riesgos climáticos y el abastecimiento de agua en monterrey · riesgo del sistema de...
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Riesgos climáticos y el
abastecimiento de agua en
Monterrey Dr. Aldo Iván Ramírez O.
Dr. Nicholas Sisto
Dr. Ismael Aguilar
Dr. Víctor Magaña
Querétaro, Qro., Julio de 2015
V Seminario Internacional de Potamología
Material de soporte
1. “Fortalecimiento de la gobernanza hídrica en contextos
de cambio climático: el caso del Área Metropolitana de
Monterrey”, Programa de Asentamientos Humanos de las
Naciones Unidas (ONU-Habitat), 2012-2013.
2. “Agua para Monterrey: logros, retos y oportunidades para
Nuevo León y México”, Servicios de Agua y Drenaje de
Monterrey I.P.D. (SADM), 2013-2015.
3. Artículo aceptado en un número especial de: Physics and
Chemistry of the Earth Journal . “Appropriate Technology
and Climate Change Adaptation in the Water Sector”
Zonas áridas de México
Clasificación basada en el índice de aridez
Radio de influencia de 200 km
Trayectorias de ciclones
1851 - 2010
Lluvia media
anual (mm)
0
250
500
750
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Pre
cip
ita
ció
n (
mm
)
Acumulado anual Promedio
Variabilidad en la oferta Precipitación anual 1947-2013 (mm)
Con datos de CONAGUA (Estaciones 19049 y 19052)
622 mm
0
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2,000
3,000
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0
Gasto
máxim
o (
m3/s
) Variabilidad en la oferta
Escurrimientos en el río Santa Catarina a la altura del AMM
Gilberto
Emily
Alex
El AMM es el tercer núcleo poblacional más grande del país
(+4 Millones). Mantiene una base industrial y de
manufactura importante, con inversiones relevantes del
extranjero.
La lucha por el agua en el AMM gira en gran medida en
torno a la escasez en esta región de limitada precipitación,
a menos claro, que ocurra un huracán.
El patrón de urbanización en el AMM incide
adversamente en la vulnerabilidad hídrica metropolitana.
También inciden su orografía y geografía.
El contexto del agua en Monterrey
El entendimiento de la problemática del agua y de las
soluciones correspondientes requiere de una perspectiva
regional amplia.
La cuenca del río San Juan no está contemplada en el tratado
de 1944 entre México y E.U, pero tiene un rol importante en
la relación binacional.
SADM opera el sistema de agua en el AMM. Tiene un
portafolio de fuentes tanto subterráneas como superficiales.
Da servicio a casi 1.2 millones de clientes (doméstico,
industrial y otros), con niveles de eficacia y eficiencia muy por
encima del promedio nacional y comparable con ciudades en
el extranjero.
El contexto del agua en Monterrey
• El crecimiento de la población
• La urbanización
• La variabilidad y el cambio climático
Principales factores de los problemas
de cantidad, calidad y disponibilidad de
agua
El AMM en la cuenca del Río San Juan
La hidrografía de la región
Infraestructura hidráulica
Suministro por tipo de fuente
La Boca
Cerro Prieto El Cuchillo
Suministro por tipo de fuente
La Boca
Cerro Prieto
El Cuchillo
Suministro de agua superficial
por presa
Transferencias de la presa
El Cuchillo a Marte R. Gómez
El whiskey es para beber; el agua es para pelear.
Mark Twain
Riesgo del sistema de
abastecimiento al AMM
El riesgo se define en términos de una reducción
significativa y súbita (rápida) en el abastecimiento del
agua a los usuarios del AMM
• El riesgo se analiza como una función de:
1. Amenazas (exógenas, clima)
2. Vulnerabilidad (endógena, propiedades del
sistema).
La amenaza climática
El Índice de Precipitación Estandarizada (SPI)
Los valores del SPI para la región central de
Nuevo León (donde se ubican las fuentes de
agua para el AMM), calculados de Enero de 1941
a Julio de 2014 muestran importantes
fluctuaciones.
Tabla de valores del SPI
>+2.0
HÚMEDO
Extremadamente
húmedo
[+1.99 ... +1.50 ] Muy húmedo
[+1.49 … +1.00 ] Moderadamente
húmedo
[+0.99 … -0.99 ] APROXIMADAMENTE NORMAL
[-1.00 … -1.49 ]
SECO
Moderadamente seco
[-1.50 ... -1.99 ] Muy seco
<-2.0 Extremadamente seco
-3.50
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-1.50
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3
SPI (12 meses) Región Central Nuevo León
26 meses 58 meses 75 meses
El monitor de sequía, 2011
El 90% del país estaba en condiciones de sequía,
65% en sequía severa, más del 40% en sequía extrema
Vulnerabilidad
• 1954: el abastecimiento de agua al AMM
promediaba 802 l/s
• 2013: 11,004 l/s, incremento de 14 veces
• De 1954 a 2013: incremento anual promedio de
5.0 % (172.9l/s)
• El incremento del abastecimiento ha sido más o
menos consistente – una tendencia lineal captura
el 96% de la variación estadística
y = 185.59x - 361,592 R² = 0.96
0
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4,000
6,000
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10,000
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58
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19
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14
Su
min
istr
o (l
/s)
Total Supply Supply from Surface Sources
Vulnerabilidad
• El sistema de abastecimiento de agua al AMM ha probado, a pesar
de todo, ser robusto ante las amenazas del clima, incluyendo el
periodo seco severo de los 1950’s.
• La cada vez mayor dependencia de las fuentes superficiales pudo
haber incrementado esta vulnerabilidad. Periodos secos (poca
lluvia) implican bajos escurrimientos, menos entradas a las presas
y una mayor tasa de vaciado del agua almacenada.
• Desde 1994, en promedio, cerca del 60% del suministro total de
agua viene de las fuentes superficiales (Las presas La Boca, Cerro
Prieto y El Cuchillo), mismas que muestran ser muy sensibles a la
variabilidad climática, incluso al tiempo atmosférico.
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SP
I
Vo
lum
en
(M
m3)
La Boca Cerro Prieto El Cuchillo SPI Median SPI
Vulnerabilidad
• Las fluctuaciones en las precipitaciones
claramente tienen influencia en los volúmenes
almacenados de agua superficial, aunque la
relación no es tan simple (otros factores,
retrasos, etc.)
• Los datos muestran que los periodos
excepcionalmente secos previamente
identificados (1994-1999 y 2011-2013) se
asocian con los niveles más bajos de las presas
(los menores volúmenes almacenados)
Vulnerabilidad
Las correlaciones incrementan la vulnerabilidad del sistema
El Cuchillo Cerro Prieto La Boca SPI
El Cuchillo 1 0.81 0.42 0.58
Cerro Prieto 0.81 1 0.53 0.59
La Boca 0.42 0.53 1
SPI 0.58 0.59 0.47 1
Vulnerabilidad
No toda el agua almacenada está disponible para
extracción (y suministro). La obra de toma no puede sacar
agua por debajo de un cierto nivel (crítico) – lo que define
el nivel (y capacidad) mínimo de operación
Capacidad de Almacenamiento (Mm3)
Presa Mínima de operación Máxima de operación Máxima
El Cuchillo 100.10 1123.14 1784.29
Cerro Prieto 24.83 300.00 393.00
La Boca 0.84 39.49 42.63
Total 125.77 1462.63 2219.92
0
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Min. Operating capacity Max. Operating capacity Max. capacity
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ne
-14
%
Almacenamiento (% NAMO) NAMO
Almacenamiento conjunto
En Monterrey…
Los huracanes: una “maldición bendita”
Vulnerabilidad
Para medir la disponibilidad (agua superficial)
definimos:
El histograma histórico de frecuencias del IVN ilustra
la probabilidad de una baja disponibilidad de agua
superficial
1.2%
19.2% 19.2%
4.8%
2.4% 2.0% 2.0%
14.8%
12.4%
6.4%
7.6%
3.2% 2.8%
2.0%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
0
5
10
15
20
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30
35
40
45
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<10 10-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 80-89 90-99 100-109
110-119
120-129
>130
Índice de Volumen Neto 40% de las ocasiones el IVN < 30%
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50
100
150
200
250
300
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Vo
lum
en
(M
m3)
Evaporation Losses Extraction for Supply
Volumen perdido por evaporación vs
extracción para AMM
Evaporación promedio = 9.00 m3/s
Extracción promedio = 5.00 m3/s
1998 y 2013 años similares y
cercanos a una crisis
0
10
20
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Jan. Feb. March April May June July Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.
Índ
ice
de
Vo
lum
en
Ne
to
2013 1998
En ambas ocasiones, el “azar” (lluvias extraordinaria de
otoño) “resolvió la situación”. En 2013, Ingrid (y Manuel)
Riesgo mayor en 2013 ( 1,161,577 usuarios ), contra 1998
( 668,962 usuarios ).
Claramente, un periodo seco similar al de los 1950s’ habría
colapsado al sistema en ambos años.
Con el continuo crecimiento de la demanda (y el número
de usuarios) en el futuro, un periodo similar al de 2011-
2013 colapsaría al sistema
1998 y 2013 años similares y
cercanos al colapso
Evidencia de adaptación:
1998 2013 Suministro (l/s) promedio
anual
Suministro (l/s)
promedio anual
Total Superficial Subterrá-
neo Total Superficial
Subterrá-
neo
1998 9,407 5,240 4,167 2013 11,004 6,241 4,763
1997 9,822 5,922 3,900 2012 11,183 6,948 4,235
Δ (%) - 4.2 - 11.5 +6.8 Δ (%) - 1.6 - 10.2 +12.5
1998 y 2013 años similares y
cercanos al colapso
“M’ijo, algún día todo esto será suyo”
“¿y el agua apá?”
El futuro no es ya lo que solía ser
Arthur C. Clarke
Todos deberíamos preocuparnos por el
futuro. La verdad es que allí es donde
pasaremos el resto de nuestras vidas
Charles Kettering
El futuro: el cambio
climático
• Las proyecciones globales son algo inciertas, y las
regionales lo son quizás un poco más.
• Las proyecciones de cambios en temperatura:
consistentes en aumento. Las de precipitación: con
oscilaciones.
• La literatura sobre los escenarios de precipitación
asociados con el CC para el Norte de México
sugieren un aumento en los periodos secos
1. No será más húmedo (y probablemente será más
seco).
2. No será más estable (y probablemente sea más
extremo).
• Con o sin cambio climático, la necesidad de adaptación
es clara y urgente. Los escenarios de cambio climático
sugieren que dicha necesidad será más aguda que lo
que sugiere el registro histórico.
Las proyecciones propias para la cuenca del Río San Juan,
sugieren que el clima regional:
El futuro: el cambio climático
Cambio en la temperatura
Monterrey GCM (2081-2100)
Cambio precipitación Cambio días con lluvia
Cambio en la precipitación
Cambio en la precipitación Cambio en los días con lluvia
Climate Change Knowledge Portal 2.0
Cuenca del Bravo
Cambios en el ciclo hidrológico
Diagrama de cambio en
parámetros del ciclo hidrológico y
del clima para la cuenca del Río
Bravo bajo un escenario de
emisiones A2 usando el ensamble
de modelos de IPCC (2007)
regionalizados para el periodo
2050-2059 Climate Change Knowledge Portal 2.0
Conclusiones: medidas de
adaptación
Tecnología: infraestructura dura
• Se requieren (o requerirán) nuevas fuentes de agua
para satisfacer la demanda creciente.
• Se necesitan nuevas fuentes de abastecimientos que
no guarden estrecha correlación con las existentes,
para minimizar el riesgo presente y futuro.
• Optimización del manejo de las fuentes superficiales vs
las fuentes subterráneas
Políticas: infraestructura suave
• Protocolos de emergencia: con visión, fijando prioridades y
jerarquías claras con respectos a los usos y usuarios del agua
• Manejo de la demanda (racionar): por cantidad y/o por precio
• Buenas noticias: el AMM está sectorizada en más de 3,300
circuitos, que pueden controlarse independientemente, por lo
tanto, un control preciso es técnicamente posible
• El diseño/aprobación/implementación de esas políticas no es
tarea fácil
Conclusiones: medidas de
adaptación
Gracias Dr. Aldo I. Ramírez
Aquel que resuelva el problema del agua se
merece no un Premio Nobel, sino dos: uno por la
ciencia y el otro por la paz.
John F. Kennedy