSB) así
como en estudios realizados por el
PROAPAC- GTZ, se presenta un resumen de la situación y problemática
del sector, que considera los siguientes aspectos:
• Marco institucional incompleto y no
congruente con el cambio político del
país.
• Ambigüedades en los esquemas de
participación social.
Aspectos relevantes en el Sector
subterránea y superficial.
• El sistema de almacenamiento es
deficiente o en algunos casos inexistente.
• En el 40% del agua captada, no realiza ningún tipo de tratamiento para
agua cruda.
c) Evacuación
• El 59% de las EPSAS- Empresa Pública Social del Agua y Saneamiento,
cuentan con redes de alcantarillado
sanitario.
Déficit e inequidades
a) Recurso agua
• Se evidencia en el sector de saneamiento básico, réplicas de inequidades y discriminaciones presentes en
Bolivia.
• Más de dos millones y medio de personas no tienen acceso a servicios de
agua potable y más de cinco millones
trescientas mil carecen de servicios
de saneamiento.
• Existe la percepción de que Bolivia
es un país privilegiado en recursos
hídricos, sin embargo, su distribución
es muy diferenciada y el agua es escasa en casi la mitad del país.
• El sector agua potable debe competir por el recurso con el sector agrícola
y otros usos como minería, hidrocarburos, hidroeléctrica, etc.
Problemas principales
• Bajo nivel de cobertura en abastecimiento de agua y saneamiento en
áreas rurales y urbanas.
• Insuficiencia e ineficacia de las inversiones.
• Condiciones de irrespeto para con
los usos y costumbres de las comunidades indígenas y originarias.
• Dificultades técnicas y debilidades
• Creciente demanda del recurso en
los centros urbanos.
• El cambio climático afectará a importantes fuentes de agua.
• Existen considerables problemas de
contaminación.
b) Captación
• El 41% de la fuente de captación es
subterránea, 35% superficial y el 24%
• Sobre una muestra de 50 EPSAS que
cuentan con sistemas de alcantarillado, el 40% no realiza ningún tratamiento de las aguas residuales (La
Paz).
Entidades prestadoras de servicios
de agua potable y alcantarillado –
Empresa Pública Social del Agua y
Saneamiento (EPSAS), Gobierno Municipal (GM)
• Variedad de modelos de gestión
(empresas y dependencias municipales, cooperativas, asociaciones de
usuarios, comités vecinales y de comuneros, empresas privadas, aguateros, etc.)
• La responsabilidad de provisión de
servicios corresponde a los Gobiernos
Municipales (Ley 2028). Actualmente
la responsabilidad recae sobre el Estado, en todos sus niveles, de acuerdo
con la Constitución Política del Estado
- CPE.
99
MEMORIAS TÉCNICAS
• En el área rural: Comités de Agua Potable y Saneamiento – CAPYS
• En el área urbana: Empresas, dependencias municipales o prefecturales y
CAPYS
a) Tipo de EPSAS en las áreas urbanas
• Se evidencia injerencia política u
orientación hacia intereses de grupos
locales.
• Los recursos humanos cuentan con
insuficiente capacitación y motivación: excesivo personal, malas remuneraciones, alta tasa de cambio, poca
memoria institucional.
• El 80% de la población recibe los servicios de agua y alcantarillado de un
operador no municipal.
• Bajo desarrollo institucional.
Del total de la población urbana:
• Baja asimilación tecnológica.
• Poca orientación empresarial.
• Elevada concentración de usuarios
en los rangos más bajos.
• Bajos niveles de subsidio cruzado
entre usuarios.
d) Condiciones sociales
• Baja cultura de pago: mora elevada.
• Bajo nivel de “cultura sanitaria” y
educación ambiental.
e) Modelo de gestión
• El 30% es atendido por entidades de
carácter mixto.
• Insuficiente orientación al usuario.
• El 27% es atendido por cooperativas.
b) Calidad del servicio
• El 23% es atendido por comités vecinales, comunales o mediante pequeños proveedores.
• Baja cobertura en los sectores: agua
potable, saneamiento básico y tratamiento de aguas residuales.
• El 19% es atendido por entidades
municipales o prefecturas.
• Baja calidad del agua potable y
aguas tratadas.
• En el Altiplano más del 60% de las
EPSAS son municipales.
• Discontinuidad del servicio.
• En los Valles la gran mayoría son Comités de Agua.
c) Política tarifaria, comercialización e inversiones
• En los Llanos más del 85% son cooperativas.
• Tarifas políticas insuficientes para
cubrir costos de operación y mantenimiento (depreciación de activos).
Diagnóstico general de prestadoras
de servicios de agua potable y alcantarillado
• Baja recaudación (se factura el 60%
del agua producida y se recauda el
45% de lo producido).
a) Condiciones internas de los Prestadores (EPSAS y GMs)
• Inversiones limitadas (expansión,
reposición).
• Atomización de los prestadores de
servicios.
• Área Metropolitana de Cochabamba:
más de 500 operadores.
• Área Metropolitana de Santa Cruz:
más de una docena de operadores.
• Poblaciones pequeñas y rurales con
baja capacidad de pago y difícil sostenibilidad de sus sistemas: más de
28.000 operadores.
f) Necesidades
• Instancias accesibles de asistencia
técnica y fortalecimiento institucional
a las EPSAS (desarrollo de capacidades).
• Mecanismos claros de participación
social co-responsable.
• Regulación efectiva.
100
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Marco Institucional
El Gobierno Nacional crea el Ministerio del Medio Ambiente y Agua, con el
propósito de impulsar un cambio de
la gestión dispersa y con enfoque privatista comercial, hacia una gestión
integral, sostenible, equitativa, participativa y corresponsable del agua y
la prestación de los servicios básicos.
De acuerdo a las políticas y estrategias del Plan Nacional de Desarrollo,
son responsabilidades del Estado,
la asignación de derechos de uso y
aprovechamiento del agua y su control, así como su protección frente a
los monopolios, uso efectivo, prohibición de contaminación y exposición
a riesgo, aprovechamiento sustentable, uso prioritario para el consumo
humano y riego agropecuario. En el
ámbito de dominio público: preservación dentro de los flujos ambientales y, finalmente, el respeto a la
forma de utilización del recurso que
poseen los pueblos, comunidades indígenas y campesinas. (Plan Nacional de Agua Potable y Saneamiento
Básico, 2010).
Marco Legal Vigente
El marco legal actual se caracteriza
por una gran cantidad de normas
con disposiciones referidas al agua y
al sector, que complementan la Ley
2066 de Agua Potable y Alcantarillado
Sanitario. La mencionada ley, constituye el fundamento del marco legal
sectorial y se encuentra bajo reformas en el contexto de la Gestión Integral de Recursos Hídricos (GIRH).
17.3. Contexto general del sector de
saneamiento y agua potable con relación a su afectación por los eventos hidroclimáticos extremos
a) Vulnerabilidades
De acuerdo a estudios realizados por
la CAF en Bolivia, las vulnerabilidades
más relevantes son las siguientes:
i) Vulnerabilidades relacionadas con
el nivel de conciencia, conocimiento
de los fenómenos y su afectación en
el Sector de Agua y Saneamiento:
• Falta de conciencia y voluntad política en el sector para implementar acciones relacionadas con la prevención
y control de riesgos.
• Desconocimiento del comportamiento de los riesgos de origen natural y de origen antrópico.
• Falta de información oportuna y válida, en las áreas de hidrometeorología, hidrología y pronósticos.
• Deficiente conocimiento sobre el estado de las Cuencas, junto con las limitaciones en manejo de las mismas.
ii) Vulnerabilidad de Infraestructura
Física:
• Las obras hidráulicas son ejecutadas sin consideración de los factores
de riesgo relacionados con su implantación.
• Desconocimiento de vulnerabilidades específicas relacionadas con factores de riesgo del entorno.
iii) Vulnerabilidad de los usuarios:
• Desconocimiento de medidas de
protección para los sistemas de provisión de agua potable, alcantarillado
y los riesgos por exposición.
b) Obstáculos para la incorporación
de la reducción de vulnerabilidad en
el sector de agua potable y saneamiento básico
• El desconocimiento de la naturaleza, comportamiento y efecto de las
amenazas naturales sobre las infraestructuras.
• La falta de visión preventiva.
• La falta de continuidad e inestabilidad en los niveles de decisión.
• La falta de conocimiento relativo a la
vulnerabilidad de los proyectos de inversión y su relacionamiento con las
amenazas de su entorno.
• La falta de información confiable,
cartográfica y/o estadística.
• La inexistencia de procedimientos,
metodologías y criterios generalizados que faciliten la incorporación de
acciones de prevención y/o mitigación.
• La insuficiente asignación de recursos para la implementación de las
medidas de prevención y mitigación
de riesgo.
• Pobre calidad de difusión de la información existente.
101
MEMORIAS TÉCNICAS
17.4. Visión Sectorial de agua potable y saneamiento para mejorar la
provisión de estos servicios
De acuerdo a lo expuesto, es apremiante la necesidad de contar con información hidrometeorológica, aspectos geofísicos, amenazas naturales,
amenazas antrópicas, características
socio-demográficas, niveles de pobreza, pronósticos hidroclimáticos, pero
además es importante contar con herramientas adecuadas que permitan
una efectiva toma de decisiones.
En este contexto, el Ministerio de Medio Ambiente y Agua a través del Vice
ministerio de Agua Potable y Saneamiento Básico en coordinación con
PROAPAC-GTZ, dentro del Plan Nacional de Agua Potable y Saneamiento
Básico (PNAPSB), reconoce la necesidad de un cambio en la orientación
de políticas en el Sector, y plantea
promover la Gestión Integral de los
Recursos Hídricos (GIRH) como principal herramienta para solucionar
los diversos problemas planteados,
mediante políticas que impongan
prácticas sostenibles, integrales y
participativas en la captación del
agua destinada al abastecimiento a
las poblaciones y el riego, tomando en
cuenta la totalidad de los efectos de la
explotación de los recursos hídricos,
en la perspectiva de priorizar de modo
fundamental la conservación de los
ecosistemas terrestres y acuáticos
vinculados al ciclo hidrológico.
En el Plan Nacional de Desarrollo
(PND) se ha definido a la GIRH como
un proceso que promueve el desarrollo coordinado del agua, la tierra y
de los recursos relacionados, con el
fin de maximizar el bienestar social
y económico con equidad y sin comprometer la sostenibilidad de los ecosistemas vitales. La aplicación de la
GIRH está basada en la integración de
varias visiones sectoriales y de intereses en el proceso de toma de decisiones, para lo cual es imprescindible
el desarrollo de mecanismos que permitan realizar consulta, participación
y consenso con todos los actores involucrados.
Para la aplicación de la estrategia del
agua del PND, se requiere un marco
general de políticas, legislaciones y
regulaciones sobre los recursos hídricos; roles institucionales y funciones
de los niveles políticos administrativos; información sobre la oferta y la
demanda de agua de los diferentes
usos; instrumentos técnicos y operacionales de aplicación que permitan la distribución, regulación y el
monitoreo, así como el desarrollo de
herramientas económicas. En este
sentido se promoverá la participación
efectiva de la mujer, de los pueblos
indígenas originarios, organizaciones
sociales y población afectada.
17.5. Referencias
• Consideraciones de prevención de
desastres en la planificación de proyectos de inversión. Programa de
asistencia técnica para la prevención
y control de riesgos de proyectos de
inversión, CAF-Bolivia.
• Memorias del Fenómeno de El Niño
1997 – 1998, CAF - CEPAL – IDEAM –
MIN.DEFENSA NACIONAL.
• Elementos para la Reflexión y el
Análisis en el Sector de Saneamiento
Básico, PROAPAC, Gestión Integral en
Saneamiento Básico, 2009.
• Programa de mejoramiento y ampliación de agua potable y alcantarillado sanitario de la ciudad de las
ciudades de la paz y el alto, financiamiento BID. EPSAS, 2009.
• Situación actual del sector y el Plan
Nacional de Saneamiento Básico,
Viceministerio de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2009.
103
MEMORIAS TÉCNICAS
18.1. Introducción
NECESIDADES DE
INFORMACIÓN PARA
LA ADMINISTRACIÓN
DEL RECURSO AGUA
EN CHILE
Met. Janette Calderón
Dirección Meteorológica de Chile
DMCh
Aeropuerto Com. A. Merino Benítez
[email protected]
SANTIAGO-Chile
En Chile, el agua ha pasado a ser un
bien escaso, debido a graves desequilibrios hídricos y una irregular
distribución. Por lo tanto, la adecuada
planificación de los recursos hídricos
en las cuencas se convierte en una
necesidad de primera línea.
La alta variabilidad climática observada durante las últimas décadas
a escala regional, sumada a ello, el
cambio climático de escala global,
constituyen la principal amenaza a
enfrentar, especialmente considerando las consecuencias que conlleva la
planificación de distribución del recurso hídrico. El uso de nuevas herramientas para la predicción estacional
de eventos climáticos extremos, per-
Fig.18.1 Selección de15 Estaciones Pluviométricas.
mite tener un mejor manejo y aprovechamiento de los recursos hídricos
para las distintas localidades del
país. Sin embargo, producto de la diversidad geográfica y de la variabilidad de las condiciones climáticas del
país, que determinan las variaciones
extremas en temperatura, pluviosidad (Fig.18.1 y 18.2), regímenes de
viento y densidad demográfica se
establece un gran desafío en esta
materia.
18.2. Capacidades de Información
La Dirección Meteorológica de Chile
cuenta con un total de 351 estaciones
meteorológicas a lo largo de todo el territorio nacional e insular del tipo:
18
104
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
18.3. Pronóstico Climático Estacional en Chile
Fig. 18.2. La relación entre la TSM (El Niño-La Niña)
y la Precipitación en Chile Central se conoce a partir
de 1955 (Rubin, 1955; Pittock, 1980; Quin and Neal,
1983;Aceituno, 1988).
153
Pluviométricas: Sólo precipitación
36
Termopluviométricas: Precipitación y temperaturas extremas
15
Climatológicas: Observaciones a las 12, 18 y 00 UTC de la temperatura,
humedad relativa y precipitación.
37
Aeronáuticas: Observaciones horarias en apoyo a la aviación, miden además
viento, visibilidad, presión atmosférica, nubosidad.
29
Sinópticas: Observaciones cada 3 horas de la temperatura, presión, viento,
humedad relativa, nubosidad y otras.
50
Agrometeorológica: Observaciones a las 12, 18 y 00 UTC de la temperatura,
humedad relativa y precipitación.
5
23
3
Estaciones Radiosondas: Presión (altura geopotencial), temperatura,
humedad relativa, viento (fuerza e intensidad).
Radiación Solar.
Ozono.
Un total de 156 estaciones con data de más de 30 años de registro.
La Dirección Meteorológica, a través
del departamento de Climatología y
Meteorología Aplicada elabora desde
el año 2006, el pronóstico climático estacional para todo el territorio
nacional. En la elaboración del pronóstico se utiliza la herramienta
computacional “Climate Predictability Tools” (CPT), que emplea análisis
estadísticos multivariados, como la
correlación canónica y componentes
principales. Las predicciones son generadas de forma mensual, para una
escala trimestral en el pronóstico de
precipitación (Fig.18.3), temperatura
máxima y temperatura mínima.
En la generación del pronóstico climático regional, se utiliza como variable
predictora la Temperatura Superficial
del Mar del Pacifico ecuatorial central;
y, en relación a la variable predictante
la precipitación. Anomalías positivas
(negativas) de Temperatura Superficial del Mar (TSM), están asociadas
con precipitaciones sobre (bajo) el
promedio entre los 30°S y 35°S durante invierno (JJA), y entre 35°S y 38°S
durante primavera (ON). La señal
cambia al tipo cálido-seco (frío-húmedo) en la región centro-sur (38°S41°S) durante el verano (EF).
En cuanto a la vinculación del pronóstico climático con la predicción hidrológica, la Dirección Meteorológica de
Chile no ha abordado el tema de manera específica, solamente en términos
generales de pronóstico, detallando
las regiones principales la tendencia
de la precipitación y temperatura en
105
MEMORIAS TÉCNICAS
porcentajes por sobre lo normal, normal y debajo de lo normal. Sin embargo, estudios preliminares realizados
por la Universidad de Chile por Aceituno
y Espinoza (2005), aplicaron un modelo estadístico de pronóstico del régimen hidrológico durante la temporada
de deshielo de octubre-enero (variable
predictante), basado en información
de Temperatura Superficial del Mar y
Presión Atmosférica (predictores) en
el océano Pacífico durante el otoño y
comienzos de invierno.
Otros estudios, realizados por la
Universidad de la Serena, González
(2007), generaron un modelo de caudales utilizando como variable predictante los datos de caudales promedios y la variable predictora como la
TSM del Océano Pacífico, centrada en
el área del Niño 3.0, la precipitación
observada de MJJA1 de estaciones
chilenas y la temperatura del aire a
lo largo de los Andes. Los resultados
obtenidos mostraron una fuerte relación entre las variables utilizadas.
18.4. Propuesta metodológica
iv) Identificar la mejor variable predictora (Temperatura Superficial del Mar,
Geopotencial en 500 hPa, Presión a
nivel medio del mar, Viento de altura
en 250 hPa,etc) y la variable predictante (Caudal del río, nivel isoterma
cero, etc).
v) Implementar un modelo de predicción climático utilizando CPT de modo
experimental.
vi) Evaluar el nivel de predictibilidad
del modelo estadístico.
i) Seleccionar un área piloto en la zona
Central de Chile: Cuenca Hidrográfica
con datos meteorológicos e hidrometeorológicos en series continúas de al
menos 30 años.
ii) Establecer relaciones estadísticas
entre las variables hidrológicas de la
cuenca, variables atmosféricas y TSM.
iii) Identificar un modelo físico conceptual de causa-efecto.
1. MJJA: Corresponde a la abreviatura del periodo
Mayo, Junio, Julio y Agosto.
Fig.18.3 Pronóstico estacional de precipitación con base en la variable predictora:
Temperatura Superficial de Mar.
PLAN DE
ACCION REGIONAL
109
MEMORIAS TÉCNICAS
PLAN DE ACCIÓN REGIONAL
En base a la discusión de necesidades, factibilidad técnica
y capacidades existentes, los participantes acordaron el
siguiente plan de acción:
ACTIVIDAD
RESPONSABLE
FECHA
1.
Entrega de Informe de la Reunión
CIIFEN-OMM
01 - Abril - 2010
2.
Solicitud de nominación Puntos focales
para iniciativa para conformar Grupo de
Trabajo con Informe Final de la Reunión y
el Plan de Acción
OMM
Julio - 2010
3.
Designación de Puntos Focales
Hidrológicos
Países
Agosto - 2010
4.
Reuniones nacionales entre puntos
focales en cada país para discutir los
detalles y requerimientos de información
del CPT, pre-acordar cuencas piloto y
preparar un programa nacional de
actividades
Países
Octubre - 2010
5.
Gestiones con la CHy, PROHIMET y otros
para obtener una mayor participación
técnica en temas hidrológicos
OMM
Septiembre - 2010
6.
Definición de cuencas piloto en cada país
y estaciones y datos involucrados
Países
Octubre - 2010
7.
Entrenamiento en el IRI a entrenadores
regionales sobre NHHM y/o otras
metodologías
OMM-CIIFEN-IRI
II Semestre - 2010
8.
Participación de hidrólogos en el COF-10 y
entrenamiento regional
OMM-CIIFEN
Noviembre - 2010
9.
Inventario y validación de información
requerida por cuencas
Países
Noviembre - 2010
10.
Experimentación alternativa 1 y incluyendo
verificación
Países-CIIFEN
Diciembre - 2010
11.
Preparación de Guía metodológica para
preparación de datos
IRD
Marzo - 2011
12.
Etapa operacional
OMM-CIIFEN-países
II Semestre - 2011
13.
Reuniones nacionales con los sectores
OMM-CIIFEN-países
II Semestre - 2011
14.
Entrenamiento Regional NHHM y/o en los
métodos mencionados en el aparte 8) arriba
CIIFEN
Marzo - 2011
15.
Experimentación alternativa 2 incluyendo
verificación
Países
CIIFEN-OMM-IRI-IRD-GTZ
Diciembre - 2011
ANEXOS
113
MEMORIAS TÉCNICAS
Anexo A: LISTA DE PARTICIPANTES DEL TALLER
En base a la discusión de necesidades, factibilidad técnica y capacidades existentes, los participantes acordaron el siguiente plan de acción:
BOLIVIA
CHILE
Dr. Miguel Ontiveros
PROAPAC - GTZ
Programa de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en Pequeñas y
Medianas Ciudades
Av Ecuador No. 2523, Esq. Belisario
Salinas (Sopocachi). Edificio Dallas.
Pisos 8, 10 y 11
LA PAZ
Telf.: + 591 (2) 2421354
E-mail: [email protected]
Met. Janette Calderón
Dirección Meteorológica de Chile
-DMCh
Aeropuerto Com. A. Merino Benítez
SANTIAGO
Telf.: (56 2) 436 3431
Fax: (56 2) 601 9590
Email: [email protected]
Ing. Hubert Gallardo Carrasco
Servicio Nacional de Meteorología e
Hidrología – SENAMHI
Calle Reyes Ortiz No. 41 2do. piso
LA PAZ
Telf.: 591-2-2355824
E-mail: [email protected]
Met. Gualberto Carrasco Miranda
Servicio Nacional de Meteorología e
Hidrología – SENAMHI
Calle Reyes Ortiz No. 41 2do. piso
LA PAZ
Telf.: 591-2-2355824
E-mail: [email protected]
BRASIL
Marcos Airton de Souza Freitas
Agencia Nacional de Aguas –ANA
Setor Policial, área 5, Quadra 3, Blocos B, C,L
BRASILIA
PBX: (61) 2109-5400 / (61) 21095252
E-mail: [email protected]
Luis Moreno
Dirección General de Agua –DGA
Ministerio de Obras Públicas
Morandé #59, Piso 8,
SANTIAGO
Telf.: (56-2) 4493810 / (56-2)
4493811,
Fax: (56-2) 4493816 / (56-2)
4493813
Email: [email protected]
Base Naval Sur
GUAYAQUIL
Telf.: (593-4) 2481300
Fax: (593-4) 2485166
E-mail: [email protected]
Jonathan Cedeño
Instituto Oceanográfico de la ArmadaINOCAR
Av. 25 de Julio Vía Puerto Marítimo,
Base Naval Sur
GUAYAQUIL
Telf.: (593-4) 2481300
E-mail: [email protected]
Othoniel Palacios
Instituto Oceanográfico de la ArmadaINOCAR
Av. 25 de Julio Vía Puerto Marítimo,
Base Naval Sur
GUAYAQUIL
Telf.: (593-4) 2481300
E-mail: [email protected]
COLOMBIA
Dr. Álvaro Ismael Murcia
Centro Nacional de Despacho.
Empresa de Energía de Colombia
MEDELLÍN
Of. Principal Carrera 9a. No. 73-44
Piso 6 PBX: (571) 3268000 Fax (571)
3268010
Email: [email protected]
ECUADOR
María Belén del Salto
Instituto Oceanográfico de la ArmadaINOCAR
Av. 25 de Julio Vía Puerto Marítimo,
Antonio Alvarado
Empresa Metropolitana de Alcantarillado y Agua Potable de Quito- EMAAP
Av. Mariana de Jesús entre Alemania
e Italia
QUITO
Telf.: (593 2) 2501225 / 2994500
Fax: (593 2) 2501388
E-mail: [email protected] /
[email protected]
Lenin Álvarez
Empresa Municipal de Telecomunicaciones, Agua Potable, Alcantarillado y
Saneamiento -ETAPA
Benigno Malo 7-78 y Mariscal Sucre
CUENCA
114
TALLER REGIONAL PARA LA INTEGRACIÓN DE LOS PRONÓSTICOS ESTACIONALES CON LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA PARA LOS SECTORES VINCULADOS AL AGUA EN EL OESTE DE SUDAMÉRICA
Telf.: (593 7) 283 1900
Fax: (593 7) 283 3048
E-mail: [email protected]
Víctor Abel Borbor
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Calle Pichincha #307 y Av. 9 de
Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: 593-042 532315
E-mail: [email protected]
Jaime Cadena
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Calle Pichincha #307 y Av. 9 de
Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: 593-042 532315
E-mail: [email protected]
Eco. Flavio Ramos
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Calle Pichincha #307 y Av. 9 de
Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: 593-042 532315
E-mail: [email protected]
Ing. Fernando García
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Iñaquito N36-14 y Corea
QUITO
Telf.: (593-2) 3971100
Fax: (593-2) 2241874
E-mail: [email protected]
Físico Oscar Chimborazo
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Iñaquito N36-14 y Corea
QUITO
Telf.: (593-2) 3971100
Fax: (593-2) 2241874
E-mail: [email protected]
Sindy Macias Cabrera
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Iñaquito N36-14 y Corea
QUITO
Telf.: (593-2) 3971100
Fax: (593-2) 2241874
E-mail: [email protected]
María Belén García
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología – INAMHI
Iñaquito N36-14 y Corea
QUITO
Telf.: (593-2) 3971100
E-mail: [email protected]
Cristina Vallejo
Ministerio de Ambiente del EcuadorMAE
Av. Eloy Alfaro y Amazonas, Edificio
MAGAP, Piso 7 y 8
QUITO
Telf.: (593 2) 2563429 - 2563430 2529845
Fax: (593 2) 2563462
E-mail: [email protected]
Dra. Mercy Borbor
Secretaria Nacional de Gestión de
Riesgos –SNGR
Av. Francisco de Orellana y Justino
Cornejo Ed. del Gobierno del Litoral,
13avo piso.
GUAYAQUIL
Telf.: (593 4) 2683882
E-mail: [email protected]
Oc. Leila Zambrano Zavala
Secretaria Nacional de Gestión de
Riesgos –SNGR
Av. Francisco de Orellana y Justino
Cornejo Ed. del Gobierno del Litoral,
13avo piso.
GUAYAQUIL
Telf.: (593 4) 2683882
E-mail: [email protected]
Blga. Nancy Hilgert
Universidad de Especialidades Espíritu Santo– UESS
SAMBORONDÓN
Km. 2.5 vía La Puntilla Samborondón
Teléfono: (593-4) 283 5630
E-mail: [email protected]
NUEVA ZELANDA
Mr. Roderick D. Henderson
National Institute of Water & Atmospheric Research –NIWA
41 Market Place. Viaduct Harbour.
Auckland Central 1010
NEW ZEALAND
Telf.: 64 9 375 2050
E-mail: [email protected]
PERÚ
Ing. Waldo Lavado Casimiro
Servicio Nacional de Meteorología
e Hidrología
Jr. Cauhide 785, Jesús Maria
LIMA 11
Telf.: +51 1 614 1414
Fax: +51 1 471 7287
Email: [email protected]
Ing. Wilmer Pulache Vichez
Servicio Nacional de Meteorología
e Hidrología
Jr. Cauhide 785, Jesús Maria
LIMA
Tel: +51 1 614 1414
Fax:+51 1 471 7287
Email: [email protected]
115
MEMORIAS TÉCNICAS
VENEZUELA
Meteorólogo Carlos Enrique Ojeda
Ministerio de la Defensa Aviación Servicio de Meteorología SEMETAVIA
CARACAS
Tel: (58) 243 237 8297
Fax: (58) 243 237 8043
Email: [email protected]
Ing. Rafael Navas
Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología –INAMEH
CARACAS
Telf.: +58(212) 535.30.01
E-mail : [email protected]
Route 9W, Monell Building, Palisades
NEW YORK
Telf.: 845-680-4468
E-mail: [email protected]
Jenny Valencia
Organización de UN para la Agricultura y Alimentación –FAO
Edificio de Ministerio de Agricultura
y Ganadería. Avenidas Eloy Alfaro y
Amazonas.
QUITO
Telf.: (593-2) 2554321
Fax:(593-2) 2905887
E-mail: [email protected]
CIIFEN
ORGANISMOS INTERNACIONALES
Dr. Luc Bourrel
Instituto de Investigación para el
Desarrollo –IRD
FRANCIA
IRD en Ecuador: Whymper 442 y
Coruña
Telf.: (5932) 250 48 56
Fax: (5932) 250 40 20
E-mail: [email protected]
Walter E. Baethgen
International Research Institute for
Climate and Society -IRI
Dr. Affonso Mascarenhas
Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El NiñoCIIFEN
Escobedo #1204 y Av. 9 de Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: (593 4) 2514770
E-mail: [email protected]
Oc. Rodney Martínez G.
Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El NiñoCIIFEN
Escobedo #1204 y Av. 9 de Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: (593 4) 2514770
E-mail: [email protected]
Oc. Juan José Nieto
Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El NiñoCIIFEN
Escobedo #1204 y Av. 9 de Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: (593 4) 2514770
E-mail: [email protected]
Ing. Pilar Ycaza
Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El NiñoCIIFEN
Escobedo #1204 y Av. 9 de Octubre
GUAYAQUIL
Telf.: (593 4) 2514770
E-mail: [email protected]
OMM
Dr. Claudio Caponi
Oficial Científico
Organización Meteorológica Mundial
GINEBRA
Telf.: +41 227308111
E-mail: [email protected]