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Vulnerabilidad en el recurso agua de las zonas hidrológicas de México ante el Cambio Climático Global

 

Víctor M. Mendoza,* Elba E. Villanueva*
y Laura E. Maderey**

 

INTRODUCCIÓN

 

COMO RESULTADO DE la participación de investigadores del Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA) y del Instituto de Geografía (IG) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en el área de Vulnerabilidad en los Recursos Hídricos del proyecto “Estudio de País, México: México ante el cambio climático”, cuyos resultados fueron publicados en la Primera Comunicación de México ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (INE 1997), en el CCA se desarrolló un modelo de balance térmico-hidrológico (MBTH) para poder dar algunas conclusiones importantes sobre la vulnerabilidad en las zonas hidrológicas de México ante un cambio climático, pronosticado para el año 2050 o 2075 por tres modelos; dos de ellos de circulación general, cuyos resultados fueron analizados y preparados por Conde et al. (1994 y 1995): el GFDLR30, del Laboratorio de Dinámica de Fluidos de Princeton (Manabe y Stouffer 1980), y el de segunda generación CCCM, del Centro Climático Canadiense (Boer et al.1992); el tercer modelo es el modelo termodinámico del clima (MTC), del CCA (Garduño y Adem 1992). Los cambios climáticos en temperatura y precipitación generados por estos tres modelos, fueron usados en el MBTH, cuyos resultados sugieren que cambios plausibles en la temperatura del aire superficial y la precipitación, causados por la duplicación del CO2 atmosférico, pueden tener un impacto dramático en el régimen y la magnitud de la escorrentía, la humedad del suelo y la evaporación, así como en el grado de aridez de algunas zonas hidrológicas del país; sin embargo, en otras el cambio climático puede ser favorable.

 

ESCORRENTÍA POR HABITANTE

 

Se dividió al país en doce zonas hidrológicas de características semejantes (figura 1), considerando las 37 regiones hidrológicas del país (Atlas del Agua, 1976). En las zonas sur y centro del país (zonas I a VII) se localiza aproximadamente 77.4% de la población y se da 88.8% de la escorrentía anual, lo que a primera vista parece ser una proporción adecuada entre población y escorrentía; sin embargo, mientras que las zonas I, II, III, y VII tienen una escorrentía mayor a 10 millones de litros cúbicos por habitante (cuadro 1), las zonas V y VI, que corresponden a las cuencas del Pánuco y del Lerma-Chapala-Santiago (LeChSa), tienen solamente 0.93 y 0.66 millones de metros cúbicos por habitante, respectivamente; ello se debe a que tan sólo en estas dos zonas vive 41.9% de la población total del país.

Hemos calculado los incrementos de la población al año 2050 para cada zona hidrológica y para todo el país (cuadro 1), usando las proyecciones

 

 

Figura 1. Zonas hidrológicas de México (I) Planicie de Campeche-Yucatán-Quintana Roo, (II) Vertiente Sur del Golfo de México, (III) Vertiente del Pacífico Sur, (IV) Cuenca del Río Balsas, (V) Cuenca del Río Pánuco, (VI) Cuenca del Río Lerma Chapala-Santiago, (VII) Vertiente del Pacífico Central, (VIII) Vertiente del Pacífico Norte, (IX) Cuenca interior Mapimi-Aguanaval-El Salado, (X) Cuencas Interiores del Norte, (XI) Cuenca del Río Bravo, y (XII) Región de la Península de Baja California.

 

logísticas de población del año 1995 al año 2050 para la República Mexicana proporcionadas por el grupo de Asentamientos Humanos del Estudio de País (Aguilar 1995). Estos incrementos van de 66.6% (zona VII) a 72.6% (zona X). En el escenario de clima futuro GFDLR30, la población en la mayor parte de la República Mexicana se ve beneficiada por un incremento sustancial en la escorrentía por habitante; sin embargo, la zona más poblada (cuenca del Pánuco), de la cual se proyecta un incremento de la población de 67.8%, sufre una reducción en su escorrentía por habitante de 2.2%. Las reducciones en la escorrentía por habitante en los escenarios CCCM y MTC son francamente dramáticas, lo cual se debe por supuesto al incremento en la población y al decremento en la escorrentía anual.

 

	1195	2050	Escorrentia anual Escenario base		Incremento (%) en la escorrentia anual por habitante
Zonas	Núm. De habitantes	Incremento (%) en el Núm. De habitantes	Millones de metros cubicos	Millones de litros por habitante	GFDLR30	CCCM	MTC
I	2610261	69	29846.6	11.43	-27	-15.9	-35.2
II	13646626	67.8	187014.2	13.7	-7.3	-41	39.7
III	4845010	67.7	65723.2	13.56	-0.1	-47.1	37.9
IV	9287032	68.1	29005.2	3.12	30.8	-65.7	-54.3
V	22622258	67.8	21067.7	0.93	-2.2	-49.6	-46.8
VI	15771469	67.9	103389.2	0.66	52.4	-56	-60.1
VII	2069891	66.6	20991.1	10.14	7.58	-34.8	-54.4
VIII	5779209	67.9	34459.7	5.96	51.3	-32.6	-80.2
IX	3773429	68.1	3003	0.79	107.1	-50.1	-69.6
X	686911	72.6	2112.1	3.07	32.2	-57.8	-39.4
XI	8114705	68.3	6121.7	0.75	31.3	-30.1	-54.4
XII	2326338	68.9	287.3	0.12	55.1	0	-72.4
País	91533139	67.9	410021	4.48	4.4	-41.6	-45.6

 

CUADRO 1. NÚMERO DE HABITANTES PARA 1995 EN CADA ZONA HIDROLÓGICA Y EN EL PAÍS, Y SU INCREMENTO AL AÑO 2050 AMBOS ESTIMADOS USANDO LAS PROYECCIONES LOGÍSTICAS DE POBLACIÓN DEL AÑO 1995 AL AÑO 2050 PARA LA REPÚBLICA MEXICANA, PROPORCIONADAS POR EL GRUPO DE ASENTAMIENTOS HUMANOS DE ESTUDIO DE PAÍS (AGUILAR, 1995); ASÍ COMO LA ESCORRENTÍA ANUAL EN EL ESCENARIO BASE, EN MILLONES DE METROS CÚBICOS Y EN MILLONES DE LITROS POR HABITANTE Y SU INCREMENTO EN EL CLIMA FUTURO, SEGÚN LOS ESCENARIOS GFDLR30, CCCM Y MTC

 

VULNERABILIDAD

 

Para cuantificar la vulnerabilidad de las zonas hidrológicas y del país, en el “Estudio de País: México” usamos índices de vulnerabilidad, definidos de acuerdo con criterios establecidos para este tipo de estudios. Dichos índices nos han dado información de las zonas hidrológicas que ya presentan vulnerabilidad en el clima actual y de otras que pueden ser vulnerables a futuros cambios climáticos (Mendoza et al. 1997). En este trabajo mostramos algunos de los resultados más importantes del estudio.

 

Vulnerabilidad en el agua disponible y de reserva

Hemos hecho una estimación del volumen de agua que puede ser retirado de una zona húmeda sin que se transforme en una zona seca, cantidad llamada volumen disponible (VD ) . Definimos el índice de agua disponible como la razón del volumen disponible a la reserva de agua (Qreserva) ; esta última cantidad se calcula como la diferencia entre la escorrentía anual y el volumen disponible. De esta manera, el índice de agua disponible se expresa como:

IW (%) = (VD /Qreserva) X 100

Zonas húmedas o zonas no declaradas como secas en el clima actual que llegan a tener un índice IW menor que 100% en un escenario de cambio climático han sido consideradas como vulnerables. Las zonas secas tienen un índice IW igual a cero. En un nuevo escenario climático, estas zonas podrían recibir menor precipitación y llegar a convertirse en desiertos; en caso contrario, una mayor precipitación las llevaría a un índice IW cercano a 100% y a convertirse, de esta manera, en zonas vulnerables en su reserva de agua con el nuevo clima. En el clima actual sólo tres cuencas presentan vulnerabilidad en su reserva de agua (figura 2A): la cuenca del LeChSa (VI) presenta una vulnerabilidad alta con riesgo de secarse, y la cuenca del Panuco y la zona X presentan vulnerabilidad baja. En el escenario GFDLR30 (figura 2B), que pronostica en la mayor parte de la República Mexicana un clima con más lluvia que el actual, la cuenca del LeChSa es la única zona que persiste con vulnerabilidad en su reserva de agua, pero ahora es moderada. En los escenarios CCCM y MTC (figuras 2C y 2D), los cuales pronostican un clima con menos precipitación que el actual, la vulnerabilidad se ha extendido hacia el sur del país; en el escenario MTC, tres zonas presentan vulnerabilidad alta y riesgo de secarse. El incremento en la temperatura del suelo y del aire y, por consecuencia, de la evaporación, así como el decremento en precipitación, son las causas de que el volumen disponible de agua en las zonas V, VI y X se haya reducido prácticamente a cero. ¿Pero realmente se producirá un clima con menos precipitación como lo pronostican los modelos CCCM y MTC? En un reporte reciente del IPCC (2001) se muestran dos escenarios construidos con dos versiones del modelo de circulación general atmósfera-océano del Centro Hadley (AOGCM); en dichos escenarios se observa una reducción importante en la escorrentía anual en las zonas centro y sur del país, de 25 a 150 mm/año; el norte del país muestra condiciones más o menos de clima actual.

 

 

Figura 2. Vulnerabilidad en la reserva de agua de las zonas hidrológicas en los escenarios base (a), gfdlr30 (b), cccm (c) y mtc (d).NV indica no vulnerable ( ); VB, vulnerabilidad baja ( ); VM, vulnerabilidad moderada ( ); VA, vulnerabilidad alta ( ) y NA, no se aplica por tratarse de zonas secas.

 

Vulnerabilidad en el consumo de agua

A partir del más completo plan nacional del agua realizado para México (Atlas del Agua 1976), hemos estimado los porcentajes del consumo del agua urbano, industrial, de generación de energía eléctrica y de riego, respecto a la escorrentía anual observada para las 12 zonas hidrológicas y para el país. Utilizando las proyecciones logísticas de población al año 2050 del grupo de Asentamientos Humanos y un ajuste de regresión polinomial de segundo grado para extrapolar estos porcentajes hasta el año 2050, hemos determinado el índice de consumo total de agua, IT , para cada zona en el escenario de clima actual (BASE) y en los escenarios de clima futuro GFDLR30, CCCM y MTC.

El volumen de agua destinado a usos domésticos, municipales e industriales, uso industrial específico y generación de energía eléctrica (volúmenes que no se recuperan) más el volumen de agua destinado al riego, constituye el consumo total de agua (U T ). Según Szesztay (1970), el consumo total de agua es considerado como un factor decisivo para el desarrollo social y económico en zonas en donde es mayor a 20% de la escorrentía anual, Q. Por lo tanto, hemos considerado que la zona hidrológica se vuelve vulnerable al consumo total de agua para valores del índice mayores a 20%:

IT = (UT / Q) X 100

En el escenario Base, la vulnerabilidad en el consumo total de agua se presenta alta en las zonas XI y XII del norte del país (figura 3A); en el escenario GFDLR30 (figura 3B), de mayor precipitación y escorrentía, la cuenca del Pánuco, con la mayor población del país (cuadro 1) se agrega a las zonas con alta vulnerabilidad. En los escenarios CCCM y MTC (figuras 3C y 3D) la vulnerabilidad se incrementa y se extiende hacia el sur del país; la mayor parte del territorio mexicano muestra una alta vulnerabilidad y únicamente las zonas I, II, y III permanecen sin vulnerabilidad.

 

Vulnerabilidad en el almacenamiento de agua

Hemos sumado el almacenamiento de presas cuya capacidad supera los 4 millones de m3 de nivel de almacenamiento máximo operativo (NAMO) y el de grandes cuerpos de agua contenidos en cada una de las 12 zonas. Se define el índice de almacenamiento anual de agua como la razón de almacenamiento anual (A) a escorrentía anual; es decir:

I A = (A / Q) X 100

De acuerdo con Matalas y Fiering (1977), hemos usado como valor indicativo de vulnerabilidad 60%; zonas con un valor menor a 60% son particularmente vulnerables a eventos prolongados de sequías o a periodos de lluvias intensas muy por arriba del valor climatológico.

El mayor problema de almacenamiento de agua en el clima actual se presenta en las zonas del sur del país (figura 4A) debido a la mayor cantidad de precipitación en esas zonas. De acuerdo con la escorrentía anual, las zonas del norte cuentan con suficiente capacidad de almacenamiento de agua. Para los escenarios de clima futuro hemos supuesto que el país mantiene la misma capacidad de almacenamiento; de esta manera debido al incremento en la escorrentía en el escenario GFDLR30, la vulnerabilidad se incrementa sensiblemente en casi todo el país (figura 4B); en este escenario, la zona II se agrega a las zonas de alta vulnerabilidad. En los escenarios GFDLR30 y MTC (figuras 4C y 4D) ocurre lo contrario; es decir la vulnerabilidad se reduce. Según nuestras estimaciones, el déficit de almacenamiento de agua en el país es de 101,044.6 millones de m3 en el clima actual, lo que representa 24.6% de la escorrentía anual (410,021.0 millones de m3); en los escenarios GFDLR30, CCCM y MTC es de 232,878.0, 66,507.7 y 52,102.3 millones de m3, respectivamente.

 

 

Figura 3. Vulnerabilidad en el consumo total de agua de las zonas hidrológicas en los escenarios base (a), gfdlr30 (b), cccm (c) y mtc (d). NV indica no vulnerable ( ); VB, vulnerabilidad baja ( ); VM, vulnerabilidad moderada ( ) y VA, vulnerabilidad alta ( ).

 

 

Figura 4. Vulnerabilidad en el almacenamiento de agua de las zonas hidrológicas en los escenarios base (a), gfdlr30 (b), cccm (c) y mtc (d) NV indica no vulnerable ( ); VB, vulnerabilidad baja ( ); VM, vulnerabilidad moderada ( ); VA, vulnerabilidad alta ( ) y NA, no se aplica por tratarse de suelo plano.

 

CONCLUSIONES

 

Las cuencas del Pánuco (V) y del LeChSa (VI) tienen la densidad de población (236.4 y 120.9 habitantes/km2) y el número de habitantes más altos del país, ello representa un problema social y económico en la distribución del agua para el uso y consumo de sus habitantes, el cual puede agravarse en un posible cambio climático futuro, aun en el caso en que nuestro país se vea beneficiado con un incremento importante en la precipitación (escenario GFDLR30). Nuestros resultados sugieren que una posible solución, que puede resultar muy costosa, es trasladar a las zonas secas y semi-húmedas el agua de las Vertientes sur del Golfo y del Pacífico (zonas II y III), las cuales prevalecen con suficiente agua aun en el escenario más seco (MTC).

Debemos de tomar en cuenta el hecho de que el clima actual o futuro tiene una cierta variabilidad, y que un clima más cálido y seco como lo pronostican los modelos CCCM y MTC, puede estarnos indicando en promedio un mayor número de eventos de temperaturas altas y poca lluvia asociados con sequías intensas; pero que, sin embargo, eventualmente pueden presentarse eventos de abundante lluvia, lo que requeriría almacenar el agua eficientemente para su aprovechamiento posterior. Por su parte, un clima más cálido y húmedo, como el que pronostica el modelo GFDLR30, puede indicarnos en promedio un mayor número de eventos de abundante lluvia, en los cuales también se requiere almacenar el agua y la construcción de grandes avenidas de agua y sistemas de drenaje eficientes en las ciudades de nuestro país.

La conservación del recurso agua no sólo se refiere a cuidar la cantidad que se consume, ni a evitar en lo posible su contaminación, como ha ocurrido con la cuenca del Pánuco, sino también a que las personas tomen conciencia sobre el origen y el comportamiento físico de este recurso, para lo cual es esencial comprender que se habita dentro de una cuenca hidrológica, unidad física de cuyo buen manejo depende tanto la supervivencia como la calidad de sus habitantes.

 

BIBLIOGRAFÍA

 

Aguilar, A. G. 1995. El cambio climático global y la vulnerabilidad de asentamientos humanos en México ante el cambio climático. En: Memorias del Primer Taller de Estudio de País: México. México ante el cambio climático. Pp. 203-211, INE, U.S. Country Studies Program Support for Climate Change Studies, UNAM, 18 al 22 de abril de 1994, Cuernavaca, Morelos, México.

Boer, G. J., N. A. Farlane y M. Lazare. 1992. Grengouse gas induced climate change simulated with the Canadian Climate Center second generation general circulation model. J. Clim. 5: 1045-1077.

Conde, C., O. Sanches y C. Gay. 1994. Escenarios básicos y regionales. Estudio de País: México, México ante el cambio climático. En Memorias del Primer Taller de Estudio de País: México. México ante el cambio climático. Pp. 39-44, INE, U.S. Country Studies Program Support for Climate Change Studies, UNAM, 18 al 22 de abril de 1994, Cuernavaca, Morelos, México.

——, O. Sanches, V. Magaña y C. Gay. 1995. Escenarios climáticos básicos y regionales. México ante el cambio climático. En Memorias del Segundo Taller de Estudio de País: México. México Ante el Cambio Climático. Pp. 101-111, INE, U.S. Country Studies Program Support for Climate Change Studies, UNAM, 8 a 11 mayo, 1995, Cuernavaca, Morelos, México.

Garduño, R. y J. Adem. 1992. Calentamiento global calculado con el modelo termo- dinámico. Ciencias 43 (Número especial): 11-14.

Gay, C. (comp.). 2000. México: una visión hacia el siglo XXI. El cambio climático en México. Resultados de los estudios de la vulnerabilidad del país, coordinados por el INE con el apoyo del U.S. Country Studies Program. México: INE, SEMARNAP, UNAM, U.S. Country Studies Program.

INE- SEMARNAP (Instituto Nacional de Ecología, Secretaría de Medio Ambiente Re- cursos Naturales y Pesca). 1997. Primera Comunicación Nacional Ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. México: INE- SEMARNAP.

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). 2001. Summary for Policymakers, Climate Change: Impacts, Adaptations and Vulnerability. Working Group II. IPCC. Manabe, S. y R.J. Stouffer. 1980. Sensitivity of global climate model to an increase of CO2 concentration in the atmosphere. J. Geophys. Res. 85: 5529-5554.

Matalas, N. C. y M.B. Fiering. 1977. Water resource systems planning. Pp. 99-110. In: J. Wallis (ed.) Climate, climate change, and water supply. Washington, D.C.: National Academic of Sciences.

M., E. E. Villanueva y J. Adem. 1997. Vulnerability of basins and watersheds in Mexico to global climate change. Climate Research 9: 139-145.

SRH (Secretaría de Recursos Hidráulicos). 1976. Atlas del Agua de la República Mexicana. México: Secretaría de Recursos Hidráulicos.

Szesztay, K. 1970. The hydrosphere and the human environment: results of research on representative and experimental basins. Proceedings of the Wellington Symposium. UNESCO Studies and reports in hydrology. No. 12. París: UNESCO Publications.

 

Notas

* Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM.
** Instituto de Geografía, UNAM.