Los recursos hídricos nacionales ante el

cambio climático

Gmo. Enrique Ortega Gil

Octubre 2012

2° Congreso Nacional de Investigación en Cambio Climático Programa de Investigación en Cambio Climático

1. Evaluación de la vulnerabilidad del sistema de presas del río Grijalva ante los impactos del Cambio climático. II – INE.

2. Comentarios sobre la propuesta de Agenda futura de Investigación Climática

1

1. Evaluación de la vulnerabilidad del sistema de presas del río Grijalva ante los impactos del Cambio climático

2

Cuenca y sistema de presas del río Grijalva

Efectos del Cambio del Clima (CC)

Identificar impactos del CC

Definir opciones de adaptación que mitiguen los efectos del CC en los

sectores dependientes del agua

Evaluar la vulnerabilidad de los sistemas usuarios del agua y la población

expuesta a inundaciones ante la variación de la disponibilidad y lluvias

extremas provocadas por el CC

Objetivos

3

Efectos en generación

hidroeléctrica, bosques y otras

actividades

Medidas de adaptación:

Sistemas humanos y

naturales

Sistemas de infraestructura

hidráulica

CC Modelos para Escenarios

Global Nacional Sureste

T temperatura P lluvia

T

P

Revisión bibliográfica: Cambio del Clima (CC) y recursos hídricos

T

P

Volumen (V) de agua disponible y Generación (G)

en las presas del Grijalva con CC

T

P V

G

Bases datos , Estudios y Planes hidráulicos del Grijalva

Reducción máxima:

V G

T P

Tirante (h) del nivel del agua desde desembocadura hasta 100 km aguas arriba con 2 m de sobre elevación del mar

h h

Revisión de los bordos del cauce Samaria

4

Metodología

5

Cuenca – subregiones hidrológicas, subcuencas y ríos principales

Subregiones hidrológicas

Subcuencas hidrológicas

Ríos principales

Clave

6

Cuenca – subcuencas y ríos principales

Subregiones hidrológicas

Cuencas hidrológicas

Ríos principales

Clave

7

Vasos de almacenamiento de las presas hidroeléctricas

Subregiones hidrológicas

Cuencas hidrológicas

Ríos principales

Clave

Presas hidroeléctricas

8

Topografía

100 msnm

1,000 msnm

2,000 msnm

9

Climas

Lluvias en verano (w); w2 +húmedo w1 intermedio w0 +seco Lluvias abundantes todo el año (f); m mes más frío.

10

Lluvia media anual

LLUVIA MEDIA ANUAL mm

600 a 800 mm

800 a 1200 mm

1200 a 1500 mm

1500 a 2000 mm

2000 a 2500 mm

2500 a 4000 mm

mas de 4000 mm

Tendencias de temperaturas máximas

Comparación de series de tiempo promedio en las áreas para porcentaje de días cuando Tmáx > 90% (TX90p). 1951-2002.

Se observa una tendencia de incremento de T moderada.

0

5

10

15

20

25

30

19

51

19

53

19

55

19

57

19

59

19

61

19

63

19

65

19

67

19

69

19

71

19

73

19

75

19

77

19

79

19

81

19

83

19

85

19

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19

89

19

91

19

93

19

95

19

97

19

99

20

01

Po

rce

nta

je d

e d

ías

si T

X >

pe

rce

nti

l 90

(%

)

PROMEDIO GRIJALVA 5 per. media móvil (PROMEDIO GRIJALVA)

20

21

22

23

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

°C

Mes

Promedio mensual de la temperatura media °C

≈ 2 °C

Temperaturas medias mensuales en °C. 1981-2005. Cuenca Alta y Media del río Grijalva.

11

Tendencias de lluvias medias

Tendencias de lluvia anual total en días húmedos. 1951-2002. Cuenca Alta y Media del río Grijalva.

No se observa una tendencia de aumento de lluvia. Zona de transición.

12

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

mm

Angostura Chicoasén Malpaso Peñitas

Lluvia media mensual mm. 1951-2008.

800

900

1,000

1,100

1,200

1,300

1,400

1,500

1,600

1,700

1,800

19

47

19

50

19

53

19

56

19

59

19

62

19

65

19

68

19

71

19

74

19

77

19

80

19

83

19

86

19

89

19

92

19

95

19

98

20

01

PR

EC

IPIT

AC

IÓN

TO

TAL D

ÍAS

HÚ

ME

DO

S (

mm

)

PROMEDIO GRIJALVA 5 per. media móvil (PROMEDIO GRIJALVA)

Día húmedo: lluvia ≥ 1 mm

Lluvias máximas en 24 h

2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

LLU

VIA

MÁ

XIM

A E

N 2

4 h

mm

-Ln(Ln(Tr/(Tr-1)))

7001 7010 7024 7063 7090 7127 7150 7180 7224 7330 7350

7002 7011 7026 7067 7094 7135 7155 7183 7226 7335 7008

7014 7037 7070 7099 7137 7159 7190 7230 7339 7009 7021

7054 7084 7119 7139 7161 7236 7344 Tr años

Angostura. Ajuste Gumbel.

2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

LLU

VIA

MÁ

XIM

A E

N 2

4 h

mm

-Ln(Ln(Tr/(Tr-1)))

7362 7015 7035 7097 7142 7238 7362 7016

7050 7330 7148 7343 7363 7023 7069 7102

7156 7355 7027 7093 7123 7178 7360 Tr años

Periodos de retorno Periodos de retorno

Malpaso. Ajuste Gumbel.

13

Valores en mm

Lluvias máximas en 24 h

14

Lluvias máximas en 24 h con Tr= 100 años

ANGOSTURA 48%CHICOASÉN 19%

MALPASO 36%

PEÑITAS 45%

0.1

1

10

100

1000

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

GA

STO

UN

ITA

RIO

q (

m^3

/s/k

m^2

)

ÁREA DE LA CUENCA km^2

ENVOLVENTE CREAGER REGIÓN GRIJALVA - USUMACINTA q Tr=10,000 años

Gastos máximos

Comparación de gastos de diseño de los vertedores de las presas con los gastos máximos regionales

15

Énfasis económico

B1 Mundo: convergente Economía: con base en servicios e información, crecimiento menor que en A1 Población: igual que A1 Gobernabilidad: soluciones globales a la sustentabilidad económica, social y ambiental Tecnología: limpia y eficiente en el uso de recursos

A1 Mundo: orientado al mercado Economía: mayor crecimiento por persona Población: máxima en 2050, declina después Gobernabilidad: interacciones regionales fuertes, convergencia en el ingreso Tecnología: tres grupos de escenarios:

A1F: uso intensivo de fósiles A1T: fuentes de energía no fósil

A1B: balance en todas las fuentes

Inte

grac

ión

glo

bal

Énfasis ambiental

Énfa

sis

regi

on

al

B2 Mundo: soluciones locales Economía: crecimiento por persona intermedio Población: con incremento continuo, pero con tasa menor que A2 Gobernabilidad: soluciones locales y regionales a la protección ambiental y a la equidad social Tecnología: desarrollo más rápido que A2, menos rápido y más diverso que A1 y B1

A2 Mundo: diferenciado Economía: orientada regionalmente, crecimiento por persona más bajo Población: con incremento continuo Gobernabilidad: preservación de las identidades locales Tecnología: desarrollo fragmentado y muy retrasado.

Escenarios del cambio climático

16

Escenarios de cambio climático para el sur de México

Para el estudio se utilizaron los escenarios regionales generados de ensambles de modelos regionalizados mediante la técnica conocida como Regresión por Componentes Principales (PCR). Como resultado se obtuvieron mapas de las proyecciones de los escenarios A1B y A2 para los períodos 2010-2030 y 2031-2050, para los cambios de la T y las anomalías de la P media . Con base en los resultados se obtuvieron las zonas con valores comunes que se indican a continuación, tanto para los cambios de la temperatura, como para la lluvia.

17

Zonificación para escenarios

Alta

Media

Baja

Escenarios de cambio climático para el sur de México

Para el estudio se utilizaron los escenarios regionales generados de ensambles de modelos regionalizados mediante la técnica conocida como Regresión por Componentes Principales (PCR).

Grijalva – Usumacinta (Zonas)

Alta Media y baja

Alta Media Baja

Escenario Año Incremento de temperatura

°C

Anomalía de la lluvia % de la

media anual

A1B 2030 0.9 1.1 -3.8 -3.0 2050 1.6 1.4 -6.7 -5.3 -3.8

RESUMEN DEL ESCENARIO A1B EN EL GRIJALVA - USUMACINTA

18

Grijalva – Usumacinta (Lluvia %, Temperatura °C)

Escenario Año Alta Media Baja

A1B 2030 -3.8, 0.9 -3.0, 1.1 -3.0, 1.1

2050 -6.7, 1.6 -5.3, 1.4 -3.8, 1.4

19

Máxima Lluvia Diaria (Pd)

27071

07001

27070

ELEVACIONES SOBRE EL NIVEL MEDIO DEL MAR EN METROS

Tendencias de extremos

Con base en la técnica de Generadores Estocásticos de Tiempo Meteorológico (GETM), se obtuvieron los valores máximos de la Pd, los cuales muestran una disminución media del 9% en la PTr=100 años. Se supone un decremento en los Qmáx del mismo orden.

2 5 10 25 50 100100

120

140

160

180

200

220

240

0 1 2 3 4 5

Llu

via

máx

ima

en

24

h (

mm

)

Tr (años)

Estación 27071 Histórica 27071-A1B-2025 27071-A1B-2050 Tr AÑOS

2 5 10 25 50 10070

80

90

100

110

120

130

140

150

0 1 2 3 4 5

Llu

via

máx

ima

en

24

h (

mm

)

Tr (años)

Estación-07001 Histórica 7001-A1B-2025 7001-A1B-2050 Tr AÑOS

2 5 10 25 50 100160

210

260

310

360

0 1 2 3 4 5

Llu

via

má

xim

a e

n 2

4 h

(m

m)

Tr (años)

Estación-27070 Histórica 27070-A1B-2025 27070-A1B-2050 Tr AÑOS

Sistema de presas

55%

1%

39%

5% Capacidad Total 23,829 Mm3

Sistema de presas hidroeléctricas más importante del país en cuanto a generación eléctrica . Capacidad efectiva instalada 4,800 MW.

Sistema hidroeléctrico del río Grijalva

-

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

V (M

illones

de me

tros cú

bicos)

ANGOSTURA CHICOASÉN MALPASO PEÑITAS

Volúmenes de escurrimiento por cuenca propia Mm3. 1952-2008.

20

-

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

GENE

RACIÓ

N DE E

NERG

ÍA ELÉ

CTRIC

A GWh

GRIJALVA HISTÓRICO GRIJALVA SIMULADO

GEN. MEDIA HISTÓRICO 11,600 GWhGEN. MEDIA SIMULADO 11,940 GWh

MODELO DE SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE PRESAS DEL RÍO GRIJALVA

1. Datos mensuales: presas, volúmenes de escurrimiento y políticas de operación

2. Calibración con producción de generación de energía y los volúmenes derramados.

WEAP

Calibración del modelo

Histórico

Simulado

21

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Mil

lon

es d

e m

3

ESCURRIMIENTO TOTAL REGISTRADO

ESCURRIMIENTO TOTAL SIMULADO

1. Datos mensuales: lluvia, temperatura, humedad, viento, uso del suelo, infiltración, presas y políticas de operación

2. Calibración con volúmenes escurridos

Relación Lluvia - escurrimiento

Volúmenes medios anuales Total histórico 20,070 Mm3

Total simulado 19,950 Mm3

MODELO DE SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE PRESAS DEL RÍO GRIJALVA

22

1. Hipótesis: el modelo calibrado para Lluvia – Escurrimiento es la opción base, sin cambio de clima.

2. Para apreciar los efectos del Cambio del Clima, del resumen del Escenario A1B se obtuvo: o El incremento de la Temperatura tiene un rango de +0.9 a +1.6 °C o El decremento máximo de la Precipitación es de -6.7 %

En consecuencia, se definieron los rangos siguientes y las claves de las coordenadas (P y T).

Efectos del Cambio del Clima. A1B.

DECREMENTO

LLUVIA ANUAL %

ASCENSO

TEMPERATURA

MEDIA ANUAL °C

5

0.5

1

1.5

2

10

0.5

1

1.5

2

El análisis se realizó para cada presa y para el sistema general.

23

Reducción máxima V= 13 % Reducción máxima G= 17%

Tarifa media $1.70 / kWh

Pérdida CFE= $ 3,611 millones/año

100%98%97%95%94%92%90%88%86%84%82%

99%98%96%94%93%91%89%87%85%83%81%

98%97%95%94%92%91%89%87%85%83%81%

97%96%94%93%91%90%88%86%84%82%80%

97%95%93%92%90%89%87%85%83%81%79%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-10% -5% 0%

DE

LTA

T °

C

DELTA LLUVIA

GRIJALVA (Volúmenes de entrada en miles Mm^3)

100%98%97%95%94%92%90%88%86%84%82%

99%98%96%94%93%91%89%87%85%83%81%

98%97%95%94%92%91%89%87%85%83%81%

97%96%94%93%91%90%88%86%84%82%80%

97%95%93%92%90%89%87%85%83%81%79%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-10% -5% 0%

DE

LTA

T °

C

DELTA LLUVIA

GRIJALVA (Volúmenes de entrada en miles Mm^3)(Volúmenes de entrada en porcentaje)

85%

90% 95%

80%

100%98%96%94%92%90%88%86%85%83%81%

99%97%95%93%91%89%87%85%83%82%80%

98%96%94%92%90%88%86%84%82%81%79%

96%94%93%91%89%87%85%83%81%80%78%

95%93%91%90%88%86%84%82%80%79%77%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-10% -5% 0%

DE

LTA

T °

C

DELTA LLUVIA

GRIJALVA Generación miles GWh(Generación en porcentaje)

85%

90%

95%

80%

Volúmenes escurridos % Generación eléctrica % Grijalva. A1B.

Grijalva – Usumacinta (Lluvia, Temperatura)

Escenario Año

Alto Medio Bajo

A1B

2030-3.8, 0.9 -3.0, 1.1 -3.0, 1.1

2050-6.7, 1.6 -5.3, 1.4 -3.8, 1.4

x

●

+

x

+

●

x

●

x

+

24

El decremento en el volumen escurrido alcanza un

máximo en Chicoasén del 16% del volumen medio anual

y la disminución mayor en la generación hidroeléctrica

se observa en Malpaso (21%).

No hay una conclusión final sobre el incremento global medio del nivel del mar (NM) de los últimos 100 años. La incertidumbre es grande, por la escasez de estaciones y porque los cálculos tienen diferencias regionales en las tendencias. El IPCC proyecta al final del siglo un ascenso de 60 cm del NM, valor que ha dado lugar a un debate científico. Por ello, se supusieron tres elevaciones del NM para la zona costera de Tabasco y se generaron secciones para aplicar el modelo unidimensional de cálculo de flujo permanente del II-UNAM para los gastos de 500, 1,000, 4,000 y 6,500 m3/s.

25

Efecto de la elevación del mar

-6

0

6

12

18

24

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

CO

TA, m

DISTANCIA DESDE EL MAR, km

CAUCE SAMARIA (Q 6,500 m3/s Yo= 2m)

Fondo del cauce BORDOS SLA Q=6500 m3/s Yo 2m

A B C D E F G H I

OXIACAQUE

Zona lagunar

La zona de Villahermosa no se afecta,

pero la zona lagunar requiere estudio de medidas de protección.

Villahermosa

26

Efecto de la elevación del mar

Conclusiones

• En todos los escenarios el incremento de la temperatura se observa en dos zonas de la

cuenca, la alta –hasta Angostura – y el resto. Los valores mayores se tienen en la zona

media y baja.

•Los decrementos mayores de la lluvia se tienen en la cuenca alta y en menor medida en la

parte baja. En la parte media de la cuenca no se observa variación.

•En el escenario A1B (2050):

Se proyecta un incremento de la temperatura media anual de 1.6°C, así como un

decremento de la lluvia anual de 5% en la parte alta. En la cuenca media no hay

variación y en la cuenca baja el decremento es de 2.5%.

El decremento en el volumen escurrido alcanza un máximo en Chicoasén del 16%

del volumen medio anual y la disminución mayor en la generación hidroeléctrica se

observa en Malpaso (21%).

La reducción de la generación en todo el sistema del Grijalva se estima en una

pérdida anual de $3,600 millones.

27

•Los valores máximos de la lluvia diaria indican una disminución del 9% en la lluvia máxima

con Tr=100 años. El decremento en los gastos máximos (Qmáx) será del mismo orden, por lo

que no hay necesidad de revisar los Qmáx de vertedores y bordos.

•Por la elevación del mar en el rango de 0 a +2 m la zona de Villahermosa no se afecta, pero

es necesario revisar las medidas de protección en 45 km desde la costa de la llanura de

inundación.

Conclusiones

28

•Del estudio de la cuenca del río Grijalva se desprenden las medidas de adaptación

siguientes:

oLa operación mejorada de las presas del sistema de presas del río Grijalva acoplada

con un sistema confiable de información hidrometeorológica.

oPrever una capacidad adicional de generación para enfrentar la disminución en la

generación hidroeléctrica y efectuar una revisión de los bordos en la cuenca baja.

Comentarios sobre la propuesta de Agenda futura de Investigación Climática

29

Comentarios sobre la propuesta de Agenda futura de Investigación Climática

•Reducción de incertidumbres de los modelos para generar escenarios del cambio

climático, así como de eventos extremos, En particular, el impacto del cambio del clima en

los ciclones tropicales y en los gastos máximos en el sureste.

•Actualizar la cartera de proyectos hidroeléctricos en la cuenca y revisar los plazos de

puesta en marcha.

•Avanzar en los proyectos integrales de manejo de cuencas y selvas para aplicar cuanto

antes prácticas mejores de conservación de los recursos.

•Estudiar y definir la zonificación de la llanura costera para implantar seguros contra daños

por inundaciones y otras medidas no estructurales.

•Prevenir impactos en otros sectores, por ejemplo el sector salud.

•Intensificar la divulgación de estudios y resultados de las investigaciones sobre el cambio

climático.

Estudios y acciones complementarias

30