Financiada por la convocatoria para la Formación del Profesorado Universitario del Gobierno de España (2009)

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal

[ES] Las sequías provocan graves daños sociales, económicos y ambientales en extensas superficies debido a la disminución de los caudales que discurren por los cauces y a la reducción de los volúmenes embalsados. Se han realizado muchos esfuerzos para poder minimizar los impactos de estos fenómenos naturales y sin lugar a dudas, las medidas anticipadas son, o debieran ser, la mejor herramienta para retrasar o evitar la aparición de sequías hidrológicas en fases más severas y disminuir sus efectos. En las últimas dos décadas, los modelos climáticos estacionales han tenido una evolución importante, generando un gran volumen de información a escala global. A raíz del surgimiento de estos modelos y de su rápido crecimiento, se han realizado investigaciones en las que se evalúan las posibilidades de emplear sus pronósticos en diversos campos como en la gestión de los recursos hídricos. En esta investigación se ha abordado el uso de dichos pronósticos en la gestión de cuencas o sistemas de recursos hídricos. Como resultado, se propone una metodología para corregir el sesgo sistemático de los pronósticos climáticos estacionales de precipitación y temperatura. Por otra parte, se plantea una metodología para evaluar la capacidad predictiva de eventos de sequías meteorológicas e hidrológicas de modelos climáticos. La metodología propuesta se basa en la generación de un índice agregado único para evaluar los pronósticos a escala de cuenca, haciendo con ello que la decisión sobre la utilidad del modelo climático sea simple. Los resultados obtenidos demuestran que los modelos climáticos a escala estacional pueden tener una gran aplicación en la previsión de sequías tanto meteorológicas como hidrológicas. Al poder emplear los modelos climáticos para pronosticar estos eventos, se puede tener la capacidad de tomar medidas de mitigación de forma anticipada. Los pronósticos climáticos se evaluaron en la cuenca del río Júcar, donde mostraron tener mejor desempeño que las series condicionadas obtenidas con un modelo estocástico clásico. / [CA] Les sequeres provoquen greus danys socials, econòmics i ambientals en extenses superfícies a causa de la disminució dels cabals que discorren pels llits dels seus rius i a la reducció dels volums embassats. S'han realitzat molts esforços per a poder minimitzar els impactes d'estos fenòmens naturals i sense cap dubte, les mesures anticipades són, o deurien ser, la millor ferramenta per a retardar o evitar l'aparició de sequeres hidrològiques en fases més severes i disminuir els seus impactes. En les últimes dos dècades, els models climàtics estacionals han tingut una evolució important, generant un gran volum d'informació a escala global. Arran del sorgiment d'estos models i del seu ràpid creixement, s'han realitzat investigacions en les quals s'avaluen les possibilitats d'emprar els seus pronòstics en diversos marcs, com en la gestió dels recursos hídrics. En esta investigació s'ha abordat l'ús d'estos pronòstics en la gestió de conques o sistemes de recursos hídrics. Com a resultat, es proposa una metodologia per a corregir el biaix sistemàtic dels pronòstics climàtics estacionals de precipitació i temperatura. D'altra banda, es planteja una metodologia per a avaluar la capacitat predictiva d'esdeveniments de sequeres meteorològiques i hidrològiques de models climàtics. La metodologia proposada es basa en la generació d'un índex agregat únic per a avaluar els pronòstics a escala de conca, fent amb això que la decisió sobre la utilitat del model climàtic siga simple. Els resultats obtinguts demostren que els models climàtics a escala estacional poden tindre una gran aplicació en la previsió de sequeres tant meteorològiques com hidrològiques. Emprant els models climàtics per a pronosticar aquests esdeveniments, es pot tindre la capacitat de prendre mesures de mitigació de forma anticipada. Els pronòstics climàtics es van avaluar en la conca del riu Xúquer, on van mostrar tindre millor rendiment que les sèries condicionades obtingudes amb un model estocàstic clàssic. / [EN] Droughts produce severe social, economic and environmental damages over extensive areas due to water flow decrease in rivers and water volume reductions in reservoirs. Many efforts have been made to minimize the impacts of these natural phenomena and without doubt, early measures are, or should be, the best tool to delay or prevent the appearance of hydrological droughts in more severe phases and reduce their effects. In the last two decades, seasonal climate models have developed significantly, generating a large amount of information on a global scale. As a result of the emergence of these models and their rapid growth, a lot of researches have been conducted to assess their potential use of their forecasts in various fields such as water resources management. This research is focused on the use of such forecasts in basins management or water resource systems. As a result, a methodology is proposed to correct the systematic bias of seasonal climate forecasts of precipitation and temperature. Furthermore, a methodology is proposed to evaluate the predictive capacity of climate models for meteorological and hydrological drought events. The proposed methodology is based on the generation of a single aggregate index to evaluate forecasts at the basin scale, thus making the decision on the usefulness of the climate model simple. The results obtained show that climate models on a seasonal scale can have a great application in the forecast of both meteorological and hydrological droughts. The capacity to use climate models to predict these events can provide the ability to take mitigation measures in advance. The climate forecasts were evaluated in the Jucar River basin, where they showed better performance than the conditioned series obtained with a classical stochastic model. / Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT) y a la Secretaría de Innovación, Ciencia y Desarrollo Tecnológico del Estado de Michoacán (SICDET), por el apoyo económico otorgado para la realización de mis estudios de doctorado. / Madrigal Barrera, JJ. (2020). Análisis de pronósticos climáticos para la previsión de sequías meteorológicas e hidrológicas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153151 / TESIS

It is expected that the potential water management conflicts will increase in the coming years due to the population growth, and the uncertainty about the availability of water resources under climate change conditions. For this reason, economic efficiency and equity must be considered in order to manage the available water resources at river basin scale with the aim of reducing the potential water scarcity impacts on society. Hydroeconomic models simultaneously analyse engineering, hydrology and economic aspects of water resources systems; allowing the characterization of real complex systems. So, these models could be useful in order to achieve the goal of reducing water scarcity impacts. Two Decision Support Systems have been developed within the hydroeconomic approach: SIMGAMS and OPTIGAMS. The simulation tool SIMGAMS allocates the available water resources considering priorities and system operating rules, carrying out an economic post-analysis of the water resources management. The optimization tool OPTIGAMS allocates the available water resources considering economic criteria. Both tools obtain either management results (storages, deliveries, etc.) or economic results (water scarcity cost and marginal resource opportunity cost). The economic functions of the users must be obtained to characterize the hydroeconomic models. For that, we have developed a tool within a multicriteria approach based on revealed preferences. This tool has been developed in collaboration with the University of Alcalá de Henares and University of Cordoba. Moreover, a method for get the economic function of irrigation water for citrus within the deficit irrigation approach has been developed and performed. It is needed to assess the economic impacts of the water scarcity conditions in order to design the portfolio of adaptation measures and evaluate their effectiveness. For this goal, a hydroeconomic analysis at river basin scale has been carried out either for the historical inflows or the future inflows under climate change conditions. The future climate change scenarios have been obtained through the precipitation and temperature time series coming from the EURO-CORDEX project, using the aggregate rainfall-runoff Temez model. As the irrigation agriculture is one of the most vulnerable sectors to the water scarcity, we have proposed a method to assess the economic impacts of droughts considering the availability of water resources and the volatility of the crop prices and carry out a risk analysis of the economic impacts on the irrigated agriculture at irrigation district scale. The method has 3 components: econometric models to assess the economic impacts (1), autoregressive inflow models to characterize the stochastic component of the inflows (2) and statistical models to simulate the operation of the system (3). This method allows evaluating the economic impacts of adaptation measures as the drought emergency wells. In this thesis, the potential of the economic instruments as adaptation measures to reduce the economic impacts of droughts has been analysed. In particular, we have designed and simulated the impacts of scarcity-based water pricing policies at river basin scale, dynamic urban tariffs considering the marginal value of water; and water markets. The case study is the Jucar river basin. The results demonstrate the potential and utility of the hydroeconomic models to analyse the management of the system; and the potential of applying economic instruments as adaptation measures to reduce the economic impacts of water scarcity scenarios. / Se prevé que en un futuro se agraven los conflictos en la gestión de los recursos hídricos, debido a que nos encontramos en un contexto de creciente demanda de recursos, motivado principalmente por el crecimiento de la población, y de alta incertidumbre en la disponibilidad futura de los recursos disponibles (fundamentalmente debido al cambio climático). Por ello, es necesario gestionar los recursos hídricos bajo la óptica de la eficiencia económica y equidad, tratando de minimizar los potenciales impactos de la escasez del recurso a la sociedad. En este objetivo los modelos hidroeconómicos pueden ser útiles, ya que analizan simultáneamente la hidrología, la ingeniería y la economía de la gestión del agua a escala de cuenca, permitiendo caracterizar mejor la complejidad de los sistemas de explotación. En esta línea se han desarrollado en esta investigación 2 herramientas bajo el enfoque de modelos hidroeconómicos: SIMGAMS y OPTIGAMS. SIMGAMS desarrolla modelos de simulación que gestionan el recurso basándose en prioridades y/o reglas de operación; realizando un post-análisis económico de la gestión realizada. Por otra parte, OPTIGAMS desarrolla modelos de optimización que gestionan el recurso con criterios económicos. Ambas herramientas permiten obtener tanto resultados de gestión (volúmenes, suministros, etc.) como económicos (costes de escasez y coste marginal de oportunidad del recurso). Para poder desarrollar modelos hidroeconómicos se hace necesario caracterizar económicamente los usos del agua. Para ello, se ha desarrollado una herramienta que permite obtener curvas de demanda con un enfoque multicriterio basado en preferencias reveladas. Este trabajo ha sido realizado en colaboración con la Universidad de Alcalá de Henares y la Universidad de Córdoba. Además, se ha desarrollado una metodología para obtener curvas de demanda para cítricos con la hipótesis de trabajo de riego deficitario. Para diseñar medidas para reducir los impactos económicos de la escasez es necesario evaluar sus impactos económicos. Para ello se ha llevado a cabo un análisis hidroeconómico a escala de cuenca tanto con los escenarios históricos de aportaciones como con escenarios futuros de cambio climático. Los escenarios futuros de cambio climático han sigo generados a partir de proyecciones futuras de precipitación y temperatura del proyecto EURO-CORDEX, usando un modelo lluvia-escorrentía agregado, el modelo de Témez. Para el análisis de los costes de escasez en el regadío (sector más vulnerable frente a la escasez), se propone una metodología de atribución de impactos (incluyendo explícitamente tanto la disponibilidad de recursos como la volatilidad de precios), junto con un análisis del riesgo de impacto económico a escala de comarca agraria en la agricultura de regadío. Esta metodología integra tres componentes: modelos econométricos de impacto económico, modelos autorregresivos (para caracterizar la componente estocástica de las aportaciones) y modelos de simulación del sistema. La metodología desarrollada permite evaluar el impacto económico de medidas que permitan reducir los impactos de los escenarios de escasez, como por ejemplo, pozos de sequías. En este trabajo se explora también el papel potencial de los instrumentos económicos como medida de gestión de la demanda, y su efecto en el impacto económico de las sequías. En concreto, se diseñan y simulan políticas de precios basadas en el valor marginal del agua a escala de cuenca, tarifas dinámicas urbanas que incluyen una componente del valor marginal, y mercados del agua. El caso de estudio es el sistema de explotación del río Júcar. Los resultados muestran la utilidad de los modelos hidroeconómicos desarrollados para analizar la gestión del sistema, y demuestran el potencial de aplicar los instrumentos económicos como medidas para disminuir los impactos económicos de situaciones de escasez del recurso hí / Es preveu que en un futur s'agreugen els conflictes en la gestió dels recursos hídrics, pel fet que ens trobem en un context de creixent demanda de recursos, motivat principalment pel creixement de la població, i d'alta incertesa en la disponibilitat futura dels recursos disponibles (fonamentalment a causa del canvi climàtic). Per això, és necessari gestionar els recursos hídrics baix l'òptica de l'eficiència econòmica i equitat, tractant de minimitzar els potencials impactes de l'escassesa del recurs a la societat. En aquest objectiu els models hidroeconòmics poden ser útils, ja que analitzen simultàniament la hidrologia, l'enginyeria i l'economia de la gestió de l'aigua a escala de conca, permetent caracteritzar millor la complexitat dels sistemes d'explotació. En aquesta línia s'han desenvolupat en aquesta investigació 2 ferramentes baix l'enfocament de models hidroeconòmics: SIMGAMS i OPTIGAMS. SIMGAMS desenvolupa models de simulació que gestionen el recurs basant-se en prioritats i / o regles d'operació; realitzant un post-anàlisi econòmic de la gestió realitzada. D'altra banda, OPTIGAMS desenvolupa models d'optimització que gestionen el recurs amb criteris econòmics exclusivament. Ambdues ferramentes permeten obtindre tant resultats de gestió (volums, subministraments, etc.) com econòmics (costos d'escassesa i cost marginal d'oportunitat del recurs). Per a poder desenvolupar models hidroeconòmics es fa necessari caracteritzar econòmicament els usos de l'aigua. Per a això, s'ha desenvolupat una ferramenta que permet obtindre corbes de demanda amb un enfocament multicriteri basat en preferències revelades. Aquest treball ha sigut realitzat en col·laboració amb la Universitat d'Alcalá d'Henares i la Universitat de Còrdova. A més, s'ha desenvolupat una metodologia per obtindre corbes de demanda per a cítrics amb la hipòtesi de treball de reg deficitari. Per dissenyar mesures per reduir els impactes econòmics de l'escassesa és necessari avaluar els seus impactes econòmics. Per a això s'ha dut a terme una anàlisi hidroeconòmic a escala de conca tant amb els escenaris històrics d'aportacions com amb escenaris futurs de canvi climàtic. Els escenaris futurs de canvi climàtic han sigut generats arran a projeccions futures de precipitació i temperatura del projecte EURO-CORDEX, usant un model pluja-escorrentia agregat, el model de Témez. Per a l'anàlisi dels costos d'escassesa al regadiu (sector més vulnerable davant de l'escassesa), es proposa una metodologia d'atribució d'impactes (incloent explícitament tant la disponibilitat de recursos com la volatilitat de preus), juntament amb una anàlisi del risc d'impacte econòmic a escala de comarca agrària en l'agricultura de regadiu. Aquesta metodologia integra tres components: models economètrics d'impacte econòmic, models autoregressius (per caracteritzar la component estocàstica de les aportacions) i models de simulació del sistema. La metodologia desenvolupada permet avaluar l'impacte econòmic de mesures que permeten reduir els impactes dels escenaris d'escassesa, com per exemple, pous de sequeres. En aquest treball s'explora també el paper potencial dels instruments econòmics com a mesura de gestió de la demanda, i el seu efecte en l'impacte econòmic de les sequeres. En concret, es dissenyen i simulen polítiques de preus basades en el valor marginal de l'aigua a escala de conca, tarifes dinàmiques urbanes que inclouen una component del valor marginal i mercats de l'aigua. El cas d'estudi és el sistema d'explotació del riu Xúquer. Els resultats mostren la utilitat dels models hidroeconòmics desenvolupats per analitzar la gestió del sistema i demostren el potencial d'aplicar els instruments econòmics com a mesures per disminuir els impactes econòmics de situacions d'escassetat del recurs hídric. / López Nicolás, AF. (2017). Métodos y herramientas de evaluación y diseño de instrumentos económicos para gestión de sequías y adaptacion al cambio climático [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/91143 / TESIS

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Con el objetivo de apoyar la labor del gobierno de Chile en la gestión de los riesgos asociados a la manifestación de eventos climáticos extremos, FAO diseñó y aplicó una metodología para determinar el nivel de vulnerabilidad a la sequía que presenta el medio rural. Esta metodología se implementó en el secano costero de la VI Región de Chile, y consistió principalmente en elaborar una encuesta enfocada a determinar los impactos que ha generado la sequía en las zonas de estudio, y en desarrollar un producto cartográfico que muestre el nivel de vulnerabilidad de éstas a la sequía. En esta memoria se presentan los resultados obtenidos en dos de las comunas involucradas en el estudio desarrollado por FAO, en Paredones y Pumanque, donde se analizó crítica y propositivamente la metodología elaborada por FAO en función de revisión bibliográfica, entrevista a expertos en los temas evaluados y a la experiencia obtenida mediante la participación activa en dicho estudio. Se compararon los resultados obtenidos por la aplicación de la encuesta diseñada y aplicada por FAO, en base a un análisis estadístico descriptivo donde se pudo observar que, si bien ambas comunas presentaban un similar grado de vulnerabilidad a la sequía, eran distintas las razones que influían en dicha condición. La metodología diseñada por FAO, permitió determinar los niveles de vulnerabilidad a la sequía, con la fortaleza de tener la capacidad de integrar tanto factores físico-ambientales como socio-economicos. Sin embargo, Mediante al análisis realizado se determinó una serie de puntos críticos de la metodología propuesta por FAO, tales como debilidades en el diseño y aplicación de las encuestas, fallas en la operación de la información, el no considerar la información levantada por las encuestas en la elaboración de la cartografía, o el no ponderar cada uno de los criterios y componentes elegidos para desarrollar el producto cartográfico final, entre otros. Cada uno de los puntos críticos identificados fueron analizados, y se propusieron distintas opciones y propuestas de mejora, con el objetivo de potenciar la coherencia de los resultados obtenidos con las distintas realidades locales presentes en el área de estudio. / With the objective of supporting the Chilean government in taking the necessary steps concerning the risks associated with extreme climatic events, FAO (Food and Agricultural Organization) designed and applied a methodology to determine the level of vulnerability that the rural sector is exposed to with respect to drought. This methodology was implemented in the unirrigated land of the VI Region of Chile, and consisted mainly in implementing a survey focused on defining the impact produced by the drought in the regions that were studied and to develop a cartographic result that would display the level of vulnerability of these regions. Presented in this thesis are the results of the survey obtained in two of the communities involved in the study developed by FAO. These communities are Paredones and Pumanque where the methodology proposed by FAO was analyzed with constructive criticism based on the bibliography, interviews with experts concerning the topics at hand, and the experience obtained in the active participation of the aforementioned research. The results obtained from the survey, designed and administered by FAO, were compared based on a statistical and descriptive analysis in which the results of this survey demonstrated that even if both communities were exposed to a similar degree of vulnerability to drought, the reasons in how the drought influenced each community individually were different. The methodology designed by FAO, revealed levels of vulnerability to drought, with the strength of having the ability to integrate both physical-environmental factors and socio-economic. However, by analyzing these results, it was ascertained that within the methodology proposed by FAO many critically weak points exist, such as: weaknesses in the design of the survey as well as the way in which the survey was administered, errors within the way in which the information received was utilized, information received as a result of the survey was not included in the creation of the cartography, or there was an absence of thought when contemplating the criteria and all necessary components for the final cartography product, among other weak points. Each one of these identified weak points was analyzed, and an array of alternatives for improvement were proposed with the objective to strengthen the consistency of the results obtained from the area studied of these sites which have differing realities.

La sequía agrícola ocurre cuando la cantidad de precipitación, su distribución, las reservas de agua en el suelo y las pérdidas producidas por la evapotranspiración se combinan para causar una disminución considerable de los rendimientos del cultivo y el ganado. Desde el punto de vista hidrogeofísico, la sequía se manifiesta como una disminución de las reservas de agua en la zona afectada por este evento. Durante el año 2009, la provincia de Buenos Aires se vió afectada por una sequía que se estima ha sido el peor evento de este tipo que atravesó el país en más de medio siglo y cuyos efectos climáticos repercutieron en un descenso significativo en los cuerpos de agua superficiales, una disminución de los niveles freáticos en toda la región y significativas pérdidas en la economía de la principal región agrícola-ganadera del país. El presente trabajo de Tesis analiza la potencialidad de la misión satelital Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) para detectar y estudiar esta impactante sequía. La misión espacial GRACE tiene como principal objetivo la medición de variaciones espacio-temporales del campo de gravedad terrestre, siendo estas variaciones de gravedad originadas principalmente por las variaciones de las reservas de agua. Para estudiar los efectos de la sequía en las reservas de agua subterráneas durante el año 2009 se tomó como referencia el año 2008 que puede considerarse a los fines de este análisis como un año hidrológico normal. Los datos utilizados consisten en alturas de agua equivalente calculados cada 10 días a partir de los datos de la misión GRACE por el Grupo de Investigación de Geodesia Espacial del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia (CNES/GRGS). Estos datos satelitales que poseen una cobertura regional muy amplia, han sido comparados con datos puntuales de dos estaciones de medición de niveles freáticos ubicadas en las ciudades de Azul y La Plata. A partir de los datos de alturas de agua equivalente se realizó un seguimiento de la evolución de la sequía en la provincia de Buenos Aires que pudo ser validado por mediciones de los niveles freáticos. A partir de la correlación de los datos satelitales y de campo se calcularon propiedades de la zona de estudio, como la capacidad específica y las variaciones de humedad del suelo en la zona no saturada. El carácter regional del fenómeno de la sequía observado a partir de los datos de GRACE también queda de manifiesto en los descensos del los niveles freáticos observados en las estaciones de Azul y La Plata. Los resultados obtenidos muestran la utilidad de los datos de GRACE para cuantificar las reservas de agua subterráneas y realizar estudios regionales en zonas donde no se cuenta con datos de campo o resultan de difícil acceso.

Ingeniera Civil / Sequías de uno o dos años son eventos normales en el territorio chileno, generalmente gatillados por sucesos naturales como el Fenómeno de la Niña o la Oscilación Decadal. Sin embargo, entre los años 2010 y 2015, se registró una sequía particularmente intensa y prolongada sin precedentes en los registros la que, además, tuvo una extensión territorial sumamente inusual, afectando desde la Región de Coquimbo hasta Los Lagos, debido a todo esto se le denominó megasequía y sus efectos fueron considerables en agricultura, pesca, medio ambiente, energía y otros. Se prevé que estos tendrán mayor frecuencia y magnitud. La considerable disminución de caudales producto de este fenómeno afectó directamente el abastecimiento energético del país, pues las centrales hidroeléctricas componen alrededor del 40% del aporte al sistema eléctrico nacional. Mediante el análisis de las condiciones climáticas observadas en los últimos años (precipitaciones, aumento en las temperaturas, disponibilidad hídrica, etc.), y considerando que la megasequía tenderá a mantenerse por períodos cada vez más prolongados, se realizó una simulación de los caudales afluentes a cada una de las centrales hidroeléctricas (de embalse y de pasada) asociadas al Sistema Interconectado Central y del Norte Grande (SIC-SING), esto en una ventana de tiempo de 15 años desde el 2018. Para ello se generó una metodología tal, que permitiera que dichas series tuvieran una correlación temporal y espacial apropiada. La metodología combinó y adaptó los procedimientos asociados a cadenas de Markov y al método Fractional Gaussian Noise, lo que permitió generar series aleatorias probables, pero en las que se induce un estado más seco que el que se genera al considerar la media histórica como una buena representación de un estado normal para el futuro. Las series sintéticas se utilizan para modelar el sistema eléctrico en el software Ameba, que tiene inserto en su programación la interconexión SIC-SING desde el año 2018, así como la implementación de nuevas centrales y el crecimiento en la demanda. Las series generadas son de distinta naturaleza, pero todas sequías más intensas que el período 2010-2015, en general, se puede observar que los costos marginales aumentan hacia el final de la etapa evaluada y asimismo disminuye la generación de energía hidroeléctrica. En un escenario normal, en 15 años, el aporte debiese ser del orden del 30%, mientras que en los casos modelados dicho valor alcanza hasta un 17%, esta diferencia se cubre prácticamente en su totalidad por energías convencionales, las que son más costosas y contaminantes.

Hydroclimatic water shortage conditions can affect hydrological services offered by mountain basins causing severe impacts to the population benefiting from these resources. These conditions have become a real challenge for decision-makers in Andean basins with respect to the management of water resources systems in drought times. This thesis evaluates the risk of failure in the water supply by introducing probabilistic forecasts of drought events that serve as support for decision-making regarding the satisfaction of the consumptive demands, non-consumptive and environmental in scarcity times. Through a drought index (DI) created from the prioritization of available information about water-related variables, performance of two methods of probabilistic drought forecasting based on the conditional probability were compared. A first commonly used method based on Markov chains (MC) presented the best performance than a second method based on Bayesian networks (BN). The forecasts obtained the model with the best performance were incorporated into the methodology of assessing the risk of failure of water resources systems, which is based on Monte Carlo simulation of multiple stochastic scenarios designed from hydrological synthetic generation and modification of some features of water resources systems. Machángara river basin located south of Ecuador was chosen to apply methods and tools proposed in this thesis. This basin has increasingly periods of drought leading to reduce water availability for multiple demands producing negative effects on the population and the environment. 1728 stochastic scenarios were simulated using hydro-meteorological information and data of water consumption demands, which incorporate probabilistic forecasts of drought events to assess the risk of failure in water resources systems. The outcomes of the simulation process were consolidated into a integrated satisfaction system index (DSIG), which aided to obtain information to support decision-making by water managers so they can to propose several alternatives for prevention and / or mitigation when satisfaction is low. This thesis proposes a integrated approach to assessing the risk of failure of water resources systems analyzing multiple states of water availability shortages that could help to reduce uncertainty in decision-making and improve measures aimed to prevent or mitigate adverse effects of drought on water supply systems. / Las condiciones hidroclimáticas de escasez de agua pueden afectar a los servicios hidrológicos que ofrecen las cuencas de montaña causando severos impactos a la población que se beneficia de estos recursos. Estas condiciones se han convertido en un verdadero desafío para quienes toman las decisiones en cuencas de andinas con respecto a la gestión de sistemas de recursos hídricos en épocas de sequías. Esta tesis evalúa el riesgo de fallo en el suministro de agua mediante la introducción de pronósticos probabilísticos de eventos de sequía que sirvan de soporte para la toma de decisiones con respecto a la satisfacción de las demandas consuntivas, no consuntivas y ambientales en tiempos de escasez. Mediante un índice de sequía (DI) creado a partir de la priorización de información disponible de variables relacionadas con el agua se comparó el rendimiento de dos métodos de pronóstico probabilístico de sequías basados en la probabilidad condicional. Un primer método comúnmente utilizado basado en cadenas de Markov (MC) presentó el mejor desempeño que un segundo método poco utilizado basado en redes bayesianas (BN). Los pronósticos obtenidos del mejor modelo fueron incorporados en la metodología de evaluación del riesgo de fallo de sistemas de recursos hídricos, la cual esta basada en la simulación Montecarlo de múltiples escenarios estocásticos formados a partir de la generación sintética hidrológica y la modificación de algunas características de los sistemas de recursos hídricos. La cuenca del río Machángara ubicada al sur del Ecuador fue escogida para probar las herramientas y metodologías expuestas en esta tesis. Esta cuenca presenta cada vez periodos de sequías que conducen a la disminución de la disponibilidad del agua para los múltiples usos produciendo efectos negativos en la población y el ambiente. Mediante la utilización de información hidrometeorológica y datos de consumo de agua de las demandas se simularon 1728 escenarios estocásticos, los cuales incorporaron pronósticos probabilísticos de sequías para evaluar el riesgo de fallo en sistemas de recursos hídricos. Las salidas del proceso de simulación se consolidaron en un índice integral de satisfacción del sistema (DSIG), el cual sirvió para obtener un banco de información que podría ayudar como soporte para la toma de decisiones de los gestores del agua para que puedan proponer múltiples alternativas de prevención y/o mitigación cuando la satisfacción sea baja. Esta tesis propone un enfoque integral de evaluación del riesgo de fallo de sistemas de recursos hídricos analizando múltiples situaciones de escasez de disponibilidad de agua que podría servir para disminuir las incertidumbres en la toma de decisiones y perfeccionar las medidas orientadas para prevenir o mitigar las consecuencias adversas de las sequías en sistemas de abastecimiento de agua. / Les condicions hidroclimáticas d'escassetat d'aigua poden afectar als serveis hidrològics que ofereixen les conques de muntanya causant severs impactes a la població que es beneficia d'aquests recursos. Aquestes condicions s'han convertit en un vertader desafiament per als qui prenen les decisions en conques d'andines pel que fa a la gestió de sistemes de recursos hídrics en èpoques de sequeres. Aquesta tesi avalua el risc de fallada en el subministrament d'aigua mitjançant la introducció de pronòstics probabilístics d'esdeveniments de sequera que servisquen de suport per a la presa de decisions pel que fa a la satisfacció de les demandes consumptives, no consumptives i ambientals en temps d'escassetat. Mitjançant un índex de sequera (DI) creat a partir de la priorització d'informació disponible de variables relacionades amb l'aigua es va comparar el rendiment de dos mètodes de pronòstic probabilístic de sequeres basats en la probabilitat condicional. Un primer mètode comunament utilitzat basat en cadenes de Markov (MC) va presentar el millor acompliment que un segon mètode poc utilitzat basat en xarxes bayesianas (BN). Els pronòstics obtinguts del millor model de pronòstic van ser incorporats en la metodologia d'avaluació del risc de fallada de sistemes de recursos hídrics, la qual aquesta basada en la simulació Montecarlo de múltiples escenaris estocàstics formats a partir de la generació sintètica hidrològica i la modificació d'algunes característiques dels sistemes de recursos hídrics. La conca del riu Machángara situada al sud de l'Equador va ser escollida per a provar les eines i metodologies exposades en aquesta tesi. Aquesta conca presenta cada vegada períodes de sequeres que condueixen a la disminució de la disponibilitat de l'aigua per als múltiples usos produint efectes negatius en la població i l'ambient. Mitjançant la utilització d'informació hidrometeorológica i dades de consum d'aigua de les demandes es van simular 1728 escenaris estocàstics, els quals van incorporar pronòstics probabilístics de sequeres per a avaluar el risc de fallada en sistemes de recursos hídrics. Les eixides del procés de simulació es van consolidar en un índex integral de satisfacció del sistema (DSIG), el qual va servir per a obtenir un banc d'informació de suport per a la presa de decisions dels gestors de l'aigua perquè puguen proposar múltiples alternatives de prevenció i/o mitigació quan la satisfacció siga baixa. Aquesta tesi proposa un enfocament integral d'avaluació del risc de fallada de sistemes de recursos hídrics analitzant múltiples situacions d'escassetat de disponibilitat d'aigua que podria servir d'ajuda per a disminuir les incerteses en la presa de decisions i perfeccionar les mesures orientades per a previndre o mitigar les conseqüències adverses de les sequeres en sistemes de proveïment d'aigua. / Avilés Añazco, AM. (2017). Pronóstico probabilístico de eventos de sequías y evaluación del riesgo en la gestión de sistemas de recursos hídricos. Caso de estudio en una cuenca andina regulada [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/78456 / TESIS

Contribuye con información climática de la humedad atmosférica en el Perú y áreas vecinas, con el fin de caracterizar la climatología de la humedad atmosférica y su relación con la sequía en la Costa Peruana. En la investigación se utiliza datos imágenes del sensor MODIS a bordo de los satélites TERRA y AQUA. El estudio considera el territorio entre 0- y 1000-msnm. El indicador de la humedad atmosférica es el vapor de agua, según la WMO. Este parámetro es evaluado en base de la columna de vapor de agua precipitable (PWV: siglas en inglés) en la atmósfera, estimado de los datos producto diarios de Nivel 2 PWV (MOD05) en la banda infrarrojo cercano (NIR) para el periodo 2000-2013 del MODIS/TERRA y 2002-2008 del MODIS/AQUA. Otros datos utilizados son: la temperatura de la superficie del mar (TSM), el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) y un modelo de elevación digital. Los datos imágenes fueron tratados usando el lenguaje de programación IDL y el software ENVI 4.5. Las imágenes producto de PWV diarios, fueron georreferenciados y suavizados. En el análisis del PWV, se utiliza el máximo valor mensual, parámetro que refleja mejor la variabilidad climática del PWV. Entre los resultados se obtiene: el mapa climatológico provisional y de variabilidad del PWV en el territorio peruano y áreas vecinas para el periodo 2001-2013. El mapa climatológico provisional de PWV muestra en general, que la distribución espacial del PWV está dominada por un patrón latitudinal en el océano y el efecto de la Cordillera de los Andes. Las zonas de mayor variabilidad de PWV se encuentran en el océano y menor variabilidad del se encuentra en la región de los Andes. / Tesis

En el litoral de Alicante, territorio caracterizado climáticamente por su aridez y socio-económicamente por una fuerte especialización turística de atractivo internacional, la necesidad de garantizar el abastecimiento de agua para usos urbano-turísticos ha conformado complejos sistemas de suministro de agua y la diversificación de las fuentes utilizadas, con un fuerte desarrollo de la desalinización durante los últimos años. No obstante, los escenarios planteados por las proyecciones climáticas auguran una futura reducción en la disponibilidad de recursos hídricos y un incremento en la recurrencia e intensidad de las situaciones de sequía para el litoral mediterráneo español. Ante esta situación es necesario el reforzamiento de medidas de gestión de la demanda de agua que complementen las medidas orientadas al incremento de la oferta de recursos hídricos para afrontar la probable reducción del agua disponible. Sin embargo, en ámbitos urbano-turísticos de gran dinamismo económico y social como el litoral de Alicante, el diseño y aplicación de políticas de gestión de la demanda requieren de un mejor conocimiento del funcionamiento de la demanda de agua. La intensidad de la actividad turística, la proliferación de urbanizaciones de viviendas unifamiliares, donde se produce un mayor consumo de agua, y la presencia de un colectivo numeroso de extranjeros en edad de jubilación procedentes principalmente del Reino Unido y de otros países de Europa Occidental, son algunos factores que justifican la necesidad de comprender su relación sobre el consumo de agua. El objetivo de esta investigación es identificar las variables que explican la evolución del consumo de agua para usos urbano-turísticos en el litoral de Alicante durante el periodo 2000-2017. La identificación de estas variables o factores permitirá cumplir el objetivo principal de mejorar la comprensión del funcionamiento de la demanda urbano-turística de agua en ámbitos de estudio litorales. De esta manera se podrá mejorar la planificación hidrológica y la gestión de las sequías así como promover políticas de gestión de la demanda ante la probable reducción de la disponibilidad del agua como consecuencia del cambio climático. Para cumplir este objetivo se parte de la hipótesis de que el agua es un producto socio-natural y que su consumo, entendido como una fase del ciclo hidrosocial, está determinado por una gran variedad de factores urbanos, económicos, sociodemográficos, técnicos, climáticos o turísticos. No obstante, se considera que, además de estos factores, las políticas de gestión de los recursos hídricos, definidas por el modelo de gobernanza urbana del agua implementado en cada municipio, también pueden afectar al consumo de agua para usos urbano-turísticos. Para la identificación de los factores explicativos y de la influencia de los modelos de gobernanza urbana se han combinado distintas metodologías cuantitativas y cualitativas aplicadas a distintas escalas espaciales: los municipios del litoral mediterráneo; los municipios del litoral de Alicante; los hoteles del municipio de Benidorm; y una muestra representativa de hogares de los municipios de Rojales, Alfaz del Pi y Jávea. Para la identificación de los factores explicativos de la demanda doméstica de agua se ha confeccionado una base de datos sobre consumo urbano de agua entre el año 2000 y el 2017, una amplia variedad de variables explicativas del consumo doméstico de agua y los principales actores involucrados en la gobernanza urbana del agua para los municipios de más de 5.000 habitantes del litoral mediterráneo, además de todos los del litoral de Alicante. En conjunto se ha dispuesto de información para más del 70% del total de municipios del litoral mediterráneo, que albergan casi el 80% de la población empadronada. El análisis de los factores determinantes del consumo doméstico de agua se ha realizado a partir de la implementación de un modelo de regresión geográficamente ponderado en la escala del litoral mediterráneo y tres modelos lineales mixtos en el litoral de Alicante. Asimismo, se han analizado los resultados de 254 encuestas personales en hogares de los municipios de Rojales, Alfaz del Pi y Jávea para evaluar los hábitos de consumo de agua y la percepción acerca de diversas cuestiones relacionadas con el servicio de abastecimiento y confirmar las resultados obtenidos en el análisis estadístico. Con el fin de evaluar la influencia del modelo de gobernanza del agua en el consumo de agua se han analizado dos variables incluidas en la base de datos confeccionada: el precio unitario del servicio de abastecimiento de agua potable en los municipios y el rendimiento hidráulico de la red de suministro. Asimismo, para evaluar la relación entre las políticas de gestión de las sequías implementadas y el consumo urbano-turístico de agua, se han solicitado los planes de emergencia ante situaciones de sequía en los municipios del litoral de Alicante que entre 2005 y 2018 disponían de un plan redactado. Se han podido contar con 9 de los 16 planes de emergencia ante situaciones de sequía aprobados en la provincia de Alicante, según las confederaciones hidrográficas del Segura y el Júcar. Por último, se han analizado los resultados de más de 20 encuestas a los directores de los hoteles en Benidorm con el objetivo de identificar la relación entre las tendencias de consumo de agua para usos turísticos y las medidas orientadas al ahorro de aguas implementadas por el sector hotelero. Los principales resultados relacionados con la influencia del modelo de gobernanza urbana del agua indican que la incorporación de agua desalinizada, la existencia de una empresa mixta encargada de la gestión del servicio abastecimiento de agua municipal, la presencia del grupo Agbar-Suez en la gestión de este servicio, y el tamaño poblacional del municipio están relacionados positivamente con el establecimiento de mayores tarifas. Con respecto al rendimiento de la red de suministro se ha constatado que depende del modelo urbano y la longitud de la red de suministro. Asimismo, se ha identificado que aquellos municipios que forman parte de una entidad supramunicipal encargada del suministro de agua en alta han adoptado medidas de gestión ante situaciones de sequía más efectivas para garantizar el abastecimiento de agua. Con respecto a los principales factores explicativos de la demanda urbano-turística de agua se ha comprobado, en todas las escalas de análisis, que la evolución del consumo doméstico de agua está muy influida por la coyuntura económica y las dinámicas turísticas. La crisis económica produjo una intensificación de la reducción en el consumo de agua producido desde mediados de la década del 2000, que fue especialmente intensa durante el periodo 2007-2010 y que afectó tanto a usuarios domésticos como hoteles. Posteriormente, durante el periodo 2010-2013 el incremento del precio del agua, en parte motivado por la introducción de agua desalinizada en algunos sistemas de suministro, profundiza la disminución consumo doméstico en buena parte de los municipios del litoral. Sin embargo, desde 2010 el progresivo incremento de la llegada de turistas extranjeros ha provocado un incremento en el consumo turístico de agua en hoteles y a nivel doméstico vinculado a una mayor ocupación de las viviendas secundarias en algunos municipios del litoral mediterráneo y del litoral de Alicante, como se desprende de los resultados de las encuestas en hogares. Durante el último periodo analizado (2014-2017), el cambio de la coyuntura económica y el crecimiento de la llegada de turistas extranjeros, vinculada a la inestabilidad política y social del norte de África y Oriente Próximo, ha contribuido a que se invierta de manera generalizada en el litoral de Alicante la tendencia en el consumo de agua. No obstante, este incremento no se ha producido de manera generalizada a nivel de hogar, ya que el análisis del consumo de agua facturado en esta escala indica la posible existencia de situaciones de pobreza hídrica en viviendas antiguas habitadas por jubilados de nacionalidad española y un nivel socioeconómico medio-bajo. / Este proyecto de tesis doctoral ha sido financiado con una beca de formación del profesorado universitario (FPU15/01144) y de una ayuda a la movilidad para la realización de una estancia breve en la Universidad de Chile (EST16/00344) por parte del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Asimismo, parte de sus resultados forman parte de los proyectos de investigación “Urbanización y metabolismo hídrico en el litoral de Alicante: análisis de tendencias para el periodo 2000-2010” (CSO2012-36997-C02-02), y “Usos y gestión de recursos hídricos convencionales en el litoral de las regiones de Valencia y Murcia como estrategia de adaptación a la sequía” (CSO2015-65182-C2-2-P), financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad.