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EVALUACIÓN DEL EFECTO DEL CAMBIO

CLIMÁTICO SOBRE LA DISPONIBILIDAD

HÍDRICA EN LA CUENCA ALTA Y MEDIA DEL

RÍO JEQUETEPEQUE”.

Bach. RENNY DANIEL DÍAZ AGUILAR

INTRODUCCIÓN

Planteamiento del problema

Crecimiento de la población

Limitaciones en la disponibilidad hídrica

Ausencia de estudios previos

Cambios en los patrones del clima ( Precipitación, Temperaturas)

Eventos extremos mas frecuentes Cual seria el efecto del cambio climático?

HIPÓTESIS

El cambio climático en la cuenca del río Jequetepque produciría una disminución en la precipitación y un aumento en las temperaturas

Habrá menor disponibilidad del recurso hídrico en la cuenca.

OBJETIVO

c) Determinar el impacto del cambio climático sobre la disponibilidad hídrica

Realizar un modelamiento hidrológico para la cuenca del río Jequetepeque con el objetivo principal de evaluar el impacto que tendrá cambio climático sobre la disponibilidad hídrica.

Objetivos específicos:

a) Calibrar y validar el modelo hidrológico SWAT para la cuenca del río Jequetepeque.

b) Validar la información climática generada por el modelo regional PRECIS para el tiempo actual.

a) Calibración y validación del

modelo hidrológico SWAT

para la cuenca del rio

Jequetepeque

INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

MATERIALES

Cartas Nacionales

Modelos digitales de elevación

Estudios y mapas de suelo

Mapas de uso actual de tierras

ONERN 1988, CEDEPAS, 2006 http://escale.minedu.gob.pe/descargas/mapa.aspx

UBICACIÓN

Temperatura Máxima

http://dger.minem.gob.pe/atlassolar/#

Temperatura Mínima

Precipitación

Velocidad De viento

Radiación solar

Estación pluviométrica Quebrada onda

Estación pluviométrica Llapa

Estación pluviométrica Asunción

Estación pluviométrica San Juan

Estación CO Magdalena

Estación pluviométrica Contumaza

Estación pluviométrica Chilete

Estación pluviométrica Huacraruro

MATERIALES

INFORMACIÓN METEOROLOGICA

Estación hidrológica Yonan

Sistematización de la información

requerida

• Modelo de Elevación Digital

Descarga

Proyección Geográfica

http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp

Pendiente en (%)

Ligeramente inclinado 0-7

moderadamente inclinado 7-12

Fuertemente inclinado 12-25

Algo Escarpado 25-50

Escarpado a muy escarpado >50

• Mapa de Pendientes

Shuttle Radar Topographic Mission la NASA (SRTM)

a. Sistematización de la Información Requerida

• Estudio de Suelos

Materia orgánica

Granulometría

(Arcilla, Limo Arena)

Permeabilidad

Estructura

Calicatas

Sistematización de la información

requerida

Sistematización de la información

requerida

• Estudio de Suelos

Densidad aparente

Grupo hidrológico del suelo

Rawls et al. 1992.

Conductividad hidráulica saturada

Factor de Erodabilidad USLE (K)

Grupo

Hidrológico

Conductividad

Hidráulica

mm/hora

A > 110

B 11 - 110

C 1,1 - 11

D < 1,11

Clase

Textural del Suelo

Densidad Aparente.

g/cm3

Arena franca 1.49

Franco arenosa 1.45

Franca 1.42

Franco limosa 1.32

Franco arcillosa 1.42

Arcillo arenosa 1.51

Arcilla 1.39 Capacidad de retención de agua

disponible (AWC): AWC = (Capacidad de Campo) –

(Punto de Marchitez)

K = [(2,1*M1,14 *(10)-4 *(12-a)) +

3.25*(b-2) + 2.5*(c-3)]*1.2928/100

Tipo

Suelo

Código

SWAT % Área

Tipo Suelo

Código

SWAT % Área

L 52.53 T3T4 0.50

T 25.49 L5 0.38

R 7.43 LR 0.38

H 6.56 L3 0.36

L6 1.27 R2 0.25

T2 1.04 T6 0.09

MC 0.87 T8 0.07

MM 0.75 G 0.07

T5 0.65 L2 0.07

K 0.62 H2 0.05

L4 0.51 T7 0.04

Sistematización de la información

requerida

• Mapa de Suelos

• Cobertura de tierras y uso actual de tierras

Bosques de reforestación

Pastos temporales y

ganaderos

Pastos permanentes y

bosque caducifolio

Cuerpos de agua y

ríos

Laderas sin vegetación

Sistematización de la información

requerida

INFORMACIÓN METEOROLOGICA

Precipitación

Temperaturas Máximas

Registros de 30 años

Temperaturas Mínimas

Sistematización de la información

requerida

Estadísticas climáticas

Esquema de Eejecución del modelo ARCSWAT

SUB CUENCAS HRUs

CALIBRACIÓN

CALIBRACIÓN

Eejecución del modelo ARCSWAT

DEM

Sub-cuencas de unidades de

respuesta hidrológica

Interfaz del modelo Hidrológico

Interface Land Use/Soils/Slope Definition

Eejecución del modelo ARCSWAT

Mapa de Cobertura

Mapa de Suelos

Mapa de Pendiente

Datos meteorológicos

Temperaturas

Máximas y

Mínimas

Precipitación

Eejecución del modelo ARCSWAT

Estadística climática

Análisis de Sensibilidad

Tiempo de retardo del agua subterránea

Número de Curva

Efectos sobre el flujo base de los parámetros hidrológicos

El factor alfa del flujo base

Ranki

ng

Parámetro Descripción Rango Calibración

final

1 Alpha_Bf El factor alfa del flujo base 0 - 1 0.048

2 Gw_Delay Tiempo de retardo del agua

subterránea

0 - 500 0.1

3 Cn2 Número de Curva 1 - 100 90

4 Gw_Revap Coeficiente de aguas subterráneas

Revap

0.02 - 10 0.02

5

Gwqmn Umbral de profundidad del agua en el

acuífero

0 - 5000 0

6 Slope Pendiente -25% - +25% _ _

7

Epco Factor de compensación de absorción

de la planta

0 – 1 1

8

Esco Factor de compensación evaporación

del suelo.

0 - 1 0.95

9

Sol_Awc Capacidad disponible de agua de la

capa de suelo.

-25% - +25% _ _

10 Revapmn Umbral de almacenamiento Revap. 1. - 500 1

Calibración y Validación

Validación

Calibración

R=0.9457

R=0.9499

b.- Validar la información climática

generada por el modelo regional

PRECIS para el tiempo actual.

OBJETIVO

SALIDAS DEL MODELO CLIMÁTICO

REGIONAL PRECIS

Comparación de salidas del modelo CGCM2 con el periodo

interpolado

Temperatura mínima Temperatura máxima Precipitación

http://www.ccafs-climate.org/download_sres.html

Comparación de salidas del modelo HADCM3 con el periodo interpolado

Temperatura mínima Temperatura máxima Precipitación

http://www.ccafs-climate.org/download_sres.html

Corrección de las salidas interpolando linealmente

VALIDACION

VALIDACIÓN DE LAS RECIPITACIONES

Observado Simulado PRECIS R2

BIAS (%)

Significancia

Estación (Latitud : Longitud) r > t α

Contumaza (-7.5°S. : -79.5°O.) 0.96 -5.4 0.98 > 0.28 0.001

Chilete (-7°S. : -79.5°O.) 0.90 78.8 0.94 > 0.45 0.001

Llapa (-7°S. : -79.5°O.) 0.97 -0.2 0.98 > 0.25 0.001

Asunción (-7.5°S. : -79°O.) 0.77 -49.3 0.87 > 0.70 0.001

San Juan (-7.5°S. : -79°O.) 0.87 -30.3 0.93 > 0.53 0.001

Magdalena (-7.5°S. : -79°O.) 0.78 -73.1 0.88 > 0.68 0.001

Huacrarucro (-7.5°S. : -79°O.) 0.88 1.2 0.93 > 0.51 0.001

Porcon (-7°S. : -79°O.) 0.56 -27.5 0.74 > 0.66 0.01

Temperatura Observado Simulado PRECIS

R2 BIAS (%)

Significancia

Estación (Latitud : Longitud) r > t α

Máxima

Talla (-7.5°S : -79.5°O) 0.93 24.8 0.96 > 0.38 0.001

San Juan (-7.5°S : -78.5°O) 0.56 18.9 0.75 > 0.66 0.01

Contumaza (-7.5°S : -79°O) 0.86 -13.28 0.93 > 0.54 0.001

M nima

Talla (-7.5 °S : -79.5°O) 0.97 -9.6 0.99 > 0.23 0.001

San Juan (-7.5°S : -78.5°O) 0.54 24.9 0.74 > 0.67 0.01

Contumaza (-7.5°S : -79°O) 0.83 -38.3 0.91 > 0.59 0.001

VALIDACIÓN DE LAS TEMPERATURAS MÁXIMAS

Y MÍNIMAS

c.- Determinar el impacto del

cambio climático sobre la

disponibilidad hídrica.

OBJETIVO

Construcción de los escenarios climáticos

Lu, X. (2006); Lenderink et al 2007; IPCC-TGCIA, 2007

Escenarios de Precipitación

Escenarios de Temperaturas

𝑃2050 = 𝑃𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ (1 +%𝑃2050

100)

%𝑃2050 =𝑃2050 − 𝑃𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒

𝑃𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒∗ 100

𝑇2050 = 𝑇𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 + ∆𝑇2050

∆𝑇2050= 𝑇2050 − 𝑇𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒

Escenarios de precipitación

A2

B2

Escenarios de temperaturas máximas

A2

B2

Escenarios de temperaturas mínimas

A2

B2

Concentración de CO2 para los escenarios A2 y B2

AÑO B2 A2

2030 425 ppm 450 ppm

2060 500 ppm 580 ppm

2050 575 ppm 775 ppm

Variación del CO2 Para los Escenarios A2 y B2

Un aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 resultará en una reducción de la conductancia estomática de hojas reduciendo su perdida de agua por tanto la evapotranspiración será menor. Ficklin et al., 2009 330/*4.04.1* 22

COggCO

Eejecución del ArcSWAT Con nuevos

escenarios climáticos

Precipitación

Temperatura máxima

Temperatura mínima

Simulación del ARCSWAT

Escenarios climáticos

Análisis de resultados

Impactos del cambio climático sobre los

Caudales Caudales proyectados para los escenarios A2 y B2 interpolados linealmente

Caudales proyectados para los escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE

Impactos sobre la disponibilidad hídrica al

50% Caudal medio

Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente

Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE

Impactos sobre la disponibilidad hídrica al 75%

Fines Agrícolas

Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente

Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE

Impactos sobre la disponibilidad hídrica al 90%

fines energéticos

Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente

Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE

Impactos sobre la disponibilidad hídrica 95%

fines de consumo humano

Escenarios A2 y B2 interpolados linealmente

Escenarios A2 y B2 interpolados por el CPTEC-INPE

• El rendimiento del modelo fue considerado como aceptable, por tanto el modelo hidrológico ArcSWAT logro simular las condiciones hidrológicas de la cuenca.

• El modelo PRECIS fue capaz de replicar las condiciones climáticas actuales de la cuenca así como en comportamiento estacional de las temperaturas y la precipitación, por lo que las proyecciones a futuro pueden ser utilizados para estudios posteriores.

• En los próximos 90 años el caudal se incrementa hasta en un 122.6 y 96.2%, de la misma manera el flujo base se incrementó hasta en un 213.8 y 118.2% para los escenario A2 y B2 respectivamente por lo que la disponibilidad hídrica para el periodo del 2085-2095 se incrementa.

CONCLUSIONES CONCLUSIONES

• Se recomienda que los resultados de este estudio sean tomados como un punto de partida para nuevos estudios.

• Generar escenarios de cambio climático a mayor detalle y utilizar diferentes salidas de modelos regionales.

• Continuar con el estudio e incluir las variables que se mantuvieron constantes al momento de realizar el estudio, como el cambio del uso de la tierra, el incremento del área foliar de las plantas a fin de mostrar el efecto cambio climático global en toda la cuenca del río Jequetepeque.

• Realizar estudios similares a éste en otras cuencas del país en donde se presenten poblaciones importantes, actividades agrícolas o donde se encuentren instaladas hidroeléctricas, cuyo funcionamiento se vea amenazada por los impactos del cambio climático.

• Exhortar a las instituciones públicas en la necesidad de mejorar el servicio de medición de datos hidrometeorológicos en las cuencas de todo el país.

RECOMENDACIONES

GRACIAS