Segundo CursoTaller sobre Modelacin y Prediccin Hidrolgica University
Segundo Curso-Taller sobre Modelación y Predicción Hidrológica University of Washington, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, y National Oceanic and Atmospheric Administration IMTA Jiutepec, Morelos. México. 30 de Marzo al 3 de Abril 2009
Participación • Universidad de Washington (UW) • Grupo de Investigación de Hidrología de Superficie, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, • Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) • Sub-coordinación de Hidrometeorología • Sub-coordinación de Gestión Integrada del Agua • National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Contribuciones: Responsables: • Shraddhanand Shukla (UW) • Dennis P. Lettenmaier (UW) • Chunmei Zhu (UW) • Francisco Muñoz Arriola (UW) • Theodore Bohn (UW) • René Lobato Sánchez (IMTA) • Alan Hamlet (UW) • Esteban Pardo García (IMTA) • Francisco Muñoz Arriola (UW) • Ana Wagner Gomes (IMTA) Ponentes: • Francisco Muñoz Arriola (UW) • Andrea Ray (NOAA)
Motivación • Hacer uso de tecnologías de modelación para contribuir al mejor entendimiento de la Hidrología en México • Mejorar el monitoreo y predicción de los recursos hídricos en México
Organización del Curso • Hidrología en un contexto climático y meteorológico • Modelaje Hidrológico – Practica con el modelo de Capacidades de Infiltración Variable (VIC) • Aplicaciones • Predicción hidrológica – – Practica con el Sistema de Predicción Hidrológica Humedad de Suelo Avenidas de Ríos Sequía • Experiencias en México
Generalidades • Organización – Hidrología en un Contexto Climático y Meteorológico • Retos de la predicción Hidrológica • México en un contexto global hídrico • Escalas de tiempo y espacio
Retos de la Predicción Hidroclimatológica en un Contexto Global • Entendimiento ciclo hidrológico local en un contexto global – El articular el papel del agua en un contexto más amplio asociado al sistema tierra – Nos permitirá ver nuevas rutas, umbrales y sorpresas que resalten el papel de los mecanismos de gran escala en la dinámica de los sistemas • Sustentabilidad de ecosistemas y del humano • Evaluarles como un sistema Global e Interactivo incluyendo • Procesos Físicos (Ciclo Hidrológico) • Procesos biológicos y biogeoquímicos (apoyados en la biodiversidad) • Procesos mediados por el ser humano (manejo del agua y gobernabilidad asociados la sociedad, economía y la salud humana global-local)
Cambios en las Características Físicas • Evaluación de cambios de largo periodo en el almacenamiento de humedad en la superficie y en la sub-superficie, el escurrimiento • Persistencia de cambios en los patrones de lluvia e hidrología locales • En general, hay un entendimiento deficiente en: – la manifestación global en los mecanismos locales – Intensidad de cambios en diferentes regiones
Escurrimiento Global http: //www. grdc. sr. unh. edu/html/Runoff/animation. html
Cambios en la Química y Biología • Hay modificaciones de largo periodo en los flujos de nutrientes y sedimentos en los diferentes componentes del ciclo hidrológico (además de los niveles de parámetros clave en la calidad de agua y el hábitat) – Calidad del agua en países desarrollados mejora mientras en países en desarrollo se deteriora • Persiste el uso desmedido de los recursos biológicos en ecosistemas acuáticos – Más del 20% de los peses de agua dulce se encuentran extintos o bajo amenaza de extinción en décadas recientes • Deficientes sistemas de monitoreo en el mundo, por lo tanto, hay una deficiente medición de estos problemas
Monitoreo de Calidad de Agua GEMS
Cambios en el Uso y Consumo Antropogénicos del Agua • Existen cambios en el uso de agua por diferentes sectores económicos y regiones • Países desarrollados muestran una ligera baja en el consumo de agua mientras que países en desarrollo la incrementan dramáticamente • Producen cambios en los patrones de estrés hídrico consecuencias globales inciertas • Sólo recientemente se ha iniciado el análisis de los cambios en el uso del agua (cambios poblacionales, de ingreso, tecnología y patrones de consumo) y sus impactos en la sociedad, salud humana y el crecimiento económico
Consumo Mundial de Agua
México en un Contexto Global Hídrico • Diversidad climática que va desde tropical a árido • Una amplia características topográficas • Amplia diversidad de ecosistemas, suelos, cultivos agrícolas, desarrollos urbanos, etc. • En vías de Desarrollo Económico • Crecimiento Poblacional Sostenido • Impacto al Medio Ambiente • Baja inversión (pública y privada) en ciencia y tecnología • Deficientes sistemas de monitoreo y análisis por falta de apoyo
Diversidad Biogeográfica, Topográfica, Geológica, Hidrológica, y Climática • 23 regiones climáticas • Casi 10 veces menos estaciones meteorológicas que los vecinos • 1 hidrólogo o meteorólogo por cada 500000 de habitantes (los Dificultad para las • • Mayor tasa de vecinos tienen 1 por cada 20000) mediciones (en todo el • deforestación en Norte Act. Minera, • La sequía es la mayor fuente de mundo) America usualmente asociada a perdidas en el sector agrícola Escaso conocimiento en • • Creciente introducción contaminación del • Fenómenos hidrológicos en un regiones con relieve de de transgénicos Medio Ambiente contexto meteorológicos y • este tipo Alta tasa de climáticos poco estudiados desaparición de especies • • Más del 70% de la 13 grandes regiones superficie terrestre se • Regiones sismológica y hidrológicas encuentra en áreas de • vulcanicámente activas Fenómenos • topografía escarpada Más alta biodiversidad • en los paises de Tipo de suelo esta importantes el monzón • de mexicano y la sequía Los mayores relacionado con la Norteamerica asentamientos humanos disponibilidad recursos interestival • se encuentran tierra La actividad agrícola es • renovables y no Influencias de escala aún de las más adentro (no en las zonas renovables media y alta: Oscilación importantes costeras) • • Actividad minera Décadal del Pacifico y El Mayor diversidad en insipiente desde la Niño variedades de maíz en el • colonia (incluida la Zonas de actividad mundo actividad petrolera) eólica y mareas importantes
México en un Contexto Global Hídrico • Retos – Conservación de la biodiversidad natural (y agrícola) – Sustentabilidad de ecosistemas y de actividades humanas – Investigación de diferentes regiones climáticas en diferentes escalas espaciales y temporales • Monitoreo, predicción, y análisis • Implicaciones – Desarrollo Económico y Social – Salud Humana – Sectores involucrados: social, económico, gubernamental, científico y tecnológico
Cómo Afrontar los Retos Asociados a la Problemática del Agua La Propuesta • Usar la infraestructura y conocimiento existente en conjunción con nuevos desarrollos científicos y tecnológicos Herramientas • Incrementar y mejorar mediciones (usar nuevas técnicas) • Modelaje Ambiental (hidrológico, atmosférico, biogeoquímico, acoplamientos) • Sistemas de monitoreo y predicción ambiental (conjunción de las herramientas anteriores) Metas • DESARROLLAR, TRANSFERIR y APLICAR adelantos científicos y tecnológicos • Sostener las actividades humanas y del sistema tierra (ecosistemas) en ARMONÍA.
Contexto Climático y Meteorológico http: //trmm. gsfc. nasa. gov/trmm_rain/Events/all_years. 3 B 43. color. annotated. gif http: //nomads. ncdc. noaa. gov/images/grid-221. gif http: //www. hydro. washington. edu/forecast/sarp/
ESCALA ESPACIAL tiempo Flujos de Humedad y Energía
Escala Temporal Atmósfera Meteorología hoy 1 semana Superficie Terrestre Paleoclimatología 2 semanas Climatología Océano décadas Pronóstico del tiempo Pronóstico de inundaciones semanas décadas • Pronósticos Estacionales • Cambio Ambiental • Hidrológico • Climático • Sequías • Cambios de uso de • Climático suelo • Oscilaciones
Herramientas
Observaciones Sensoria Remota Modelaje Estaciones Meteorológicas
Uso de Modelos Observaciones • Precipitación • Vegetación • Nubosidad • Modelaje Atmosférico Modelaje Desarrollo Científico y Tecnológico • Reverdecimiento Modelo de Hidrológico de Superficie Terrestre (VIC) Sistemas de Predicción Hidrológica • Cambio de Uso de Suelo • Predicción Hidrológica • Evapotranspiración • Predicción de Incendios
Relación entre los Modelos y Sistemas de Predicción hidrológica Modelo Atmósfera Energia humedad Superficie Terrestre Salidas del Modelo Sistema de Predicción
University of Washington/Princeton University North American Hydrological Systems (NAHS) Low resolution NAHS (1/2 degree) Monitoring NAHS Forecast High resolution NAHS (1/8 degree) In progress (11/2008) done US MEX done In progress (12/2008 to 01/2009)
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