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Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana Module 4. 1
Cambio Climático y Recursos Hídricos Sub-Módulo 1
Contenido de la lección 1. 0. Objetivos del Curso y Resultados del Aprendizaje 1. 1 Cambio Ambiental Global & Agua 1. 2. Recursos Hídricos Urbanos (RHU) – Los Ciclos del Agua Global y Urbano 1. 2. 3. Recursos Hídricos Relacionados al Ciclo Hídrico Urbano 1. 3. Infraestructura Hídrica Urbana (IHU) 1. 4. Impactos del Cambio Climático en los Recursos Hídricos & Infraestructura 1. 5. Impactos del Cambio Climático en la Infraestructura Hídrica Urbana (IHU) 1. 6. Cambio Climático y los Impactos en Saneamiento Urbano 4 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Contenido de la lección 1. 7. Impactos del Cambio Climático en Saneamiento Urbano (Mitigación y Adaptación) 1. 8. Planificación Hídrica Urbana Adaptativa para el Cambio Climático 1. 9. Adaptación de la Infraestructura 1. 10. Aspectos tecnológicos de la gestión de Lluvias 1. 11. Planificación del uso de tierras y Cambio Climático 1. 12. Conclusiones & Recomendaciones 1. 13. Caso de Estudio: Ciudades con necesidades especiales – América Latina y el Caribe (Ciudad de México) 1. 14. Sugerencias para el trabajo práctico – Aprendizaje dirigido por los estudiantes 5 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Objetivos del curso • Proveer un panorama del impacto del cambio climático en el ciclo entero del agua, la sostenibilidad urbana y la salud pública. • Ayudar a los participantes a entender métodos y herramientas de evaluación de los impactos del cambio climático previsto para sus recursos hídricos y el ciclo urbano. • Proveer un inventario de medidas de mitigación y adaptación (incluyendo medidas estructurales y no estructurales) relaciondas al cambio climático y a la gestión hídrica urbana. • Ayudar a los participantes a entender como integrar métodos de mitigación y adaptación en las decisiones de ordenamiento territorial. • Inspirar a los entendidos a trabajar en el nivel local y promover la participación de la comunidad 6 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Resultados del Aprendizaje • Los participantes serán capaces de adquirir un entendimiento propio de diferentes componentes del ciclo hídrico urbano. • Se entienden los impactos y evalúan los resultados del cambio climático previsto en el ciclo hídrico urbano. • Los participantes serán capaces de discutir como afecta el cambio climático la demanda y el suministro de agua bajo diferentes escenarios espaciales y temporales. • Se entiende las técnicas integradas de manejo del ciclo hídrico urbano para el cambio climático y enfoques disponibles para los diferentes interesados (gobiernos locales y nacionales, empresas de servicios y comunidades locales). 7 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Cambio Ambiental Global y el Agua Cambio ambiental global: población, urbanisación, y clima • Crecimiento de la población muncial – 2030 (66%) • Cambio en las ciudades para el 2030 (276%). • Mayor frecuencia de eventos climáticos extremos • Aumento del nivel del mar (1 -5 m) , 4% de las áreas urbanas mundiales afectadas 8 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana Aumento global del nivel del mar del escenario IS 92 a (del PICC, 2007).
Conceptos Básicos del Cambio Climático § Cambio climático previsto: § temperatura, precipitación, patrones de viento, humedad del aire, etc. § Las más mencionadas son la temperatura proyectada y los cambios de precipitación. § Consecuencias en el ambiente físico y humano. § Modelos de Proyección del Cambio Climático para 2100: § Las temperaturas globales aumentarán alredor de 1. 4 – 7 o. C. § La precipitación global aumentará mientras que se prevee que algunas áreas experimenten reducciones con variaciones en las escalas local y regional 9 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Conceptos Básicos del Cambio Climático § Los modelos del cambio climático esconden las realidades locales y regionales. La variaciones pueden ser influenciadas por: § topografía, concentración de la población, urbanización, § actividades industriales § masas de agua, etc. § Esto afectará el ciclo urbano del H 2 O. § Variables – a ser consideradas en las medidas de adaptación y mitigación para el cambio climático. § La adpación y mitigación efectivas requieren asociaciones entre expertos: § Planificación; clima; demografía y expertos de hidrólogía. § Desarrolladores de modelos 10 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Recursos Hídricos Urbanos(RHU) – Los ciclos globales y urbanos del agua § El ciclo global hidrológico/del agua – trayectoria natural cíclica del agua § Descripción del ciclo: § Precipitación → flujos de superficie y del suelo → masas de agua → evaporación → Precipitación. § La vegetación extrae agua del suelo hacia la atmósfera mediante la transpiración. § El vapor de agua atmosférico se condensa dando lugar a las precipitaciones nuevamente. 11 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
El ciclo global del agua Fuente: Miller, 1996, p. 117 12 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
El Ciclo Urbano del Agua § El ciclo urbano del agua es un aparte del ciclo global del agua descrito – Ciclo del agua hecho por el hombre– interferencia humana. § Intervenciones humanas: Reservorios, redes, agua potable. § Usos del agua potable: domésticos, exteriores, servicios públicos, comerciales e industriales. § En consecuencia: aguas urbanas residuales, desagües, y agua de lluvia. 13 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
El ciclo urbano del agua Fuente: Marsalek et al. , 2006, p. 3 14 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Servicios provistos por el ciclo urbano del agua Vievienda Transporte Salud Energía Ciclo Urbano del Agua Parques y Recreación Residuos Agricultura Urbana 15 Planificaci ón del uso de suelo Económía Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Recursos Hídricos relacionados al Ciclo Urbano del Agua q Suministro Atmosférico: varias formas de precipitación. q Fuentes lineales: manantiales, riachuelos y ríos. q Masas de agua: lagos, reservorios, mares, océanos, y humedales q Aguas subterráneas: acuíferos y flujos subterráneos q Estas fuentes de agua no operan aisladamente. • Cambio Climático y Planificación: - consideración del sistema hidrológico como un todo. 16 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Infraestructura Hídrica Urbana (IHU) IHU involucra servicios escenciales incluyendo agua para beber y gestión de inundaciones Tokyo transport & storm water management infrastructures (Source: Bobylev, 2005) 17 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Infraestructura Hídrica Urbana (IHU) Las áreas centrales de las grandes ciudades poseen infraestructura de servicios muy significativa. Usualmente, la cuota más grande en volumen está relacionada con la infraestructura del agua Fuente: International Tunneling Association 18 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Infraestructura Hídrica Urbana (IHU) Longitud de redes de servicios debajo de las mayores pistas en el centro de Tokio Servicio Logitud total, (km) 2737 Longitud por km de pista (km) 17. 0 Electricidad 1498 9. 3 Gas 326 2. 0 Redes de agua 367 2. 3 Drenaje 311 1. 9 Telecommunicación Fuente: Matsumoto, 2005 19 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del cambio climático en los recursos hídricos y la infraestru - Impactos Globales § § § 20 Aumento del nivel del mar → intrusión del agua salada en los acuíferos urbanos costeros. Disminución de superficies para vertimentos, riachuelos y flujos de río en algunas áreas. En otras partes, incremento de la precipitación o eventos de lluvias extremas → inundaciones. Climas secos → caída de los niveles de reservorio y aguas de subterráneas → suministro de agua reducido. Incremento de temperaturas→ alta actividad bacterial y proliferación de algas que afectan la calidad del agua. Incremento de la precipitación → erosión y sedimentación de reservorios → aguas de poca calidad. Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos regionales § § § 21 Los modelos de cambio climático global omiten variaciones regionales. La reducción de la escala para modelos regionales ayuda a la planificación para el cambio climático. La precipitación proyectada variará con diferentes regiones climáticas. La precipitación se proyecta de la siguiente manera: § Incremento en las latitudes mas áltas. § Incremento de la precipitación de invierno → incremento en flujos de riachuelos y caudales. § Reducción de lluvias de primavera y verano → flujos bajos. § Incremento en muchas regiones ecuatoriales y tropicales. § Incremento en el suministro de agua urbana pero con retos para la calidad del agua. Incrementeo de las temperaturas en latitudes medias, sub-tropicales, áridas y semiáridas. Por consiguiente precipitaciones reducidas cortando el suministro de agua urbana. Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos regionales • Cambio Climático en Europa: • Modelo climático regional (Reg. CM 3): • Cambios hasta 2071 -2100 en relación a 1961 -1990 Cambios en la precipitación anual promedio Cambios en la temperatura promedio Fuente: Univ. of Natural Resources and Life Sciences IWHW-BOKU, Vienna. 22 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos regionales • Ejemplo: Cambios Hidrológicos en la Cuenca Alpina • Cambios de descarga hasta la fecha, del Modelo Climatico 2 Fuente: Univ. of Natural Resources and Life Sciences IWHW-BOKU, Vienna 23 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del Cambio Climático en la infraestructura hídrica urbana (IHU) Impactos del Cambio Climáticao en IHU (resumen) Impactos relacionados al Clima Ejemplos de IFU (*) afectados Inundaciones de IFU, erosión de caminos Aumento del nivel del mar, y Daños de estructuras de la IFU, erosión de subsecuentemente el aumento de los niveles de suelos agua superficial y subterránea Temperaturas extremas (aire y agua) Bombeo y otros equipamientos técnicos en funcionamiento Eventos de clima extremo Variedad de daños estructurales Invasión de aguas saladas en áreas de agua fresca Cambios en la flora y la fauna (especies invasivas) Cambio de temperaturas promedio Captación del suministro del agua, corrosión de estructuras Captación del suministro del agua Daños estrucuturales de tuberías en regiones del permafrost, cambiando el modo de operación (demanda promedio y pico) (*) IFU: Infraestructura Física Urbana Fuente: Bobylev, 2009, 2011 24 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del Cambio Climático en la infraestructura hídrica urbana (IHU) Amenazas relacionadas al Impactos en IHU Vulnderabilidad clima Inundaciones, precipitaciones Inundación de colectores y estaciones Alto extremas de bombeo, cloacas, y pozos de ventilación Inundación de estructuras subterráneas Bajo mediante fugas en estructuras de contención Impregnación del terreno adyacente Bajo debido al cambio en el nivel del agua durante la inundación Daño El daño estructural es bajo, el daño en equipamiento es alto a menos que se usen del tipo a prueba de agua Bajo si las fugas no son continuas Extremadamente alto, hasta el colapso estructural Alcantarillas y colectores de lluvias Media operando sobre su capacidad, puede llevar a su daño estructural Aumento del nivel del mar, y Daño estructural, “flotación” de canales Baja subsecuente aumento de los subterráneos niveles del agua superficials y subterránea Temperaturas atmosféricas Sistemas de bombeo pueden llegar a Baja extremas no operar temporalmente. Medio Vientos extremos Medio Daño estructural Baja Mediano, Alto en caso de falta de mantenimiento de la infraestructura urbana subterránea Bajo Fuente: Bobylev, 2009, 2011 25 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del Cambio Climático en el Saneamiento Urbano q Ø Ø 26 Impacto de altas temperaturas y reducción del suministro de agua Reducción de la disponibilidad de agua para la descarga de los sistemas de agua urbanos para inodoros. Disminución del suministro de agua para uso doméstico, vivienda, e higiene pública. Saneamiento doméstico/público empobrecido ya que el suministro afectará la salud humana. Incremento de enfermedades transmitidas por el agua debido al suministro inadecuado de agua potable, por tanto, se incrementa la mortalidad. Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del Cambio Climático en el Saneamiento Urbano q Ø Ø Ø q 27 El incremento de mucha precipitación ocasionaría: Posible sobre flujo para los sistemas de alcantarillado y letrinas; incrementando la vulnerabilidad urbana para brotes de enfermedades, p. e: cólera, etc. La posiblidad del incremento de mortalidad como resultado del brote de enfermedades y la presencia de patógenos. Los habitantes de las zonas marginales urbanas con saneamiento inadecuado serán los más vulnerables. Incremento de escorrentías, inundaciones urbanas, transporte de sedimentos, detritos y residuos sólidos en las áreas urbanas que afectarán la calidad de ambiente urbano incrementando el costo y efuerzo en limpieza urbana. Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del cambio climático en el saneamiento urbano (Mitigación and Adaptación) q Una planificación urbana proactiva debería excluir las áreas potencialmente inundables de los desarrollos propuestos. q Usar directrices apropiadas para zonas de amortiguamiento, nacional, estatal, regional y local para guiar los desarrollos. q El suministro alternativo de agua debería acumulada y reservada para mitigar crisis de escacez de agua (Sección…) q La sensibilización y educación de la población urbana sobre: o Usos sostenible del agua o Conservación del agua y fuentes alternativas de agua o Saneamiento urbano o Mitigación y Adaptación frente a inundaciones/sequías o Higiene urbana doméstica & pública. 28 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Planificación adaptativa del agua urbana para el Cambio Climático q Los impactos en el ciclo del agua urbana requieren una planificación estratégica y sostenible. Ø Lo estrategico involucra estrategias de largo plazo para la gestión integral del agua. Ø Requiere sinergias entre las diferentes gestiones urbanas, reduciendo conflictos. Ø Incluye gestión integrada (holística) de los componentes del ciclo del agua. q Medotos sugeridos de planificiación para la adaptación se listan en Loftus et al. (2011) Ø Se incluyen entre otras la adaptación de infraestructura, econónica y ambiental. 29 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Adaptación de la Infraestructura Perspectiva para IHU en el contexto del cambio global q Las incertidumbre ligadas a los cambios del clima local q Ejemplos de periodos prolongados de sequías y subsecuentes lluvias intensas necesitarían de: o Construcción de IHU adicional para reservar agua fresca o Más conductos o sistemas de descarga para prevenir inundaciones. q Dudas en tecnologías de IHU para resolver problemas actuales. Ø Un ejemplo: alcantarillado al vacío – pero ¿cuando se romperían? 30 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Adaptación de la Infraestructura Vulnerabilidad ¿una infraestructura vulnerable incrementa significativamente la vulnerabilidad de la ciudad? • Ejemplo, IUS es vulnerable a inundaciones, y predispone a que muchos servicios subterráneos puedan llevar a una paralización de la ciudad en caso de una enmergencia. Tokyo proyecto de parqueo subterráneo, ingreso al metro de Tokyo. Fuente : Bobylev, 2005 31 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Adaptación de la Infraestructura Adaptación de IHU para el cambio climático (para eventos climáticos extremos) Tanque de almacenamiento de agua de lluvias (derecha) adyacente al alcantarillado (izquierda) Fuente: Berliner Wasserbetriebe y Department of Urban Water Management, Berlin Institute of Technology. 32 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Adaptación de la Infraestructura Adaptación de IUS para el cambio climático (para eventos climáticos extremos) Una ranura vertical para instalar una barrera de agua en los ingresos de las estaciones subterráneas en Tokyo, Japó (izquierda); y una barrera para inundaciones en Venecia, Italia (derecha) - Fuente: Nikolai Bobylev, 2005. 33 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Aspectos tecnológicos de la gestión del agua de lluvias Ayudando a las ciudades a adaptarse al cambio climático: Oportunidades de la IHU y gestión de la IHU Infraestructura escencial: G-Cans, Tokyo es una infraestructura subterránea para la prevención de las inundaciones durante la temporada de lluvia Fuente: G-Cans project, Tokyo (http: //www. g-cans. jp/) 34 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Aspectos tecnológicos de la gestión del agua de lluvias Infraestructura escencial: G-Cans, Tokyo es una infraestructura subterránea para la prevención de las inundaciones durante la temporada de lluvia Fuente: G-Cans project, Tokyo (http: //www. g-cans. jp/) 35 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Aspectos tecnológicos de la gestión del agua de lluvias Sostenibilidad – Dilema de Adaptación: • Uso de suelo – ¿escorrentía superficial? • Energía para operar – ¿electricidad? • Energía incorporada para la construcción– ¿mitigación de CO 2? Infraestructura escencial: G-Cans, Tokyo es una infraestructura subterránea para la prevención de las inundaciones durante la temporada de lluvia 36 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana Fuente: G-Cans project, Tokyo (http: //www. g-cans. jp/)
Planificación del uso de suelo Cambios en el uso de suelo pueden incrementar la vulnerabilidad frente a inundaciones Fuente: Univ. of Natural Resources and Life Sciences IWHW-BOKU, Vienna. 37 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Planificación del uso de suelo Ruptura de Dique en el río Shinkawa en la ciudad de Nagoya Fuente: Univ. of Natural Resources and Life Sciences IWHW-BOKU, Vienna. 38 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Conclusiones y Recomendaciones § La mejor planificación para la adaptación se da cuando se modela a nivel regional y local. § La gestión del ciclo del agua debería integrase a todos los interesados. § Esto construye sinergias, mejora el conocimiento compartido y reduce los conflictos. § La gestión de la planificación del ciclo del agua urbana para el futuro debe ser holística, incluyendo todos los componentes del ciclo del agua urbana incluyendo suministro de fuentes y la gestión del agua residual. § Las empresas/departamentos del agua deberían asociarse con varios expertos. § La planificación del agua urbana debería ser estratégica y considerar IMU (infraestructura de mitigación urbana). 39 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Caso de Estudio: Ciudades con necesidades especiales de agua – America Latina y el Caribe (Ciudad de México) Panorama de América Latina y el Caribe • Se espera que la población urbana aumente a 609 millones en el 2030. • Es actualmente la región en desarrollo más urbanizada del mundo. • Mas del 80% de la población vive en pueblos y ciudades. • Es vulnerable al observar y proyectar impactos del cambio climático. 40 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Cambio climático y el sector hídrico en America Latina y el Caribe • El derretimiento de los glaciares en la cadena montañosa de los Andes, impacta: o Capacidad disminuida para generación hidroeléctrica. o Inestabilidad en el flujo río abajo para la agricultura y suministro del agua. • Altas temperaturas del océano y el aumento del nivel del mar ocasionarán: o Reducciones severas de los arrecifes de coral y salinización de los humedales costeros. • Huracanes más frecuentes e intensos se preveen para el Caribe y Centro América. • Esto pone mayores amenazas para el sustento y las infraestructuras. 41 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Los retos del cambio climático para América Latina y el Caribe 42 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Ejemplo: La mega cuenca de la Ciudad de México Problema asociado con el ciclo del agua urbana • • • Sobre extracción Hundimiento Vientos fuertes Inundaciones Cobertura de Tierra y superficie de escorrentía Fuente 1950 1960 1970 1980 199 2 2002 Interna (pozo, manantiales, ríos) 10. 8 16. 6 26. 0 41. 8 44. 4 45. 2 4. 4 10. 0 8. 4 5. 3 5. 9 10. 6 14. 9 60. 3 66. 0 Lerma Cutzamala Total 43 10. 8 21. 0 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana 36. 0 50. 2
Mexico City “Lerma” y “Cutzamala” son nombres de infraestructuras de suministro • El Sistema Cutzamala es un sistema hidráulico de acumulación, transición, tratamiento y distribución de agua fresca para la población y la industria de la Ciudad de México e inmediaciones, que corre a través de la Cuenca de México y el Valle de Toluca. ” • Lerma es un sistema similar pero fue construido anteriormente. 44 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Impactos del cambio climático observados y proyectados. • Ciudad de México sobre explota actualmente sus recursos hídricos. • Se espera que esta situación se agrave con el cambio climático. • Para 2020 la precipitación puede caer al 5%, la temperatura puede aumentar alrededor de 1. 2 grados. • Para 2030 la disponiblidad de agua disminuirá un 11. 2 %. • El volumen de agua extraído en 2007 = 59. 5 m 3/s, casi tres veces la tasa de recarga natural de la cuenca; • Las inundaciones son la fuente principal de desastres para el 70 % de las municipalidades 45 Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Sugerencias para el trabajo práctico– Aprendizaje dirigido por los estudiantes 46 Aspecto Actividad 1 El ciclo del agua urbana en el área Serviciso provistos, impactos previstos 2 Cambio climático y recursos hídricos Mapa de fuentes hídricas urbanas 3 Vulnerabilidad inundaciones 4 Infraestructura Hídrica Urbana (IHU) en tu zona 5 Mitigación y Adaptación al Cambio Climático de Tipo de Actividad dificultades e Discusión grupal comentarios & • Trabajo de taller/GIS Lab • Discusión grupal • Identificar áreas vulnerables a Trabajo de taller/GIS Lab inundaciones en relación a masa de agua inundables • Incluir un análisis de vulnerabilidad de inundaciónes • Impactos del cambio climático en IHU en • Trabajo de taller/GIS tu zona Lab • Diseño y mapeo de IHU en tu zona • Discusión grupal & • Impactos del cambio climático previsto comentarios en IHU en tu zona Identificar aspectos del cambio climático Discusiones, planificación en el ciclo del agua urbana de la zona de escenarios, papeles a desempeñar Cambio Climático y Gestión del Ciclo del Agua Urbana
Gracias! Para mayor información, visitar www. unhabitat. org/UNI Kristina Eisele Associate Human Settlements Officer, Capacity Development Unit, United Nations Human Settlements Programme Nairobi, Kenya www. unhabitat. org email: kristina. eisele@unhabitat. org tel: + 254 20 762 5395 Traducción al español: Richard Valdivia Sisniegas Foro Ciudades para la Vida (Lima – Perú)
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